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钱江集团生活用水设计方案项目承办：设计单位：项目负责人：联系电话：-2-1.0系统概述1.1本系统是专为200m3/D生活用水系统而设计的，系统要求如下：1.1.1产水用途:生活用水1.1.2出水标准:生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）1.1.3系统总进水:≥15m3/h1.1.4系统出水:≥15m3/h1.1.5系统配置:絮凝剂加药系统，石英砂过滤器，活性炭过滤器、精密过滤器，加药消毒系统或者紫外线杀菌消毒任意选择一个或者两个。1.1.6装置回收率:≥98%1.2本技术协议的主要依据如下:1.2.1原水水源:池塘水1.2.2水质分析:一般自来水标准1.2.3设计界线:从池塘水进口至净水出口1.2.4其它涉及的设计基础条件将在技术讨论中确定1.3原水水质特点：浊度大、细菌超标等1.4耗材：调试过程中所需耗材用户自备1.5废水排放：排直设备外，用户统一处理2.0产品制造、安装、验收标准2.1进口设备的制造工艺和材料应符合美国机械工程师协会（ASNE）和美国料实验学会（ASTM）的工业法规中涉及的标准或相当标准。国产设备的制造工艺和材料应符合国家劳动部文件（1990）8号《压力容器安全监察规定》、《GB150-89钢制压力容器》以及《JB2932-86水处理设备制造技术条件》、《给排水设计规定》GBJ15—88、《工业企业厂界噪声标准》GB12348—90等的要求。2.2仅当上述规范和标准对某些专用材料不适合时，才采用材料供方的标准。3.0工艺说明本方案所提供的工艺流程为:加药装置加药装置-3-原水箱（自备)原水泵（自备)絮凝剂加药系统加药消毒系统砂滤系统碳滤系统精密过滤器水池（用户自建）紫外线杀菌消毒说明：加药消毒系统和紫外线杀菌消毒任意选择一个或者两个3.1原水原水水源为池塘水，浊度大、细菌超标等。3.3原水泵（用户自备）为后续水处理系统提供稳定的压力和水量。设计2台原水泵，其中1用1备，备用水泵兼做反冲洗水泵，每台原水泵正常出力为20m³/h，扬程38米。3.4砂滤系统为了保证出水SDI(污染指数)4，系统设置1台石英砂过滤器。过滤器内填装精选的石英砂。正常情况下,平均运行流速为15m/H，具有反冲洗功能。1、过滤在过滤初期，杂质截留主要发生在最上一层滤料中，而大部分下层滤料尚处在等待状态。随着过滤的进行，上层滤料污泥不断增多，孔隙减少。水流通道变窄。其结果，一方面使水流阻力增加，另一方面水流速度增大，对已截留的污泥冲刷剥落作用增强，迫使一部分杂质输送到下一层滤除，这时水中悬浮物的截留带从上层转移下一层。继续过滤，截留带进一步向下推进，当截留带前锋接近最底部滤层后再继续过滤，则出水浊度增加。石英砂滤层不同深度处水中浊度的经时变化。可以看出，随着过滤的进行，截留带依次向纵深推进，水中浊度依先后顺序上升。反冲洗，清除滤层中的污泥，恢复滤料过滤能力，失效并不意味着滤床完全丧失截污能力。从滤出水水质来看，失效点是过滤-4-过滤终点是过滤器运行的停止点。过滤终点与失效点是两个不同又是紧密相关的概念。终点以失效点作为停止过滤的目标，但常因操作和检测等方面的原因，它可能比失效点提前也可能滞后，往往不正好停止在失效点上。生产实际中，多保守地在失效点之前结束过滤。因为与失效点对应存在唯一的水头损失、出水浊度和过滤时间。所以，过滤器是否失效，可以从出水浊度、进出口压差和过滤时间是否超过允许值这三个方面中任一项指标来判断。2、反洗反洗又称冲洗或反冲洗。反洗就是以较大的水流速度从滤层底部进水，使滤料颗粒发生流态化，污泥随反洗水从顶部排出，因水流方向与向下过滤方向相反，故称反洗。反洗时，关闭进水阀和出水阀，开反洗水排水阀和反洗上进水阀，反洗水由过滤器底部经多孔板水帽配水系统，均匀分配在整个滤料层水平截面上。控制水流速度，使滤层发生流态化，滤料在悬浮状态下得以清洗，冲洗至滤料基本干净为止。冲洗水经排水阀排入地沟。冲洗结束后，过滤重新开始。反冲洗是过滤器的重要运行操作，反冲洗流速控制不当，可能产生滤料流失、承托层错动和冲洗效果差等问题。（二）、滤床的截污原理最初，人们认为滤床如筛网，是靠机械筛分作用除去水中悬浮杂质的，随着过滤机理研究的深入和运行经验的积累，又发现了许多因素在截污过程中发挥着重要作用。滤料的截污机理比较复杂，一般认为包括迁移、粘附和剥落三个过程。迁移过程是指滤层孔隙水中悬浮杂质运动到滤料表面上，这一过程也称输送过程、碰撞过程；粘附过程是指滤料对其表面处的悬浮杂质的粘合，这一过程又称吸附过程或吸着过程；剥落过程是指水流剪切力将已经粘附的杂质从滤料表面剥离下来的过程。粘附过程关于悬浮杂质与滤料间的粘附力，目前研究得还不透彻，仅能笼统列举如下：机械筛除、化学键、范德华力、絮凝和生物作用等。这些作用与原水条件、药品的添加量、添加的药品种类和滤料特性等因素有关。当水中杂质迁移至滤料表面时，在上述若干种力的共同作用下，被粘附于滤料颗粒表面上，或者粘附在滤料表面原先粘附的杂质上。在接触絮凝过滤时，絮凝颗粒的架桥作用比较明显，这时滤料颗粒或已粘附污泥的滤料-5-颗粒类似晶种，可加速絮凝颗粒长大。粘附力主要决定于滤料和水中杂质表面的物理化学性质以及它们之间的亲合力。因此，从这一概念出发，可以说过滤效果主要以决于颗粒的表面性质，而增加杂质尺寸和缩小孔隙尺寸对提高过滤效果不一定有利。因为，杂质尺寸太大或者滤料太细孔隙太狭窄，易形成表面机械筛滤，水中杂质集中堆积在滤料表面，孔隙很快堵塞，水中杂质难以输送到下游滤层中，表层以下的绝大部分滤料不能发挥正常的过滤作用。这种现象并不希望发生。剥落过程滤料空隙水中流产生的剥落作用涉及两个方面问题：一方面，剥落导致杂质与滤料颗粒间的碰撞无效；另一方面，剥落有利于杂质输送到滤层内部，进行深层过滤，避免了污泥局部聚积，使整个滤层滤料的截污能力得以发挥。任何杂质颗粒，当粘附力大于剥落力时则被滤料滤除，反之则脱落或保留在水流中继续前进。过滤初期，滤料较干净，孔隙率较大，孔隙中的水流速度较慢，水流剪切力较小，剥落作用微弱，因而粘附作用占优势；随着过滤时间的延长，滤料表面粘附的杂质逐渐增多，占据的孔隙增加，孔隙中的通道变窄，水流速度增加，剪切力增大，当剥落力与粘附力相等时，已粘附的杂质仍不会脱落，而随水流输送到此处的杂质也不能被截留，继续被水流携带到后续较为清洁的滤料层中滤除。上述过程持续下去，层层滤料的截污能力逐渐得以发挥。粘附力由滤料和杂质的性质所决定，剥落力则由过滤操作的外部条件如滤速所决定。滤速快，滤速波动幅度大，或者滤速上升速度快，水流剪力大，剥落作用强。滤速突变会破坏粘附力与剥落力之间的平衡，因而对过滤过程有影响。试验结果表明，其影响程度与过滤进程有关，滤速变化若处于过滤阶段的中期或者前期，出水端尚有大量干净滤料具有较强的应变能力，因而对出水水质影响不大，若处于失效点附近，则滤速降低，出水浊度减少，反之则增加。例如某过滤器，当运行至出水浊度11.5mg/L时，滤速由25m/h突然降低至10m/h，4min后出水浊度降低至4.4mg/L，8min后降低至0.3mg/L，此时又将滤速恢复至25m/h，出水浊度又回升到10mg/L。因此，生产实际中应尽量避免在过滤进行到接近失效时增加滤速。剪切力随水温递减。水温低，水的粘度大，水流的剪切力大，因而杂质的穿透深度大。设计滤层时，应考虑当地气候条件，低温地区或低温季节时间长的地区宜选择较大的滤层厚度，较小的滤料粒径或较低的滤速。过滤结束后，滤层不同部位截污份额沿过滤水流方向变化较大，污泥主要集中在上部一小部分薄薄的滤料层中，而大量中、下层滤料层截留的污泥量较少。由于下层滤料承担着截留除去难度较大杂质的任务，所以这部分滤料对保证出水质量至关重要。3.5碳滤系统-6-此设备的作用是有效去除水中低分子有机物，游离氯，也能减少水中异味，色度和臭味。作为离子交换系统的前处理装置，活性炭过滤器可有效防止离子交换树脂表面的有机物污染，而不受其本身进水温度、PH值和有机混合物的影响。特性:*可以极为有效地去除水中低分子有机物，游离氯，也能有效防止反渗透和离子交换树脂表面的有机物污染。*具有独特的均匀布水方式，使过滤达到最大效果，能长期满足反渗透膜对有机物污染要求。*带反洗装置，能力强、时间短、水耗低。*选用较低的流速(正常运行15m/h)，以适应将来水质变坏的可能性。*采用专门用于反渗透系统的进口水帽，填充精选的均匀滤料，以保证良好的过滤效果，且不会出现反洗乱层现象。一、吸附原理与类型（1）、吸附处理原理吸附处理是指当气体或液体的流动相与多孔的固体颗粒相接触时，流动相中的一种或几种组分选择性的吸附在固体颗粒相内部或从固体颗粒相内部解析出来的一种物质转移过程。所以，吸附可以发生在气—固和液—固之间，也可发生在气—液之间。但在水处理领域中，只讨论液一固两相之间的物质转移过程。液相中被吸附的物质称为吸附质，固体颗粒称为吸附剂。将活性炭放入含有苯酚或ABS（烷基苯磺酸盐）的水中，连续搅拌一会后，水中苯酚或ABS的浓度就会慢慢降低，最后达到某一平衡浓度。说明苯酚或ABS两种吸附质富集在活性炭的固体颗粒上，这种现象就称为吸附。产生这种吸附现象是因为固体颗粒界面上的分子受力不平衡，因而产生一种表面张力，并具有表面能。（2）、吸附类型根据吸附剂表面上吸附力的性质，吸附过程又可分为三种类型：物理吸附、化学吸附和离子交换吸附。（1）物理吸附指吸附剂与吸附质之间的吸附力是由于分子引力（范德华力）产生-7-的，即主要是由色散力产生的，所以物理吸附也称范德华吸附。其吸附力大小与分子间距离的7次方成反比。物理吸附的特征是：1）吸附时表面张力和表面能都降低，是放热反应，放出的热量称为吸附热，大多数情况下小于41.8kJ/mol。2）由于吸附剂与吸附质的分子之间都普遍存在着吸引力，一种吸附剂往往能吸附许多种吸附质，所以物理吸附一般没有选择性，只是吸附力大小随吸附剂和吸附质种类不同而有所变化。3）因为在吸附过程中不发生化学反应，所以不需要活化能，可以在低温下进行。4）由于早先吸附在吸附剂上吸附质，对未被吸附的吸附质仍有吸附力，所以物理吸附可以是单分子层吸附，也可以是多分子层吸附。5）物理吸附的吸附速度较快，而吸附力较弱，容易达到吸附平衡，也容易脱附或解析，是可逆的。例如，在低温下，让氮气与活性炭接触，很快达到吸附平衡，此后如对活性炭加热，随着温度上升，氮气又很快脱附。（2）化学吸附指吸附剂与吸附质之间发生化学反应，即吸附力是由化学键力产生的，吸附后化学性质发生变化。化学吸附的特征是：1）化学吸附热比物理吸附热大得多，大约为83.7-418.7kJ/mol。2）化学吸附有明显的选择性，即某种吸附剂只能对某些吸附质有吸附作用，而对另外一些吸附质可能很少或没有吸附作用。3）因为化学吸附有化学键力，其作用力强，而且是单分子层的，不易脱附，往往是不可逆的。4）化学吸附和脱附速度都比较缓慢，所以不易达到平衡，往往需要在高温下进行。当利用活性炭吸附水中有机物时，通常是物理吸附和化学吸附同时发生，但活性炭与各种有机物的结合力是不相同的。有的有机物（如安息香酸）与活性炭结合后在水中很容易脱附，而另外一些有机物（如ABS），即使使用辅助药剂也难以脱附。（3）离子交换吸附吸附质的离子依靠静电引力吸附到吸附剂表面的带电质点上，与此同时吸附剂也放出一个等电荷量的离子。有关离子交换吸附的原理与特征，将在离交换处理中详细介绍，下面只对物理吸附做些介绍。-8-二、活性炭的吸附性质与影响因素目前使用的吸附剂有天然矿物和人工合成材料两种类型。天然矿物类的有活性白土、硅藻土和漂白土等。因为它们价廉易得，吸附能力小，所以一般都是一次性应用后就废弃。人工合成类的有硅胶，活性氧化铝，合成沸石分子筛和活性炭等。因为它们价格费、吸附能力大，所以一般都是重复利用。在水处理领域中，大都应用活性炭，故下面只能活性炭做些介绍。1、活性炭的吸附性质炭有两种：一种是象金钢石、石墨等具有整齐晶体结构的炭；另一种是无定形炭，即活性炭。活性炭一般以木材、果壳、煤炭为原