理解水处理中的沉积

沉积是水处理中依靠重力将悬浮固体从水中清除出来的一个基本物理过程。 通过让水在盆地或水箱中保持沉积,重颗粒沉淀到底部,形成可以清除的污泥层。 这一数百年的技巧对于产生清晰、安全和可口的饮用水来说仍然至关重要。 除了清晰之外,沉积在控制成品水的味道和气味方面发挥着关键作用,因为许多引起不愉快的感官经历的化合物都附着在悬浮颗粒上或源于悬浮颗粒。

世界各地的供水设施都把沉积作为处理列车的关键步骤。 根据美国环境保护局[,适当的沉积会减少后续过滤和消毒过程中的负荷,提高整体效率和水质。 没有有效的沉积,消费者可能体验到水味泥、香气、或金属余味。

粒子清除背后的科学

沉积发生在重力影响下,颗粒密度大于水槽。 沉积速度取决于颗粒大小、密度和水的粘度。 实际上,水处理厂设计沉积盆地,为大多数颗粒到达底部提供足够的滞留时间。 这一过程受斯托克斯定律的制约,它表明更大、密度更大的颗粒沉积速度更快。 然而,许多颗粒在生水中太小或光线太轻,无法在合理时间内沉积,这就是为何通常事先使用凝聚和浮积的原因。

分层与浮层沉积

沉积可分为离散粒子沉积和浮积沉积。在离散沉积中,颗粒不会相互作用并保持其个体特征。在沙粒或淤积中发生。在浮积沉积中,颗粒凝聚并形成更大、更重的浮积,更迅速地沉积。这是化学凝固后典型的现象。大多数饮用水厂都采用浮积沉积来清除否则会造成味觉和味觉问题的细颗粒。

悬浮颗粒如何影响水味

人类的古炭酸对微量化合物非常敏感。 悬浮颗粒在水中常常携带有机物、矿物和释放风味活性物质的微生物。 即使浓度极低,这些物质也能产生土质、鱼质、草质或金属笔记。 在未经处理或处理不当的水中,最常见的味道抱怨之一是泥质味,这种味觉源于土壤颗粒和腐烂的植被。

味觉干扰粒子的来源

  • 雨后土壤和沉积物径流引入了能传递土味的细粘土和淤泥.
  • 藻类和氰菌[产生地生素和2-甲基异苯醇(MIB),这些化合物由人类在每三聚体的零件水平上可探测到.
  • 消化有机物释放出给予水苦味或甘味的 ⁇ 酸和富维酸.
  • 铁和锰氧化物形成有色浮点,引起金属或环状的感受.

通过在水到达分配系统之前清除这些颗粒,沉积会大大减少产生味觉的前体的浓度。 世界卫生组织强调,对颗粒物的物理清除是许多美学污染物的第一个和最有效的屏障。

沉积物在控制臭味方面的作用

水味往往比味道更易受反对,因为人类很快在极低的阈值上检测出臭味. 水中臭味主要来自挥发性有机化合物(VOC)和微生物活动或化学反应产生的含硫物质. 沉淀有助于控制臭味,方法是去除蕴藏着气味产生微生物的颗粒,以及物理上将吸附在固体上的化合物分离.

由沉积物清除的常见吸食化合物

  • 硫化氢(rotten egg smell) 常来自沉积物中有机物的厌氧分解.
  • 吉奥斯敏和 蓝绿色藻类生产的MIB 给予一种有黏土味的香味.
  • 苯酚和氯酚[可以存在于工业废水中,或者由附着在颗粒上的消毒副产物产生.
  • 由分解蛋白质产生的矿产生鱼味或腐臭味.

病原体和臭味相互作用

许多引起味觉的细菌,如Pseudomonas和Actinomycetes,附着在悬浮固体上,当这些固体沉积时沉积下来,细菌负荷会减少,限制了下游处理和分布过程中的味觉代谢物的产生,这一过程不仅改善了水的感知质量,还降低了管道中生物膜形成的风险,这可以随着时间的推移进一步降解味道和味觉.

优化沉积物以取得最佳成果

为了最大限度地扩大沉积对味道和味物控制的好处,工厂操作人员必须认真管理几种操作参数。 颗粒清除的效率与最终水的感官质量直接相关。

影响沉积效率的因素

  • 保存时间:[] 较长的留存时间允许较小的颗粒沉淀,但过长的时间可以促进藻类生长或厌氧条件恶化气味.
  • 流速和盆地几何:[] 即使是流入的分布也防止短路,确保统一沉淀.
  • 水温: 冷水会增加粘度,并减缓沉淀;温水会加速它,但也能够增加生物活性.
  • 粒子特性:细细的共线颗粒可能需要凝固剂辅料才能形成可调节的软体.
  • 滑石清除频率: 积渣可变成厌氧物,释放硫化氢和其他的 ⁇ 气返回水中.

与凝固和浮凝的协同

单是沉积无法消除非常细微的颗粒。凝固-添加诸如铝、氯化铁或聚合物等化学物质-会破坏颗粒的稳定,使其粘合。浮积轻轻地混合水,以生长出大量、重的浮囊,迅速沉淀。这种混合称为常规处理,是容易产生味道和味觉问题的地表水源的标准。 根据美国水利工程协会[,优化凝固剂剂量和pH可以使味道和味觉事件比沉淀量降低50-80%。

沉积之外:综合治疗方法

虽然沉积是有效的主要步骤,但很少孤立地运作。 现代水处理厂将沉积与其他过程相结合,以确保一致的感官质量:

  • 粉末活性碳(PAC)在沉淀过程中可以添加到吸附溶解的味道和味觉化合物中,如地心素.
  • 在沉积后进行生物过滤降解残余有机污染物。
  • 先进氧化过程(如臭氧,紫外/氢过氧化物)销毁了能逃避沉积的痕量有机化合物.
  • 膜滤[]可以用作替代或抛光步骤,尽管其成本更高.

这两种技术都建立在沉积过程所实现的固体清除的基础上,从而证实了过程的基础作用。 运行良好的沉积盆地可以减轻先进处理的负担,降低成本和能源使用,同时提高可靠性。

对水利公用事业的实际影响

水供应商必须通过对沉积的扰动、颗粒计数和沉积量的例行测量来监测沉积性能。味觉和味觉板可以提供质的反馈。季节性的变化,如春季径流或藻类开花,需要对化学消毒和流域运行进行调整。忽视沉积的公用事业往往面临客户对水质的更多不满。

根據EPA的表面水处理规则,常规治疗至少可以实现99.9%的Giardia[囊肿和99.99%的病毒的去除。 沉积是达到这些标准的关键障碍,同样保护公共健康的颗粒去除也提高了口味和气味。

结论

沉淀远不止是一个简单的澄清步骤,而是水处理中味味和味味控制的基石。 通过去除那些携带有机物质、藻类、铁、锰和微生物的悬浮颗粒,沉淀直接降低了造成不愉快味道和气味的化合物的浓度。 当与凝血、浮血和下游过程一起优化时,它确保饮用水与清洁、新鲜的消费者期望的水龙头齐聚。 投资有效沉淀有助于公众的信任和满意。