关键词：水处理微涡流沉淀纤维过滤
1水质净化技术的重要性
随着社会经济的不断发展，水资源短缺和水环境的污染问题愈加严重，但生产、生活对水质的要求却日益提高，水质标准也不断的提高。在这样的水环境政策法规背景下，净水工艺的处理要求大大地提高。出水水质不仅要在感观性和一般理化性指标方面达到标准，而且还要在微生物学指标、毒理性有机物、无机物指标和放射性指标等等方面达标。目前在大多数水厂应用的常规的水处理工艺：混凝一沉淀一砂滤一投氯消毒工艺已不能完全满足当今的水处理要求，他们对澄清水质消除水中病原菌十分有效，但是对于去除现存于水体中大量增加的有机物，效果平平，不能够进行有效处理和降解。
2水厂净水工艺的现状和发展
给水处理的主要任务和目的就是通过必要的处理方法去除水中的杂质，以价格合理、水质优良的水供给人们使用，并提供符合质量要求的水用于工业。常规的工艺主要包括混凝、沉淀、过滤和消毒四大部分。给水工程技术人员面临的主要问题是工程的投资效益，即如何以最低的工程总投资来完成简单的处理目标。因此，在这段时间里，研究出了许多比较经济的净水技术和工艺，这些研究包括改进沉淀池设计，出现了斜管沉淀池、斜板沉淀池和气浮池等快速澄清工艺，还有快速过滤工艺和将絮凝、沉淀和过滤工艺组合在一起的专用集成设备。
3净水工艺的内容
3.1微涡流混凝工艺
在水处理工艺中，混凝和絮凝是否完全是决定工艺效果的一个重要因素，它们决定了矾花的形态和质量，直接影响后续沉淀工艺和过滤工艺。在实际工艺中，混凝和絮凝的效果完全由絮凝的设备来决定，主要有水力搅拌和机械搅拌两种。由于在运行中，机械搅拌能量难以均匀分配，能量利用率低，而且带来机械设备维修方面等繁琐的问题，水厂需要在设备维修方面支配大量人力和财力，因此在我国大多数净水工艺主要采用水力搅拌的方式，具体有折板、隔板、网格等，折板、隔板等絮凝设备在净水工艺应用历史较长。
3.1.1微涡流混凝机理
从絮凝动力学角度对絮体凝聚机理的研究可以知道，紊流中稍大于颗粒尺寸的涡旋对絮体之间的碰撞极有利，在涡旋中产生的涡旋剪切力和惯性离心力为颗粒的碰撞提供了必要的条件，而絮体凝聚的效率主要取决于水中胶体脱稳的程度和碰撞的机率，在微涡流反应器中形成的微涡旋流动，为颗粒的碰撞提供了很好的环境条件，能够有效地促进水中微粒的扩散和碰撞。这是因为一方面，混凝剂水解形成胶体，在微涡流作用下快速扩散并与水中胶体充分碰撞，使水中胶体快速脱稳；另一方面，水中脱稳胶体在微涡流作用下具有更多碰撞机会，涡流的作用使流层之问产生较大的流速差，造成了流层中携带微粒的相对运动，从而增加了微粒的碰撞机率。
3.1.2实际应用条件
微涡流混凝反应的核心是涡流反应器。涡流反应器采用空心壳体，球形结构，表面开有大量的小孔，ABS塑料注塑而成，内外表面均打毛。涡流反应器没有方向性，可直接投入水中使用，相互堆积不会堵塞壁孔。在应用时，尽量将水流组织成竖向流，即垂直于水平面向上或向下的水流，因为涡流反应器必须置于竖向流水中，否则会在反应器内产生絮体沉积。水流的过程可以是“上一下，下一上，上一下”，也可以是“下一上，上一下，下一上”，这样的水流使涡流反应器上下均能够受到水流的作用，从而减小泥在反应器内沉积过长时间。而且各段的水流速度逐步降低或基本保持不变，水流通过各段的总停留时间不少于5～8分钟。关于泥渣问题，需要合理的设置排泥区，在混凝池内可能产生泥渣的地方设置排泥斗，这样每天可以将在混凝区产生的大量泥渣排出池外，由于涡流反应器内含有悬浮泥渣，这样有利于与水流中已形成的絮体进行接触絮凝，因此可以将反应器内悬浮泥渣之外的泥排出干净。
3.2沉淀技术
斜板沉淀池根据水流方向可分为逆向流（上向流）、侧向流及同向流（下向流）三种。在同向流斜板沉淀池中，水流方向和颗粒沉降方向相同，积泥容易滑落至污泥斗，同逆向流（侧向流）相比，可以有更小的倾角、更大的板问流速和投影面积，大大提高了沉淀池的表面负荷。但以往的同向流沉淀池，清水与污泥混合而使得清水收集成为一个难题，但现在应用了新型的清水收集方式，消除了以往同向流集水管容易堵塞的缺陷，使得同向流沉淀池的优势发挥至最大。
如上图所示，进水通过配水孔进入配水池，然后自上而下流入斜板区，在斜板末端是滑泥段，在滑泥段斜板部分，每两块板之间又增加了一块斜板，在增加的斜板上添加了两板形成的“人字型”结构，水从此实现泥水分离，清水自人字型板上端流入清水渠，而污泥则通过斜板滑入污泥区，这就是该工艺突出的泥水分离特点，它取消了传统同向流沉淀池的清水收集系统，避免了用集水管收集清水时容易出现集水孔被污泥堵塞的问题。
3.3高效纤维滤池
采用软填料――纤维束作为滤元，其滤料单丝直径可以达到几十微米甚至几微米，属微米级滤料（而砂滤料属毫米级），所以纤维束滤料具有巨大的比表面积，而且过滤阻力小，打破了滤料的过滤精度由于滤料粒径不能进一步缩小的限制。
3.3.1囊调节式过滤器工作原理
由纤维滤料组成的过滤器，在过滤的时候要求纤维处于压实状态；而在清洗的时候要求纤维处于完全松散状态。在这样的前提条件下就产生了囊调节式过滤器。在纤维滤层内部或安置一个或几个不透水的柔性材料制成的囊，此囊将滤层空间分隔成可通水的过滤室及压缩纤维的加压室。过滤时，在加压囊内注入一定体积的水，使滤层被不断地均匀压实。
3.3.2自助力式过滤器工作原理
在过滤设备内部设黄自助力式纤维密度调节装置，该装置不需额外动力和附加操作，仅在正常过滤操作和反洗操作过程中通过水力完成对纤维滤层的压缩和放松。在过滤操作时，随着进水量的增加，密度调节装置将滤层压缩至所需状态，而且绝不损伤纤维，也不会导致靠近活动支撑装置的纤维密度大于滤层主体密度的不利层态。在反洗操作时，无论滤层积泥量有多大，滤层被压缩得多紧密，在气、水的冲洗的作用下均能将滤层彻底放松，达到清洗的最佳状态。
4结语
因此全球的水资源都是非常宝贵的，而在我国水资源的珍贵性就更为明显。尽管一方面水资源匮乏，水环境恶化，但另一方面用水需求不断增加，水质标准也在不断地提高。随着科技水平的迅猛发展，中国饮用水的处理技术，检测水平有很大的进步，越来越多的污染物质被检测出来，现行的水质标准再也不能满足人们的要求和当前的原水实际状况，水质标准在不断地提高。
5参考文献
【1】浅谈中国水资源与可持续保护金子，李怡庭，2001
【关键词】循环水；净化
1暖气供水质量要求
热水热力网（热电厂区域、锅炉房或间供系统）悬浮物≤5mg/L总硬度≤60mg/L(CaCO3)溶解氧≤0.1mg/L含油量≤2mg/LpH值（25℃）：7～12
其它指标应符合《生活饮用水卫生标准》GB5749-85，当系统有不锈钢、铜，铝等Cl-含量不高于25mg/L;当系统中无钢制散热器时，可不除氧；当采用加药处理时补水水质标准:pH值：7～12悬浮物≤20mg/L总硬度≤600mg/L含油量≤2mg/L集中供暖执行城市热力网设计规范CJJ34―2002或执行HG/T3729―2004标准。
2采暖循环水系统存在的问题
采暖循环水系统存在的主要问题是换热设备的结垢影响换热效率；系统管网的腐蚀以及腐蚀造成的水质二次污染，管网末端散热器铁垢沉积、堵塞，影响散热的问题。由于采暖循环水在经过换热设备时温度上升，会析出大量水垢，这些水垢会紧贴在换热设备内表面，影响换热效率。另外，采暖循环水在封闭的系统中运行，运行温度为95℃～75℃。由于系统长期在高温环境下运行，系统管网、设备腐蚀情况比较严重。造成系统中杂质不断增多，水的色度、浊度不断提高。如果系统中配备的过滤装置不尽合理，将无法去除悬浮于水中的铁锈等杂质。随着系统的运行，水质中的杂质就会在水流速度较慢的散热器等末端装置内沉积下来，导致管网堵塞。使系统运行工况恶化。这就是采暖系统存在的主要问题。
3净化采暖循环水的方案
3.1通常的水处理方案A、采用软化的方式目前在采暖循环水系统的水处理中，通常采用软化水方式，即在补水系统安装钠离子交换器，将水质软化后注入循环系统。但软化水只能解决采暖循环系统中换热设备结垢的问题，而无法解决系统的主要问题――腐蚀问题和管网的堵塞问题。相反，软化水还会加剧管网的腐蚀，加速采暖循环水运行工况的进一步恶化。采暖循环系统存在的问题是综合性的，需要进行综合处理。B、电子水处理器和过滤器来解决问题目前，在国内水处理市场上，各种物理法水处理设备主要以解决防垢、缓蚀、杀菌为主。但在封闭式采暖存在的问题是腐蚀和悬浮物的去除问题。使水中的悬浮态杂质稳定在20mg/l以下。而以往在系统中安装的各种电子类水处理设备配套Y式过滤器、除污器等方式，由于普通过滤器过滤精度低，因此无法满足系统对水质的要求及对水质的控制。
3.2水医生系列设备解决方案1.解决方法：(1)在换热设备进水口前安装防垢专用设备“水垢净”，防止换热设备结垢。(2)在系统总管安装防腐专用设备“黄水清”采用物理场射频式水处理设备，从根源上缓解系统腐蚀。该项功能已通过国家腐蚀与防护中心的检测，证明物理场射频式水处理设备较不采取防腐处理的系统缓蚀能力提高2.5倍。(3)在系统总回水管安装超净过滤设备“铁锈一扫净”设备，通过电晕效应场，活性铁质滤膜、机械变孔径三位一体的高精度过滤功能控制系统水质。使水质长期处在HG/T3729-2004标准范围内。彻底解决由于水质问题引发的系列问题。（以上设备也可选用具有综合处理功能的“全程处理器”替代，黄水清、铁锈一扫净上期已介绍）。2.注意事项（水垢净）：（1）设备结垢超过3mm时，应先采取化学清洗后，再安装“水垢净”。公司提供化学处理的配套服务。（2）输水管道除垢防垢及较远距离用水系统防垢时，经“水垢净”处理后的水以30min为基本距离，超过基本距离时，应采取串联接力形式。（3）分体设备的控制箱与设备本体之间的距离不大于3m，（设备配置的电缆长度为3m。用户不能自行改动）设备旧垢安装“水垢净”二~三个月可以清除水垢。（具体时间需视被处理系统的具体参数而定――流速、水质、温度及温度变化，流速变化、排污次数和时间等等）（4）排污：安装“水垢净”后，被处理系统应定期排污。排污次数、时间应根据系统的具体情况而定。否则，会形成“二次垢”，造成设备防垢功能失效。
4净化供暖循环水的方法分析
水垢净的工作原理：其原理是利用物理方法，在不改变水的生化属性的前提下，通过耗用电能，经过设备的物化处理，来达到防垢、除垢的目的。水经加热形成水垢，一般需经过三个过程：晶核生成――逐渐长大――沉淀、烘烤。经过这三个过程后，水垢就会形成并逐渐增厚。“水垢净”的工作原理是从二个方面来解决这个问题。一是通过换能器将特定频谱的射频能量转换给被处理介质――水，使成垢离子间的排列顺序、位置发生扭曲变形。当被处理的水被加热时，需经过一段时间才能恢复到原来的状态――即所谓“时间软化水”。故在此段时间内，成垢的机率很低，从而达到防垢的目的。二是通过换能器，“水垢净”能连续发射出与水垢自振频率相近的波，使其在一定范围内产生共振效应，使旧垢逐渐松软、脱落，从而达到除垢的目的。由于“水垢净”防垢除垢的原理是“时间软化水”的概念，故处理后的水须直接进入换热设备，即设备必须靠近换热设备安装。它的优点是设备体积小，不占地，安装操作简单，运行费用低，对水质、环境无污染，是各种设备防垢除垢的最佳选择。功能参数：①防垢有效率：>98%除垢有效率：>95%②适应水质：总硬度
水处理设备“水垢净”主要由转换器和控制器二部分组成。转换器由换能射频器及壳体组成，换能射频器根据处理水量的大小、水质情况，陈列排布。控制器由电子元器件、集成电路、调压器、散热器等组成。
使用安装注意事项：将设备与系统管路安装完毕，调使合格后，接通设备主体配电箱上的电源（220V/50HZ,配电箱指示灯显示绿色，即可正常运行。当系统停止运行时，水垢净也应断电停止使用。禁止在无水状态下长时间开启设备。重要部位可采用旁通式安装，以便在不停机状态下检修设备。循环系统应配套“铁锈一扫净”以便收集并排放水中的杂质、悬浮物。浓缩倍数应控制在4以下。系统长期停止运行或季节性停止运行，均须在系统停止运行前，向水中投加适量的缓蚀剂，并采用满水湿保护的方法以减少腐蚀，保护系统换热器、锅炉安装“水垢净”后，应视水质情况定期排污。安装形式及位置
4.1独立原则：一般情况下，每台换热器、每个独立的结垢设备，应单独配备一台设备。
【教学目标】
1.知识与技能
能够利用学生所掌握的实际经验和水的性质认识纯净水、硬水、软水、水垢，水的净化途径和方法；制作过滤器并对水进行过滤，掌握过滤操作的过程与方法。
2.过程与方法
提高学生实验能力、动手动脑能力、对比分析能力、实验设计和创新能力、实验操作能力（利用所学的知识和掌握的技能来解决实际问题）。
3.情感、态度与价值观
培养学生实事求是的科学精神、科学品质、科学态度，勇于探索的创新精神；培养学生的合作意识和团结协作精神；培养学生的科学发展观和正确的资源观；培养学生以节约为荣、浪费为耻的品质。
【教学过程】
1.设置问题情境
教师：让学生阅读有关水的问题和资料
学生：传阅文章、图片，议论纷纷，相互交流。
教师：播放《中国环保行》在庆城县马岭镇拍摄的《这里的水能喝吗》的录像片和相关报纸图片。
学生：情绪出现冷峻，略有所思，相互交谈议论。
教师：展示各一烧杯井水、自来水、窖水、雨水、泥水、洒有农药的水，让学生观察、嗅味。
学生：每个人观察、嗅味后说出自己的感觉。
教师：每天给你一小杯水，让你干吃馍，你的感觉如何？
学生大多数回答道：每天一小杯水，干吃馍难咽，只能解渴，全天只知道渴极了，而不知道饿，全天人处于疲乏状态。
2.因势利导，进入主题
教师问：身边的水干净吗？
学生道：井水、自来水、吃饭用水、纯净水是干净的。但是窖水、雨水、河里的水不干净。
教师问：窖水、雨水、河里的水为什么不干净？
学生经过热烈讨论后得到：窖水、雨水混有尘土、泥土壤里的肥料，生活污水。河里的水有原油，陇东石油大开发把河水变成黑的了，水面漂着一层油。
教师问：被污染的水能用于生活、生产吗？
学生齐声答道：不能用！
3.科学探究，解决问题
教师问：如何将污染的水净化？
学生积极讨论：雨水、窖水可以放置澄清，原油污染、农药污染的水无办法。
教师：好！大家努力学习化学，学好化学就知道如何净化原油污染的水和农药污染的水，把水重复使用，我们城镇的自来水一般是通过净化得到的。
教师：利用多媒体播放自来水净化过程的示意图。
将学生分成八个实验小组，让学生根据自己桌面的仪器，净化一小烧杯含有泥沙的水。学生分组按照书本中的图进行实验，教师巡回指导。
教师：为什么有些组的水还是浑浊的？
学生：相互对照，对比分析，阅读课本，寻找原因。
4.大胆创新，科学设计
教师提供水、石子、黄沙、棉花、废饮料瓶，让学生自制净水器并对泥水重新净化。让各组将设计的水净化器给全班展示，看哪个组设计得科学、合理且更廉价实用，教师给予点评。
5.分组讨论，水为何结垢
让学生从宿舍中拿来自己的暖水瓶壁，观察有什么？暖水瓶中留有少量水时，里面有什么？
学生阅读书本内容，学习什么是硬水、软水，硬水给生产和生活带来的麻烦，质疑自己用的到底是硬水还是软水。
6.动手实验，检验水质，体验科学
让学生做实验，检验自己桌上那一烧杯里的水是硬水还是软水。体验做科学家的快乐和成功的喜悦、学习化学的乐趣和化学的奇妙。
7.建立小作坊，自制蒸馏水
指导学生安装装置，自制20ml的蒸馏水，并让学生思考问题：细导管的作用是什么？细导管是长了好还是短了好？水剧烈沸腾怎么办？你制得的水是软水吗？让学生带着问题去研究、探索，获得知识和技能。
8.课外实践，社会调查
学生课外进行社会实践活动，进行社会调查，要求每个学生任选下列几个问题中的一个，完成调查报告。
（1）你家的用水是硬水还是软水？
（2）你家的水被污染了吗？如果污染了，是什么原因造成的？你能设计出净化方案和防治措施吗？
（3）你是否做到了节约每一滴水？
（4）你家生产、生活用水情况如何？
9.动手制作，创造发明
利用家中的材料制作一个净水器，拿到学校，放在创新角展评。
10.转变教法，培养学法，实现目标，提高素质
本设计根据课程标准的目标要求完成了三维目标，学生学到基础知识、掌握基本技能，并能利用所学知识和技能解决实际问题。让学生在质疑情景中乐学、乐用。学会了学科学、用科学、做科学，真正达到做科学的主人和学习的主人。
