自来水厂的水处理工艺流程(详细)

1、自来水是如何生产的？

众所周知，由于自然因素和人为因素，原水里含有各种各样的杂质。从给水处理角度考虑，这些杂质可分为悬浮物、胶体、溶解物三大类。城市水厂净水处理的目的就是去除原水中这些会给人类健康和工业生产带来危害的悬浮物质、胶体物质、细菌及其他有害成分，使净化后的水能满足生活饮用及工业生产的需要。市自来水总公司水厂采用常规水处理工艺，它包括混合、反应、沉淀、过滤及消毒几个过程。

（1）混凝反应处理

原水经取水泵房提升后，首先经过混凝工艺处理，即：

原水 + 水处理剂 → 混合 → 反应 → 矾花水

自药剂与水均匀混合起直到大颗粒絮凝体形成为止，整个称混凝过程。常用的水处理剂有聚合氯化铝、硫酸铝、三氯化铁等。汕头市使用的是碱式氯化铝。根据铝元素的化学性质可知，投入药剂后水中存在电离出来的铝离子，它与水分子存在以下的可逆反应：

Al3+ + 3H2O ←→ Al(OH)3 + 3H+

氢氧化铝具有吸附作用，可把水中不易沉淀的胶粒及微小悬浮物脱稳、相互聚结，再被吸附架桥，从而形成较大的絮粒，以利于从水中分离、沉降下来。

混合过程要求在加药后迅速完成。混合的目的是通过水力、机械的剧烈搅拌，使药剂迅速均匀地散于水中。

经混凝反应处理过的水通过道管流入沉淀池，进入净水第二阶段。

（2）沉淀处理

混凝阶段形成的絮状体依靠重力作用从水中分离出来的过程称为沉淀，这个过程在沉淀池中进行。水流入沉淀区后，沿水区整个截面进行分配，进入沉淀区，然后缓慢地流向出口区。水中的颗粒沉于池底，污泥不断堆积并浓缩，定期排出池外。

（3）过滤处理

过滤一般是指以石英砂等有空隙的粒状滤料层通过黏附作用截留水中悬浮颗粒，从而进一步除去水中细小悬浮杂质、有机物、细菌、病毒等，使水澄清的过程。

（4）滤后消毒处理

水经过滤后，浊度进一步降低，同时亦使残留细菌、病毒等失去浑浊物保护或依附，为滤后消毒创造良好条件。消毒并非把微生物全部消灭，只要求消灭致病微生物。虽然水经混凝、沉淀和过滤，可以除去大多数细菌和病毒，但消毒则起了保证饮用达到饮用水细菌学指标的作用，同时它使城市水管末梢保持一定余氯量，以控制细菌繁殖且预防污染。消毒的加氯量（液氯）在1.0-2.5g/m3之间。主要是通过氯与水反应生成的次氯酸在细菌内部起氧化作用，破坏细菌的酶系统而使细菌死亡。消毒后的水由清水池经送水泵房提升达到一定的水压，在通过输、配水管网送给千家万户。

2、自来水是否含有有害人体健康的物质？

由以上自来水的生产过程，可见河水中原有的种种悬浮颗粒及胶体物质已在混凝过程中分离。而原水中的致病微生物也已在滤后消毒处理过程中被消灭。因此，在自来水生产过程中已把原水含有的有害人体健康物质去除掉。

那么，生产过程中所加入的药剂呢？在去除水中原有杂质的过程中不免地加入了新的杂质。这些新的杂质是否会危害到我们的健康呢？

在混凝过程中所加入的水处理剂，一般情况下都与原水的悬浮颗粒及胶体一起沉淀开来，从而不影响水出厂时的质量。那么，就只剩下氯气了。氯气消毒法是生产自来水的最后一个环节。往水里加氯气经反应后即可把水输送到市民家庭使用。如此，氯气是否会危害到我们的健康呢？

以下我们来重点研究氯气。

氯气（Cl2）是一种黄绿色有刺激性气味的气体，能溶于水，常温下1体积水能溶解2体积氯气。在相同条件下，氯气比同体积的空气重，标准状况下，它的密度3.214g/L。氯气容易液化，当压强为101.3kPa，冷却到-34.6℃，气态的氯就变成**油状的液态氯。液态氯继续冷却到-101℃，就变成了固态氯。氯气是一种有毒物质，对人体有强烈的刺激性，吸入少量氯气会刺激鼻腔和喉头粘膜，并引起胸痛和咳嗽；吸入较多氯气会窒息致死。

把氯气加入水中，会发生以下反应：

Cl2 + H2O = HCl + HClO

因为消毒过程中氯气用量很小（一般在1L水中仅通入约0.005g氯气），可以说只要出厂的自来水符合正常的国家标准，在自来水中的投入的氯气会完全与水反应生成其他物质，故可认为出厂的水中不含Cl2。上文所谓的"使城市水管末梢保持一定余氯量"，实际上应是指氯元素，而不是氯气。

然而，虽然氯气已完全反应，却有其他物质生成。我们先来看次氯酸。次氯酸（HClO）具有强氧化性，因此具有很强的杀菌消毒能力，是常用的消毒剂。次氯酸是一种弱酸，很不稳定，在光照条件下易发生以下反应：

2HClO = 2HCl + O2↑

如此，水中有可能含有的杂质就只剩HCl了。

氯化氢（HCl）是无色而有刺激性气味的气体，它的密度比空气大，约为空气的1.26倍。氯化氢极易溶于水（0℃时，1体积水大约能溶解500体积的氯化氢）。氯化氢的水溶液叫氢氯酸，俗称盐酸，是一种强酸，具有强的氧化性及腐蚀性。

由以上的方程式，根据氯原子守恒，可知一定物质的量的氯气与水反应后最终生成的氯化氢的物质的量是原来氯气的两倍。由于在生产水的过程中使用的氯气的量很少，产生的氯化氢的量自然微乎其微。根据生理卫生常识，我们知道人体的胃液含有少量盐酸，故可认为微量的氯化氢并不影响人体健康，几乎可以忽略不计。此外，氯化氢是易挥发气体，基于这一性质可推知煮沸了的水几乎不含氯化氢。

由此，我们可以得出这样的结论：生产过程符合国家标准的自来水是不会危害人体健康的。

最后，我们就“饮用水对人体健康的影响”这一问题进行了社会调查问卷。通过调查报告，我们发现 14.3%的人家中饮用纯净水,49%的人饮用自来水，36.7%的人家中饮用井水。在饮用纯净水的人中：约36.7%的人认为纯净水对人体无害，较喜欢饮用；22.4%的人认为饮用纯净水对人体有害，并不喜欢饮用；此外，还有约40.9%的人对饮用纯净水是否有害不太清楚，因大部分人都在饮用，也就跟着饮用。大部分人不饮用自来水是因为目前严重的水污染状况，表示若自然经济条件允许，愿意喝天然的河湖水或矿泉水。多数人选择饮用何种纯净水大都从品质、价钱等方面综合考虑。

进水泵-蓄水池-澄清池-过滤池-加药池-过滤池-澄清池-出水泵

首先从泵房将水打到水池，经初滤，再加水沉淀剂聚合、过滤得到清水，加氯气消毒（小水厂加二氧化氯），将水储入清水池备用，再经高压泵压出供水。

自来水厂工艺流程图

采用海水淡化的原因，地球表面的2/3被水覆盖，可谓水资源极为丰富，但地球上的总储量中97%是咸水（包括海水和苦咸水），在余下的3%的淡水中，又有77%是人类难以利用的两极冰盖、冰川、冰雪。人类实际可利用的淡水只占全球水总量的0.7%，而且大部分属于不可再生的枯竭性地下水。

我国海岸线的总长为 32647公里，被列为海洋大国，而且沿海和中西部地区拥有极为丰富的地下苦咸水资源，在地下取水和跨区域调水受到越来越多的条件限制的情况下，开发和利用海水和苦咸水资源，进行海水（苦咸水）淡化就成为开源节流、解决我国淡水紧缺的一条有效的重要战略途径。而且，发展海水（苦咸水）淡化技术，向大海要淡水也已经成为当今世界各国的共识。

海水淡化技术和发展，海水淡化，亦称海水脱盐，是通过装置和除去海水中盐分并获得淡水的工艺过程。海水淡化的方法可分为蒸馏法和膜法。海水淡化的蒸馏法主要有：多级闪蒸（MSF）、低温多效（LT-MED）和压汽蒸馏（MVC）三种技术。前两种技术采用蒸汽做汽源，多与电厂结合、抽取透平的乏汽制造蒸馏水。压汽蒸馏技术是利用热泵蒸发技术，它仅使用电能，应用对象主要是没有热源的岛屿地区。膜法主要指反渗透（RO）技术，它利用半透膜，在压力下允许水透过而使盐分和杂质截留的技术。

海水淡化是当今世界竞相研究的高新技术，美、法、日、以色列等国的技术已经非常发达，而且已形成海水淡化产业。我国的海水淡化技术研究始于50年代，经过40多年的发展，锻炼了自己的海水淡化专门人才，组建了一些专门研究开发机构，在蒸馏淡化、反渗透两大技术领域，经过几个五年计划的攻关，多项工程的实践，已经具有丰富的经验。但由于人们对海水淡化技术的认识不完全，国家经费投入少，使这项技术不能得到很快地发展。

海水淡化的能耗与成本，在海水淡化技术已成熟的今天，经济性是决定其广泛应用的重要因素。在国内，成本费用过高一直被认为海水淡化的主要问题，但实际上这是一个认识问题。

目前世界上常用的淡水取用方式主要有地下取水、远程调水和海水（苦咸水）淡化三种。开采地下水作为一个重要的开源措施，工程量小、成本低，这是很吸引人的优点，但地下取水受资源条件限制很大，而且许多地区多年来由于过度开采地下水，己形成地下漏斗，造成房屋倾斜，远程调水，目前并没有把工程投资费用以及取水的间接经济损失计算在内，仅以日常运行费用、管理费计算其成本，这与真正成本相差很大。其实引水工程，除了巨额的投资外还要占用大量耕地，还存在被引水地区的环境危害等问题。如引黄济青（岛）工程，占地达6.2万亩，还会造成黄河断流、植被破坏等生态环境问题，而生态环境的破坏在经济上是难以估量的。 80年代实施的引滦入津工程，时至今日每立方米仍达2．3 元左右，距离天津市民的用水价1.4元有0．9元的政府补贴。专家预测，南水北调工程实施后，长江水流到北京，按现行不变成本计算，综合成本在5元/立方米以上，甚至有专家预测每立方米将达20元。美国有资料认为，远程调水40公里，成本将超过海水淡化。

对于海水淡化，能耗是直接决定其成本高低的关键。40多年来，随着技术的提高，海水淡化的能耗指标降低了90%左右（从 26.4kWh/m3降到 2.9 kWh/m3），成本随之大为降低，目前我国海水淡化成本已经降至4－7 元/立方米，而苦咸水淡化成本降至2-4元/立方米，如天津大港电厂的海水淡化的成本为5元/立方米，如进一步综合利用，把淡化后的浓盐水用来制盐和提取化学物质等，则其淡化成本还可大大降低。可见，如果抛开政府补贴等政策性因素而单从经济技术方面分析，海水淡化尤其苦咸水淡化的单位成本实际上是很有竞争力的。 地球上的水是处于不停的自然循环之中，城市用水、排水是干扰水自然循环的子循环。人们从自然水体取用的水是水质良好的自然水，还给水体的水也应该是水体自净所能允许的，经过污水再生处理后排放到水体以保障水环境不遭破坏和水资源的可持续利用。然而，我国城市污水基本未经处理就排到江湖之中，各地将生活和生产中产生的大量有机物、营养物、有毒物质源源不断地向江、河、湖、海中倾泻。破坏了天然水的良好循环，使水质遭到了污染。以致全国城市水源只有30%符合卫生标准，全国有65%以上的人饮用受污染的水，解决这种状况的唯一可行途径就是在城市内修建污水处理厂，将污水处理到水环境自净要求的处理程度，然后才能排放，或者经深度处理后再生回收利用。

污水处理的方法，我国地域广阔各地之间差异极大，污水处理不宜采用同一类技术，更不宜推行一种工艺方法。污水处理方法主要为物理处理法、化学处理法和生物处理法三类，同时在自然池沼、湿地发达的地方，也应有条件地采用自然净化污水的方法，采用科学有效的措施，即能保护生态环境不受污染又经济可行。

物理处理法即通过物理作用分离、回收废水中不溶解的悬浮状态污染物的方法；化学处理是通过化学反应和传质作用来分离、去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物或将其转化为无害物质的方法；生物处理法即是通过微生物的代谢作用，使水中呈溶解、胶体以及微细悬浮状态的有机污染物转化为稳定、无害的物质的方法。缺水城市特别应注重污水再生的技术路线，发展污水回用技术，我市已为全国缺水城市做出了示范。

污水处理水的有效利用，污水处理水和深度净化水用于农田灌溉、工业用水、市政用水的技术已经解决，相应规范与水质标准已经建立。当前我国每天产生约1亿m3的污水，如果利用其20%-30%就可以解决近10年-20年的城市水资源的不足。污水处理水的有效利用，不但缓解水资源的不足，同时也减轻了环境污染。污水回用的经济效益还能带动污水处理事业的发展，取得更大的环境效益和社会效益，是保护环境、合理利用水资源的可行的战略方针，是一箭双雕之举。对于缺水城市污水经处理和深度净化供给工业用水，是解决水荒的可行方法，是势在必行之路。同时污水回用也远比远距离调水经济，可以节省水资源费、长距离输水管道建设费用和电费。我市目前用水量120×104 m3/d，产生城市污水90×104 m3/d。如果建设30×104 m3/d以城市污水二级处理水为原水的工业净化水厂，比从碧流河水库取水建设自来水厂节省基建投资3亿元，年节省运行费用5500万元。经济效益是非常可观的，所以我市在马拦河污水厂规划建设了二期污水再生水厂。