地下污染水處理工藝設(shè)計(jì)

楊友平 (長江大學(xué)電子信息學(xué)院，湖北 荊州 434023 )

陳思源 (武漢理工大學(xué)能源與動(dòng)力學(xué)院，湖北 武漢 430063)

翁惠輝 (長江大學(xué)電子信息學(xué)院，湖北 荊州 434023 )

地下污染水處理工藝設(shè)計(jì)

楊友平 (長江大學(xué)電子信息學(xué)院，湖北 荊州 434023 )

陳思源 (武漢理工大學(xué)能源與動(dòng)力學(xué)院，湖北 武漢 430063)

翁惠輝 (長江大學(xué)電子信息學(xué)院，湖北 荊州 434023 )

根據(jù)湖北省西北部農(nóng)村地區(qū)生活用水所含物質(zhì)成份，設(shè)計(jì)了地下污染水處理工藝流程，具體介紹了過濾凈化裝置中濾料的選取和系統(tǒng)壓力和流量的控制。研究表明，采用該處理方法能夠去除水中的雜質(zhì)和有害物質(zhì)，使地下污染水得以凈化，從而達(dá)到生活用水的標(biāo)準(zhǔn)。

地下污水；凈化處理；濾料

湖北省西北部農(nóng)村地區(qū)生活用水主要以地下水為主。對(duì)上述區(qū)域的地下水進(jìn)行采樣分析，結(jié)果表明該區(qū)域地下水有幾項(xiàng)指標(biāo)明顯超標(biāo)，如水的渾濁度(NTV)高達(dá)191JTU(1JTU相當(dāng)于1L水中含有1mg的SiO2)；懸浮物(SS)達(dá)35mg/L；化學(xué)需氧量(COD)達(dá)21mg/L；重金屬鎘(Cd)達(dá)0.05mg/L。根據(jù)文獻(xiàn)[1]，推斷該區(qū)域地下水已被污染，屬于Ⅲ類、Ⅳ類水質(zhì)。針對(duì)上述情況，筆者對(duì)地下污染水的處理方法進(jìn)行了研究，以便為該地區(qū)地下污染水處理提供參考。

1 地下污染水處理工藝流程

圖1 地下污染水凈化處理的工藝流程圖

地下污染水凈化處理工藝流程如圖1所示。通過抽水泵將污水注入到壓力溶氣罐中，同時(shí)利用空氣壓縮機(jī)向壓力溶氣罐中加注空氣，以便降低原水中的化學(xué)需氧量。當(dāng)壓力溶氣罐壓力達(dá)到預(yù)先設(shè)定值時(shí)，抽水泵和空壓機(jī)停止工作。這時(shí)打開調(diào)節(jié)伺服閥和三通電磁閥，使三通電磁閥正向?qū)?，讓需要凈化的原水流入過濾凈化裝置中，經(jīng)過過濾凈化裝置使原水凈化，讓凈化后的水流入到凈水儲(chǔ)存器中儲(chǔ)存；當(dāng)三通電磁閥反向?qū)ê螅梢赃M(jìn)行反向沖洗，這樣主要是為了延長凈化裝置濾料的使用壽命，通過反向沖洗將吸附在濾料上的臟物分離，再經(jīng)排污口將臟物排出，這樣濾體介質(zhì)就可以重復(fù)利用。在上述過程中，應(yīng)注意隨時(shí)通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作壓力和調(diào)節(jié)伺服閥的開度以提高系統(tǒng)的凈化率。

2 過濾凈化裝置中濾料的選取

根據(jù)地下水質(zhì)的污染情況，對(duì)過濾凈化裝置中濾料的選取應(yīng)滿足以下要求：能除去污水中的雜質(zhì)和懸浮物以降低出水渾濁度；能在一定程度上降低污水中的有機(jī)物含量，并對(duì)氨氮、重金屬、細(xì)菌等微生物有一定的除去率[2-3]。根據(jù)上述要求，選取石英砂、無煙煤和海泡石粉層作為過濾層(見圖2)。

2.1無煙煤

采用優(yōu)質(zhì)天然無煙煤為原料，經(jīng)2次破碎和3次篩分加工而成，粒經(jīng)分級(jí)配合,化學(xué)性能好,機(jī)械強(qiáng)度高,使用周期長,在酸、中、堿性水處理中均不溶解，適用于多層過濾器。由于無煙煤的固體顆粒保持能力較好，因此能夠清除污水中懸浮物。此外，由于無煙煤的均勻系數(shù)較低，這樣有利于提高流速，從而加快污水過濾速度[3]。

圖2 過濾凈化裝置中的濾料層結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 系統(tǒng)壓力控制框圖 圖4 系統(tǒng)流量控制框圖

2.2石英砂

以天然石英砂為原料，經(jīng)破碎、篩選、水洗而成，呈多棱形、色純白、無雜質(zhì)，其使用壽命長，性能穩(wěn)定，成本低廉。石英砂濾料可以降低水中的渾濁度指標(biāo)，同時(shí)也可以與污水中部分重金屬進(jìn)行離子交換，從而降低重金屬含量[3]。

2.3海泡石粉

海泡石粉具有極強(qiáng)的吸附、脫色和分散性能，同時(shí)具有良好的熱穩(wěn)定性和絕緣性，因而能夠去除污水中的有機(jī)物，并對(duì)其中的氨氮、重金屬和細(xì)菌等微生物具有良好的去除能力[3]。

3 系統(tǒng)壓力和流量的控制

3.1系統(tǒng)壓力的控制

由微控制器控制抽水泵和空氣壓縮機(jī)，使壓力溶氣罐內(nèi)儲(chǔ)有一定壓力的原水,通過壓力溶氣罐的出水口向外輸出具有一定壓力的原水，然后由壓力傳感器檢測(cè)壓力溶氣罐的出口原水的壓力，將檢測(cè)數(shù)據(jù)通過壓力變送器反饋到輸入端與設(shè)定壓力進(jìn)行比較，據(jù)此調(diào)整抽水泵和空氣壓縮機(jī)的運(yùn)行時(shí)間，進(jìn)而控制壓力溶氣罐的出口壓力，直至達(dá)到設(shè)定的值為止，從而使系統(tǒng)在一定的壓力值下穩(wěn)定運(yùn)行[4]。系統(tǒng)壓力控制原理圖如圖3所示。

3.2系統(tǒng)流量的控制

按給定量設(shè)定所需要的流量大小，通過壓力傳感器將檢測(cè)到的流量與設(shè)定的流量進(jìn)行比較，通過積分補(bǔ)償?shù)脑?，找出其補(bǔ)償算法，然后通過軟件加以實(shí)現(xiàn)，從而控制調(diào)節(jié)伺服閥的開度，達(dá)到控制流量的目的。系統(tǒng)原理控制框圖如圖4所示。

4 應(yīng)用效果

根據(jù)地下污染水凈化處理工藝流程，利用水處理試驗(yàn)裝置處理采集的原水，對(duì)處理后的凈水進(jìn)行采樣分析，與處理前的數(shù)據(jù)相比，相關(guān)指標(biāo)已明顯降低，如水的渾濁度(NTV)為0.9JTU；懸浮物(SS)為15mg/L；化學(xué)需氧量(COD)為3mg/L；重金屬鎘(Cd)為0.005mg/L；根據(jù)文獻(xiàn)[1]，判定該凈化水已達(dá)到生活用水所需的各項(xiàng)指標(biāo)要求，這表明該地下污染水處理方法是可行的，可以在湖北省西北農(nóng)村地區(qū)推廣應(yīng)用。

[1]GB3838-2002，地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2] 劉俊良，王琴.水處理填料與濾料[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

[3] 岳秀萍.水處理濾料與填料[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

[4]楊友平.精密柱塞泵控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化，2006(6)：118-121.

2013-06-12

湖北省教育廳資助項(xiàng)目(20111302)。

楊友平(1965-)，男，碩士，高級(jí)工程師，現(xiàn)主要從事信號(hào)檢測(cè)與控制方面的教學(xué)與研究工作。

TP273;X523

A

1673-1409(2013)28-0074-02

[編輯] 李啟棟