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文档简介
城市池塘水处理技术
随着人们生活水平的提高,城市游泳池和水上娱乐项目迅速发展。当前人们越来越注重加强自身锻炼和健康娱乐,游泳及水上休闲活动也成为人们的首选项目。所以游泳池水质卫生和水处理技术越来越受到人们的普遍重视和关注,游泳池水质的清澈洁净直接关系到泳客的健康和安全。同时也将决定水上娱乐项目经营的成败,要想取得良好的水质结果,必须依靠完善的水处理设备和成熟的专业技术才能得到根本的保证。本文在自身经验的基础上,简要阐述城市游泳池的水处理技术。对于游泳池的水处理工作,目的都是如何保证水质清澈洁净和安全卫生。就目前最常用的游泳池水处理手段而言,水处理过程一般包括混凝、过滤(吸尘)、和消毒三种主要手段。一、混凝剂的使用混凝过程的目的是为了改变水中粘土和细菌等悬浮固体的存在性质和状态,以利于后续工序的过滤去除。由于过滤罐中的石英沙对微小杂质的滤净能力是有限的,在游泳池中,有许多直径只有几微米到十几微米的微小污物和人体活动过程分泌的汗液、油脂、化妆品、及微生物、有机物等都会引起水质混浊,仅用机械过滤的方法是难以去除的。所以,为了增加过滤效果,一般都需要向循环水中投加混凝剂,混凝剂在水中通过电离和水解等化学作用形成胶体,然后通过胶体的压缩双电层作用、吸附电性中和、吸附架桥作用和沉析物网捕作用等与水体中的杂质和有机物胶体结合形成更大的颗粒,再经过石英沙过滤罐进行过滤去除。铝盐是游泳池水处理中最常用的混凝剂。以硫酸铝为例,硫酸铝溶于水后,立即离解出铝离子Al3+,但Al并非以这种简单形态存在,而是结合着6个配位水分子的水合铝离子[Al(H2O)6]3+。水合铝离子水解时,配位水分子失去H+而形成单羟基配位化合物,反应如下:由上述反应可知,降低水中的H+或H3O+浓度,亦即提高水的PH值,水解反应趋向右方,最终形成不溶性的胶体氢氧化铝AI(OH)3(略去配位水分子)。但是,由于氢氧化铝Al(OH)3是显两性的化合物,当PH值偏酸或偏碱时它都能溶解。当水的PH值进一步提高时,它又重新溶解成负离子,反应式为:所以,当用铝盐作混凝剂时,宜选择PH值为6.5~7.5之间最为适宜。在水中投加铝盐混凝剂,之所以能起到混凝作用,是由于通过混凝反应后生成的AI(OH)3胶体能吸附水中的杂质,使水中的胶体和混浊物质发生共沉淀反应,导致生成大的颗粒而达到快速沉降的效果。1、聚合氯化铝混凝剂的性质a、明矾:分子式为Al2(SO4)3·K2SO4·24H2O由于明矾溶于水后也同样产生氢氧化铝胶体,能与水中粘土等带负电荷的胶体杂质互相吸引、中和并凝聚下来,达到了澄清水质的目的。b、聚合氯化铝(PAC)它是无机高分子物质,聚合氯化铝一般表示为[Al2(OH)nCl6-n]m其中n可取1到5中间的任何整数,m则为≦10的整数。当n=2时得[Al2(OH)2Cl4]m,说明它是m个Al2(OH)2Cl4的聚合物。是多种成分的混合物,不像硫酸铝那样,有一个固定的分子式。聚合氯化铝作为混凝剂的特点是,它是以各种聚合物质和固体Al(OH)3(s)形式直接存在于水中,不再出现Al3+的水解过程。所以,当在水中按铝的同样剂量投加混凝剂时,聚合氯化铝所产生的Al(OH)3的数量和它所占的比例必然高于硫酸铝,因而,就可能获得比用硫酸铝处理水时更佳的效果。此外聚合氯化铝的有效铝含量较高,可以使得它的投药量较少,而且与硫酸铝相比其矾花的形成也较快,因而混凝效果更好。3、混凝剂的投加量由于混凝剂的作用主要是用来沉降悬浮在水中的各种细小的杂质,提高过滤的效率。所以混凝剂的投入一般应放在过滤罐的前面管道中加入。其加入的方法一般是先将固体混凝剂溶解于药桶中,搅拌均匀稀释成一定浓度的溶液之后,再用计量泵加入到循环过滤罐的吸水管道内。混凝剂的投加量一般为5~10mg/l。具体用量应视水中游泳人数、天气情况和水的浑浊度来决定。二、反冲洗过滤罐及罐水的过滤是指水在通过石英沙、硅藻土、活性碳等滤质时实现水与固体微粒分离的过程。不同的介质过滤性能和特点各不一样,在游泳池过滤设备中一般有重力和压力过滤罐两种,滤料以石英砂颗粒为主,设计中一般多选用压力式砂滤罐。过滤一般分为表面过滤和滤层过滤,当被截留的颗粒物聚积在过滤介质表面时,则称为表面过滤;表面过滤主要是利用介质孔隙的筛除作用,截留悬浮固体。当被滤料截留的颗粒物分布在过滤介质内部时,则称为滤层过滤,滤层过滤则借滤料表面的粘附作用截留悬浮固体。因此,当过滤罐中出现表面过滤的现象时,由于妨害了其内部过滤功能的发挥,对过滤是不利的。所以,在水处理过滤时,一般经过一定时间的过滤之后(应视具体情况决定),或者当过滤罐进水与出水的压差大于0.06MPa时,就必须对过滤罐进行反冲洗。反冲洗是利用游泳池中的清洁水对过滤罐的石英沙滤层进行清洗工作,清洗掉滤层在过滤工作时间内所截留的悬浮固体杂质。反冲洗时水的流向和过滤完全相反,是从滤罐底部朝滤罐上部流动的。这种用池水反冲洗过滤罐,既能节约能源,又能增加补充水量,有利于稀释池水中的盐类。经过反冲洗后,还应当进行正冲洗。才能保证进入游泳池中的过滤循环水不会出现污水。另外过滤速度对过滤效率也有很大影响,过滤速度愈大,过滤效率愈低。在实际中,过滤速度超过30m/h.m2,效率降低更快,下图可以说明,不同的过滤罐随着滤速增加水污染程度也在增加。由上图可见;滤速的选用至关重要。一般石英砂过滤罐的过滤速度可分为三类:a、高速过滤罐31~50m/h,无法滤净直径20微米以下的固体微粒。b、中速过滤罐11~30m/h,能滤净14~16微米的杂质;c、低速过滤罐10m/h以下,能滤净8~10微米的杂质;一般认为滤速在10~25m/h范围内时,过滤罐的压力损失与过滤速度成正比。所以在人数负荷相当高的公共游泳池,推荐10~25m/h的中速过滤。而高速过滤罐不像中速过滤罐那样能有效地截留杂质和胶体物,有些杂质可穿透整个沙层,所以在选用过滤速度时一般不建议使用高速过滤罐用于游泳池的水处理。另外,一般在过滤循环水泵的吸水管上都安装有毛发过滤器进行过滤前的预净化处理,它可以截留池水中夹带的固体杂质(树叶、头发、沙石、食品袋等)。以免损伤水泵叶轮及进入过滤罐后阻塞滤料层而影响过滤效率和水质。要定期进行清理毛发过滤器,否则,所截流的杂物将堵塞过水孔眼,不仅增加水流阻力,影响水泵扬程,而且会减小出水量,影响游泳池水的循环周期。对于沉于池底不能过滤去除的杂质,则只能通过吸尘机来清洁。三、游泳消毒的必要性经过净化过滤处理的水质虽然清澈透明,但并不一定就完全符合游泳池水质标准要求,因为游泳池是公共场所,有成人和几童其人员构成复杂,,卫生习惯不一样,而且气候和环境也影响水质,虽然人们在游泳前都作了不同程度的清洗和消毒,但在游泳过程中会分泌出汗液和尿素,对池水造成污染,如果不采取消毒措施,就有可能成为游池科技某些疾病(如红眼病、皮肤病、伤寒、甚至性病)的传播媒体,这些病菌仅通过过滤是不能完全消除的,还必须进行严格的消毒杀菌处理,以保证游泳者的身体健康状况。1、细菌感染及微生物含氯消毒剂是由于在水中容易生成次氯酸,而次氯酸具有强烈的氧化作用,它不仅可与细胞壁发生作用,并且由于分子小、是一个中性分子不带电荷,可扩散到带负电荷的细菌表面,容易穿过细胞膜进入细菌内部,破坏细菌某种酶的系统,使糖代谢失调而导致细菌死亡。(细菌蛋白质)实验证明:次氯酸的浓度愈高,杀菌作用愈强。当次氯酸溶液中的PH值变酸后,会释放出更多的次氯酸,杀菌作用随之增强;若溶液的PH值变碱后,释放出次氯酸的量减少,而杀菌作用亦随之降低,见下表:由上表可以看出,起杀菌作用的主要是次氯酸HClO,而次氯酸根CIO-不能穿透囊壁,因而不能杀灭包囊。次氯酸根CIO-的杀菌效果仅为次氯酸HCIO的1/80,说明HCIO在消毒液中的杀菌作用是主要的。2、次氯酸钠tcca和三氯异氰尿酸强氯精消毒(1)次氯酸钙:漂白粉是我国以前常用的消毒剂之一,主要成分是次氯酸钙(25~30%有效氯),此外,在其中还含有氯化钙、氧化钙和氢氧化钙等杂质。漂白粉是白色粉末,有氯气味,难溶于水,配制成水溶液后产生大量沉淀,残渣很多不好处理,不方便水处理工作。所以需要大量消毒药水的游泳池现在基本上不采用它。(2)次氯酸钠:它是将氯气通入冷的稀氢氧化钠溶液中,即为次氯酸钠溶液。一般制得的有效氯为10~13%,其余百分之八九十的是盐水和碱液的混合物,PH值在12左右。次氯酸钠溶于水后产生次氯酸NaClO+H2O→NaOH+HClO由于次氯酸有杀菌作用,在水中不断地消耗HClO,使得上式反应中的HClO和ClO-之间的平衡向右移动:ClO-+H+↔HCIO而不断地产生次氯酸。次氯酸钠用于游泳池水的消毒有以下优点:a、杀菌效果好,且具有持续杀菌能力;b、药剂价格便宜,并且易于采购;c、投加设备简单,操作简便,安全可靠,运行成本低。所以目前全国各地的各类游泳场所和水上游乐池池水消毒都广泛地使用次氯酸钠作为消毒药水。(3)三氯异氰尿酸(强氯精):缩写为TCCA。,分子式为:C3O3N3Cl3三氯异氰尿酸也是白色结晶物质,伴有很强的氯臭味,有效氯含量90%以上,是目前市面上含氯消毒剂中氯含量最高的产品。比重0.96,在水中的溶解度为1.2克/100克,遇酸、碱易分解。溶于水中也能产生次氯酸,反应式为:此药可直接放入泳池中,特别是加工成片状的TCCA,施放时沉于池底,从池底消毒起,有效成分损失就更小,对于杀灭池底的藻类和剥离粘泥十分有效。是其它液体消毒剂无法比拟的。因此,目前游泳池一般都采用次氯酸钠溶液和三氯异氰尿酸这两种消毒药品为主。(4)臭氧消毒——臭氧消毒池水,作用迅速效果可靠,消毒后不会像氯制剂那样产生有致癌作用的卤代有机物,所以,是现在游泳池消毒剂中的发展方向,国外很早就在游泳池中采用臭氧消毒了,目前国内新建的大型游泳场馆也已经采用了臭氧消毒,臭氧作为一种非常有效的消毒剂,已经越来越普遍地应用于水处理系统中。但臭氧消毒设备投资大,能源电耗多,相对氯制剂臭氧无持续消毒功能。所以,为了防止新的交叉感染和应付突然增加的游泳人数所造成的污染,应向池水内投加少量的氯,以保证池水余氯符合标准要求。故这也是臭氧消毒的一个弱点。目前我国的经济实力有限,普遍采用还有困难,但发展前途是广阔的。在具体的应用过程中采用何种投加方式和投加量使之与水处理工艺相匹配,发挥更大的工作效率又可以减少耗电量,是一个需要进一步深入探讨的问题。相信随着科技的进步和科研工作者不断的探索研究,臭氧消毒的应用必将越来越广泛、深入。(5)紫外线消毒——这是利用低压水银蒸汽放电时,产生的254nm纳米波长的紫外线灯光,杀灭微生物的方法。紫外线消毒方法可以除去水中大部分微生物,但对某些微生物作用很小,好在这些微生物个体一般较大,可用过滤的方法去除。此外,紫外线的辐射量应满足游泳池实际循环水量的杀菌要求;它也是瞬间消毒的,只有经过紫外线的水才能杀菌,所以紫外线消毒也需要用氯消毒加以补充。3、ph值、温度和有效氯的浓度(1)PH值:当温度一定时,次氯酸盐溶液在不同PH值溶液中所含物质的成分和数量都不一样,从图中可以看出,当PH<5时,水中只有Cl2和HCIO两种成分;当PH>5时,水中只有HClO与CIO-两种成分,当PH值约为7.5时,HCIO与ClO-各约占50%。虽然HClO比CIO-的氧化性和杀菌消毒能力强,综合考虑到对人体的眼睛、皮肤、和头发适宜的PH值为7.2~7.5。所以,在游泳池水的消毒中,PH值的控制一般在7.2~7.5范围内最为适宜。(2)水温温度升高其杀菌作用增强,但水温升高,水中余氯容易挥发分解。补充的含氯消毒剂用量也相应增大。(3)有效氯浓度在PH、温度、有机物不变的情况下,一般有效氯浓度的愈高,其杀菌作用愈强。(4)有机物一般认为有机物能消耗有效氯并能降低含氯消毒剂的杀菌效率,尤其对低浓度的氯溶液更为显著。4、采用次氯酸钠溶液由于许多微生物能连续不断地由游泳者带入池内,环境也能污染池水并能消耗更多的氯,因此,消毒时必须连续不断地加入足量的氯制剂来维持池水中余氯含量。对于有循环过滤系统的游泳池一般都是将次氯酸钠溶液在塑料配药桶中稀释成一定的浓度后,用计量泵注入到过滤罐的出水管道内,根据游泳池水中含余氯量多少,控制加药泵的运行时间和输送量,维持池水余氯在0.3~0.5mg/I的标准要求内。或直接采用先进的自动检测和自动控制加药量的方法来维持余氯。以保证快速(15~30秒)地杀灭微生物,在游泳者之间达到预防疾病传播的目的。所以,有效氯应维持游泳池整个开放时间。将药品直接洒入池水中,不仅药剂与池水混合不均匀会给游泳者造成皮肤伤害,而且药品所含杂质沉积池底会影响水质,故予以限制。四、在水处理系统运行过程中,应实现从自动控制工游泳池水处理工作在给定设备和工艺的前题下,水处理效果的好坏在很大程度上取决于对各项水质参数的正确稳定的控制。对于使用臭氧与氯制剂消毒、铝盐混凝剂的水处理工艺来说,臭氧产生量、余氯含量和PH值就是几个最基本的影响因素。为了保证游泳池水清洁卫生,减少在水处理过程中的人为因素。目前,我馆的游泳池水处理工作已经基本实现电脑自动控制。在水处理运行过程中水质监测及系统控制方面采用了德国普罗名特生产的全自动监控设备,它可自动实现对PH值、余氯、臭氧的在线测量、显示和自动控制投药量及臭氧的产生量。时刻保持PH值在7.2~7.5之间、余氯含量在国家游泳池的标准0.3~0.5mg/l范围内或氧化还原电极电位“水的消毒值”在650mv以上。自动化的实现降低了运行成本和管理费用,确保了水处理系统的正常工作,保证了水质的洁净卫生和安全。综上所述,游泳池水处理技术是一项与人们健康息息相关的重大课题,对于水上娱乐场所的发展具有特别重要的意义。必须进一步加强人们的水质安全意识,提高人们对水处理的意义和认识,使我国的游泳池
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