城市池塘水處理技術(shù)

城市池塘水處理技術(shù)

隨著人們生活水平的提高，城市游泳池和水上娛樂(lè)項(xiàng)目迅速發(fā)展。當(dāng)前人們?cè)絹?lái)越注重加強(qiáng)自身鍛煉和健康娛樂(lè),游泳及水上休閑活動(dòng)也成為人們的首選項(xiàng)目。所以游泳池水質(zhì)衛(wèi)生和水處理技術(shù)越來(lái)越受到人們的普遍重視和關(guān)注,游泳池水質(zhì)的清澈潔凈直接關(guān)系到泳客的健康和安全。同時(shí)也將決定水上娛樂(lè)項(xiàng)目經(jīng)營(yíng)的成敗,要想取得良好的水質(zhì)結(jié)果,必須依靠完善的水處理設(shè)備和成熟的專(zhuān)業(yè)技術(shù)才能得到根本的保證。本文在自身經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,簡(jiǎn)要闡述城市游泳池的水處理技術(shù)。對(duì)于游泳池的水處理工作,目的都是如何保證水質(zhì)清澈潔凈和安全衛(wèi)生。就目前最常用的游泳池水處理手段而言,水處理過(guò)程一般包括混凝、過(guò)濾(吸塵)、和消毒三種主要手段。一、混凝劑的使用混凝過(guò)程的目的是為了改變水中粘土和細(xì)菌等懸浮固體的存在性質(zhì)和狀態(tài),以利于后續(xù)工序的過(guò)濾去除。由于過(guò)濾罐中的石英沙對(duì)微小雜質(zhì)的濾凈能力是有限的,在游泳池中,有許多直徑只有幾微米到十幾微米的微小污物和人體活動(dòng)過(guò)程分泌的汗液、油脂、化妝品、及微生物、有機(jī)物等都會(huì)引起水質(zhì)混濁,僅用機(jī)械過(guò)濾的方法是難以去除的。所以,為了增加過(guò)濾效果,一般都需要向循環(huán)水中投加混凝劑,混凝劑在水中通過(guò)電離和水解等化學(xué)作用形成膠體,然后通過(guò)膠體的壓縮雙電層作用、吸附電性中和、吸附架橋作用和沉析物網(wǎng)捕作用等與水體中的雜質(zhì)和有機(jī)物膠體結(jié)合形成更大的顆粒,再經(jīng)過(guò)石英沙過(guò)濾罐進(jìn)行過(guò)濾去除。鋁鹽是游泳池水處理中最常用的混凝劑。以硫酸鋁為例,硫酸鋁溶于水后,立即離解出鋁離子Al3+,但Al并非以這種簡(jiǎn)單形態(tài)存在,而是結(jié)合著6個(gè)配位水分子的水合鋁離子[Al(H2O)6]3+。水合鋁離子水解時(shí),配位水分子失去H+而形成單羥基配位化合物,反應(yīng)如下:由上述反應(yīng)可知,降低水中的H+或H3O+濃度,亦即提高水的PH值,水解反應(yīng)趨向右方,最終形成不溶性的膠體氫氧化鋁AI(OH)3(略去配位水分子)。但是,由于氫氧化鋁Al(OH)3是顯兩性的化合物,當(dāng)PH值偏酸或偏堿時(shí)它都能溶解。當(dāng)水的PH值進(jìn)一步提高時(shí),它又重新溶解成負(fù)離子,反應(yīng)式為:所以,當(dāng)用鋁鹽作混凝劑時(shí),宜選擇PH值為6.5～7.5之間最為適宜。在水中投加鋁鹽混凝劑,之所以能起到混凝作用,是由于通過(guò)混凝反應(yīng)后生成的AI(OH)3膠體能吸附水中的雜質(zhì),使水中的膠體和混濁物質(zhì)發(fā)生共沉淀反應(yīng),導(dǎo)致生成大的顆粒而達(dá)到快速沉降的效果。1、聚合氯化鋁混凝劑的性質(zhì)a、明礬:分子式為Al2(SO4)3·K2SO4·24H2O由于明礬溶于水后也同樣產(chǎn)生氫氧化鋁膠體,能與水中粘土等帶負(fù)電荷的膠體雜質(zhì)互相吸引、中和并凝聚下來(lái),達(dá)到了澄清水質(zhì)的目的。b、聚合氯化鋁(PAC)它是無(wú)機(jī)高分子物質(zhì),聚合氯化鋁一般表示為[Al2(OH)nCl6-n]m其中n可取1到5中間的任何整數(shù),m則為≦10的整數(shù)。當(dāng)n=2時(shí)得[Al2(OH)2Cl4]m,說(shuō)明它是m個(gè)Al2(OH)2Cl4的聚合物。是多種成分的混合物,不像硫酸鋁那樣,有一個(gè)固定的分子式。聚合氯化鋁作為混凝劑的特點(diǎn)是,它是以各種聚合物質(zhì)和固體Al(OH)3(s)形式直接存在于水中,不再出現(xiàn)Al3+的水解過(guò)程。所以,當(dāng)在水中按鋁的同樣劑量投加混凝劑時(shí),聚合氯化鋁所產(chǎn)生的Al(OH)3的數(shù)量和它所占的比例必然高于硫酸鋁,因而,就可能獲得比用硫酸鋁處理水時(shí)更佳的效果。此外聚合氯化鋁的有效鋁含量較高,可以使得它的投藥量較少,而且與硫酸鋁相比其礬花的形成也較快,因而混凝效果更好。3、混凝劑的投加量由于混凝劑的作用主要是用來(lái)沉降懸浮在水中的各種細(xì)小的雜質(zhì),提高過(guò)濾的效率。所以混凝劑的投入一般應(yīng)放在過(guò)濾罐的前面管道中加入。其加入的方法一般是先將固體混凝劑溶解于藥桶中,攪拌均勻稀釋成一定濃度的溶液之后,再用計(jì)量泵加入到循環(huán)過(guò)濾罐的吸水管道內(nèi)?；炷齽┑耐都恿恳话銥?～10mg/l。具體用量應(yīng)視水中游泳人數(shù)、天氣情況和水的渾濁度來(lái)決定。二、反沖洗過(guò)濾罐及罐水的過(guò)濾是指水在通過(guò)石英沙、硅藻土、活性碳等濾質(zhì)時(shí)實(shí)現(xiàn)水與固體微粒分離的過(guò)程。不同的介質(zhì)過(guò)濾性能和特點(diǎn)各不一樣,在游泳池過(guò)濾設(shè)備中一般有重力和壓力過(guò)濾罐兩種,濾料以石英砂顆粒為主,設(shè)計(jì)中一般多選用壓力式砂濾罐。過(guò)濾一般分為表面過(guò)濾和濾層過(guò)濾,當(dāng)被截留的顆粒物聚積在過(guò)濾介質(zhì)表面時(shí),則稱(chēng)為表面過(guò)濾;表面過(guò)濾主要是利用介質(zhì)孔隙的篩除作用,截留懸浮固體。當(dāng)被濾料截留的顆粒物分布在過(guò)濾介質(zhì)內(nèi)部時(shí),則稱(chēng)為濾層過(guò)濾,濾層過(guò)濾則借濾料表面的粘附作用截留懸浮固體。因此,當(dāng)過(guò)濾罐中出現(xiàn)表面過(guò)濾的現(xiàn)象時(shí),由于妨害了其內(nèi)部過(guò)濾功能的發(fā)揮,對(duì)過(guò)濾是不利的。所以,在水處理過(guò)濾時(shí),一般經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的過(guò)濾之后(應(yīng)視具體情況決定),或者當(dāng)過(guò)濾罐進(jìn)水與出水的壓差大于0.06MPa時(shí),就必須對(duì)過(guò)濾罐進(jìn)行反沖洗。反沖洗是利用游泳池中的清潔水對(duì)過(guò)濾罐的石英沙濾層進(jìn)行清洗工作,清洗掉濾層在過(guò)濾工作時(shí)間內(nèi)所截留的懸浮固體雜質(zhì)。反沖洗時(shí)水的流向和過(guò)濾完全相反,是從濾罐底部朝濾罐上部流動(dòng)的。這種用池水反沖洗過(guò)濾罐,既能節(jié)約能源,又能增加補(bǔ)充水量,有利于稀釋池水中的鹽類(lèi)。經(jīng)過(guò)反沖洗后,還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行正沖洗。才能保證進(jìn)入游泳池中的過(guò)濾循環(huán)水不會(huì)出現(xiàn)污水。另外過(guò)濾速度對(duì)過(guò)濾效率也有很大影響,過(guò)濾速度愈大,過(guò)濾效率愈低。在實(shí)際中,過(guò)濾速度超過(guò)30m/h.m2,效率降低更快,下圖可以說(shuō)明,不同的過(guò)濾罐隨著濾速增加水污染程度也在增加。由上圖可見(jiàn);濾速的選用至關(guān)重要。一般石英砂過(guò)濾罐的過(guò)濾速度可分為三類(lèi):a、高速過(guò)濾罐31～50m/h,無(wú)法濾凈直徑20微米以下的固體微粒。b、中速過(guò)濾罐11～30m/h,能濾凈14～16微米的雜質(zhì);c、低速過(guò)濾罐10m/h以下,能濾凈8～10微米的雜質(zhì);一般認(rèn)為濾速在10～25m/h范圍內(nèi)時(shí),過(guò)濾罐的壓力損失與過(guò)濾速度成正比。所以在人數(shù)負(fù)荷相當(dāng)高的公共游泳池,推薦10～25m/h的中速過(guò)濾。而高速過(guò)濾罐不像中速過(guò)濾罐那樣能有效地截留雜質(zhì)和膠體物,有些雜質(zhì)可穿透整個(gè)沙層,所以在選用過(guò)濾速度時(shí)一般不建議使用高速過(guò)濾罐用于游泳池的水處理。另外,一般在過(guò)濾循環(huán)水泵的吸水管上都安裝有毛發(fā)過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾前的預(yù)凈化處理,它可以截留池水中夾帶的固體雜質(zhì)(樹(shù)葉、頭發(fā)、沙石、食品袋等)。以免損傷水泵葉輪及進(jìn)入過(guò)濾罐后阻塞濾料層而影響過(guò)濾效率和水質(zhì)。要定期進(jìn)行清理毛發(fā)過(guò)濾器,否則,所截流的雜物將堵塞過(guò)水孔眼,不僅增加水流阻力,影響水泵揚(yáng)程,而且會(huì)減小出水量,影響游泳池水的循環(huán)周期。對(duì)于沉于池底不能過(guò)濾去除的雜質(zhì),則只能通過(guò)吸塵機(jī)來(lái)清潔。三、游泳消毒的必要性經(jīng)過(guò)凈化過(guò)濾處理的水質(zhì)雖然清澈透明,但并不一定就完全符合游泳池水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求,因?yàn)橛斡境厥枪矆?chǎng)所,有成人和幾童其人員構(gòu)成復(fù)雜,,衛(wèi)生習(xí)慣不一樣,而且氣候和環(huán)境也影響水質(zhì),雖然人們?cè)谟斡厩岸甲髁瞬煌潭鹊那逑春拖?但在游泳過(guò)程中會(huì)分泌出汗液和尿素,對(duì)池水造成污染,如果不采取消毒措施,就有可能成為游池科技某些疾病(如紅眼病、皮膚病、傷寒、甚至性病)的傳播媒體,這些病菌僅通過(guò)過(guò)濾是不能完全消除的,還必須進(jìn)行嚴(yán)格的消毒殺菌處理,以保證游泳者的身體健康狀況。1、細(xì)菌感染及微生物含氯消毒劑是由于在水中容易生成次氯酸,而次氯酸具有強(qiáng)烈的氧化作用,它不僅可與細(xì)胞壁發(fā)生作用,并且由于分子小、是一個(gè)中性分子不帶電荷,可擴(kuò)散到帶負(fù)電荷的細(xì)菌表面,容易穿過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部,破壞細(xì)菌某種酶的系統(tǒng),使糖代謝失調(diào)而導(dǎo)致細(xì)菌死亡。(細(xì)菌蛋白質(zhì))實(shí)驗(yàn)證明:次氯酸的濃度愈高,殺菌作用愈強(qiáng)。當(dāng)次氯酸溶液中的PH值變酸后,會(huì)釋放出更多的次氯酸,殺菌作用隨之增強(qiáng);若溶液的PH值變堿后,釋放出次氯酸的量減少,而殺菌作用亦隨之降低,見(jiàn)下表:由上表可以看出,起殺菌作用的主要是次氯酸HClO,而次氯酸根CIO-不能穿透囊壁,因而不能殺滅包囊。次氯酸根CIO-的殺菌效果僅為次氯酸HCIO的1/80,說(shuō)明HCIO在消毒液中的殺菌作用是主要的。2、次氯酸鈉tcca和三氯異氰尿酸強(qiáng)氯精消毒(1)次氯酸鈣:漂白粉是我國(guó)以前常用的消毒劑之一,主要成分是次氯酸鈣(25～30%有效氯),此外,在其中還含有氯化鈣、氧化鈣和氫氧化鈣等雜質(zhì)。漂白粉是白色粉末,有氯氣味,難溶于水,配制成水溶液后產(chǎn)生大量沉淀,殘?jiān)芏嗖缓锰幚?不方便水處理工作。所以需要大量消毒藥水的游泳池現(xiàn)在基本上不采用它。(2)次氯酸鈉:它是將氯氣通入冷的稀氫氧化鈉溶液中,即為次氯酸鈉溶液。一般制得的有效氯為10～13%,其余百分之八九十的是鹽水和堿液的混合物,PH值在12左右。次氯酸鈉溶于水后產(chǎn)生次氯酸NaClO+H2O→NaOH+HClO由于次氯酸有殺菌作用,在水中不斷地消耗HClO,使得上式反應(yīng)中的HClO和ClO-之間的平衡向右移動(dòng):ClO-+H+?HCIO而不斷地產(chǎn)生次氯酸。次氯酸鈉用于游泳池水的消毒有以下優(yōu)點(diǎn):a、殺菌效果好,且具有持續(xù)殺菌能力;b、藥劑價(jià)格便宜,并且易于采購(gòu);c、投加設(shè)備簡(jiǎn)單,操作簡(jiǎn)便,安全可靠,運(yùn)行成本低。所以目前全國(guó)各地的各類(lèi)游泳場(chǎng)所和水上游樂(lè)池池水消毒都廣泛地使用次氯酸鈉作為消毒藥水。(3)三氯異氰尿酸(強(qiáng)氯精):縮寫(xiě)為T(mén)CCA。,分子式為:C3O3N3Cl3三氯異氰尿酸也是白色結(jié)晶物質(zhì),伴有很強(qiáng)的氯臭味,有效氯含量90%以上,是目前市面上含氯消毒劑中氯含量最高的產(chǎn)品。比重0.96,在水中的溶解度為1.2克/100克,遇酸、堿易分解。溶于水中也能產(chǎn)生次氯酸,反應(yīng)式為:此藥可直接放入泳池中,特別是加工成片狀的TCCA,施放時(shí)沉于池底,從池底消毒起,有效成分損失就更小,對(duì)于殺滅池底的藻類(lèi)和剝離粘泥十分有效。是其它液體消毒劑無(wú)法比擬的。因此,目前游泳池一般都采用次氯酸鈉溶液和三氯異氰尿酸這兩種消毒藥品為主。(4)臭氧消毒——臭氧消毒池水,作用迅速效果可靠,消毒后不會(huì)像氯制劑那樣產(chǎn)生有致癌作用的鹵代有機(jī)物,所以,是現(xiàn)在游泳池消毒劑中的發(fā)展方向,國(guó)外很早就在游泳池中采用臭氧消毒了,目前國(guó)內(nèi)新建的大型游泳場(chǎng)館也已經(jīng)采用了臭氧消毒,臭氧作為一種非常有效的消毒劑,已經(jīng)越來(lái)越普遍地應(yīng)用于水處理系統(tǒng)中。但臭氧消毒設(shè)備投資大,能源電耗多,相對(duì)氯制劑臭氧無(wú)持續(xù)消毒功能。所以,為了防止新的交叉感染和應(yīng)付突然增加的游泳人數(shù)所造成的污染,應(yīng)向池水內(nèi)投加少量的氯,以保證池水余氯符合標(biāo)準(zhǔn)要求。故這也是臭氧消毒的一個(gè)弱點(diǎn)。目前我國(guó)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力有限,普遍采用還有困難,但發(fā)展前途是廣闊的。在具體的應(yīng)用過(guò)程中采用何種投加方式和投加量使之與水處理工藝相匹配,發(fā)揮更大的工作效率又可以減少耗電量,是一個(gè)需要進(jìn)一步深入探討的問(wèn)題。相信隨著科技的進(jìn)步和科研工作者不斷的探索研究,臭氧消毒的應(yīng)用必將越來(lái)越廣泛、深入。(5)紫外線消毒——這是利用低壓水銀蒸汽放電時(shí),產(chǎn)生的254nm納米波長(zhǎng)的紫外線燈光,殺滅微生物的方法。紫外線消毒方法可以除去水中大部分微生物,但對(duì)某些微生物作用很小,好在這些微生物個(gè)體一般較大,可用過(guò)濾的方法去除。此外,紫外線的輻射量應(yīng)滿(mǎn)足游泳池實(shí)際循環(huán)水量的殺菌要求;它也是瞬間消毒的,只有經(jīng)過(guò)紫外線的水才能殺菌,所以紫外線消毒也需要用氯消毒加以補(bǔ)充。3、ph值、溫度和有效氯的濃度(1)PH值:當(dāng)溫度一定時(shí),次氯酸鹽溶液在不同PH值溶液中所含物質(zhì)的成分和數(shù)量都不一樣,從圖中可以看出,當(dāng)PH<5時(shí),水中只有Cl2和HCIO兩種成分;當(dāng)PH>5時(shí),水中只有HClO與CIO-兩種成分,當(dāng)PH值約為7.5時(shí),HCIO與ClO-各約占50%。雖然HClO比CIO-的氧化性和殺菌消毒能力強(qiáng),綜合考慮到對(duì)人體的眼睛、皮膚、和頭發(fā)適宜的PH值為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范圍內(nèi)最為適宜。(2)水溫溫度升高其殺菌作用增強(qiáng),但水溫升高,水中余氯容易揮發(fā)分解。補(bǔ)充的含氯消毒劑用量也相應(yīng)增大。(3)有效氯濃度在PH、溫度、有機(jī)物不變的情況下,一般有效氯濃度的愈高,其殺菌作用愈強(qiáng)。(4)有機(jī)物一般認(rèn)為有機(jī)物能消耗有效氯并能降低含氯消毒劑的殺菌效率,尤其對(duì)低濃度的氯溶液更為顯著。4、采用次氯酸鈉溶液由于許多微生物能連續(xù)不斷地由游泳者帶入池內(nèi),環(huán)境也能污染池水并能消耗更多的氯,因此,消毒時(shí)必須連續(xù)不斷地加入足量的氯制劑來(lái)維持池水中余氯含量。對(duì)于有循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)的游泳池一般都是將次氯酸鈉溶液在塑料配藥桶中稀釋成一定的濃度后,用計(jì)量泵注入到過(guò)濾罐的出水管道內(nèi),根據(jù)游泳池水中含余氯量多少,控制加藥泵的運(yùn)行時(shí)間和輸送量,維持池水余氯在0.3～0.5mg/I的標(biāo)準(zhǔn)要求內(nèi)?；蛑苯硬捎孟冗M(jìn)的自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制加藥量的方法來(lái)維持余氯。以保證快速(15～30秒)地殺滅微生物,在游泳者之間達(dá)到預(yù)防疾病傳播的目的。所以,有效氯應(yīng)維持游泳池整個(gè)開(kāi)放時(shí)間。將藥品直接灑入池水中,不僅藥劑與池水混合不均勻會(huì)給游泳者造成皮膚傷害,而且藥品所含雜質(zhì)沉積池底會(huì)影響水質(zhì),故予以限制。四、在水處理系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中,應(yīng)實(shí)現(xiàn)從自動(dòng)控制工游泳池水處理工作在給定設(shè)備和工藝的前題下,水處理效果的好壞在很大程度上取決于對(duì)各項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)的正確穩(wěn)定的控制。對(duì)于使用臭氧與氯制劑消毒、鋁鹽混凝劑的水處理工藝來(lái)說(shuō),臭氧產(chǎn)生量、余氯含量和PH值就是幾個(gè)最基本的影響因素。為了保證游泳池水清潔衛(wèi)生,減少在水處理過(guò)程中的人為因素。目前,我館的游泳池水處理工作已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)電腦自動(dòng)控制。在水處理運(yùn)行過(guò)程中水質(zhì)監(jiān)測(cè)及系統(tǒng)控制方面采用了德國(guó)普羅名特生產(chǎn)的全自動(dòng)監(jiān)控設(shè)備,它可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)PH值、余氯、臭氧的在線測(cè)量、顯示和自動(dòng)控制投藥量及臭氧的產(chǎn)生量。時(shí)刻保持PH值在7.2～7.5之間、余氯含量在國(guó)家游泳池的標(biāo)準(zhǔn)0.3～0.5mg/l范圍內(nèi)或氧化還原電極電位“水的消毒值”在650mv以上。自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)降低了運(yùn)行成本和管理費(fèi)用,確保了水處理系統(tǒng)的正常工作,保證了水質(zhì)的潔凈衛(wèi)生和安全。綜上所述,游泳池水處理技術(shù)是一項(xiàng)與人們健康息息相關(guān)的重大課題,對(duì)于水上娛樂(lè)場(chǎng)所的發(fā)展具有特別重要的意義。必須進(jìn)一步加強(qiáng)人們的水質(zhì)安全意識(shí),提高人們對(duì)水處理的意義和認(rèn)識(shí),使我國(guó)的游泳池