自來水廠凈水的裝置及其作用

E. 自來水廠採用哪些凈水方法 達到的目的 (化學)

首先來了解下自來水的生產過程：
1、自來水是如何生產的？
眾所周知，由於自然因素和人為因素，原水裡含有各種各樣的雜質。從給水處理角度考慮，這些雜質可分為懸浮物、膠體、溶解物三大類。城市水廠凈水處理的目的就是去除原水中這些會給人類健康和工業生產帶來危害的懸浮物質、膠體物質、細菌及其他有害成分，使凈化後的水能滿足生活飲用及工業生產的需要。市自來水總公司水廠採用常規水處理工藝，它包括混合、反應、沉澱、過濾及消毒幾個過程。
（1）混凝反應處理
原水經取水泵房提升後，首先經過混凝工藝處理，即：
原水 + 水處理劑 → 混合 → 反應 → 礬花水
自葯劑與水均勻混合起直到大顆粒絮凝體形成為止，整個稱混凝過程。常用的水處理劑有聚合氯化鋁、硫酸鋁、三氯化鐵等。汕頭市使用的是鹼式氯化鋁。根據鋁元素的化學性質可知，投入葯劑後水中存在電離出來的鋁離子，它與水分子存在以下的可逆反應：
Al3+ + 3H2O ←→ Al(OH)3 + 3H+
氫氧化鋁具有吸附作用，可把水中不易沉澱的膠粒及微小懸浮物脫穩、相互聚結，再被吸附架橋，從而形成較大的絮粒，以利於從水中分離、沉降下來。
混合過程要求在加葯後迅速完成。混合的目的是通過水力、機械的劇烈攪拌，使葯劑迅速均勻地散於水中。
經混凝反應處理過的水通過道管流入沉澱池，進入凈水第二階段。
（2）沉澱處理
混凝階段形成的絮狀體依靠重力作用從水中分離出來的過程稱為沉澱，這個過程在沉澱池中進行。水流入沉澱區後，沿水區整個截面進行分配，進入沉澱區，然後緩慢地流向出口區。水中的顆粒沉於池底，污泥不斷堆積並濃縮，定期排出池外。
（3）過濾處理
過濾一般是指以石英砂等有空隙的粒狀濾料層通過黏附作用截留水中懸浮顆粒，從而進一步除去水中細小懸浮雜質、有機物、細菌、病毒等，使水澄清的過程。
（4）濾後消毒處理
水經過濾後，濁度進一步降低，同時亦使殘留細菌、病毒等失去渾濁物保護或依附，為濾後消毒創造良好條件。消毒並非把微生物全部消滅，只要求消滅致病微生物。雖然水經混凝、沉澱和過濾，可以除去大多數細菌和病毒，但消毒則起了保證飲用達到飲用水細菌學指標的作用，同時它使城市水管末梢保持一定余氯量，以控制細菌繁殖且預防污染。消毒的加氯量（液氯）在1.0-2.5g/m3之間。主要是通過氯與水反應生成的次氯酸在細菌內部起氧化作用，破壞細菌的酶系統而使細菌死亡。消毒後的水由清水池經送水泵房提升達到一定的水壓，在通過輸、配水管網送給千家萬戶。
2、自來水是否含有有害人體健康的物質？
由以上自來水的生產過程，可見河水中原有的種種懸浮顆粒及膠體物質已在混凝過程中分離。而原水中的致病微生物也已在濾後消毒處理過程中被消滅。因此，在自來水生產過程中已把原水含有的有害人體健康物質去除掉。
那麼，生產過程中所加入的葯劑呢？在去除水中原有雜質的過程中不免地加入了新的雜質。這些新的雜質是否會危害到我們的健康呢？
在混凝過程中所加入的水處理劑，一般情況下都與原水的懸浮顆粒及膠體一起沉澱開來，從而不影響水出廠時的質量。那麼，就只剩下氯氣了。氯氣消毒法是生產自來水的最後一個環節。往水裡加氯氣經反應後即可把水輸送到市民家庭使用。如此，氯氣是否會危害到我們的健康呢？
以下我們來重點研究氯氣。
氯氣（Cl2）是一種黃綠色有刺激性氣味的氣體，能溶於水，常溫下1體積水能溶解2體積氯氣。在相同條件下，氯氣比同體積的空氣重，標准狀況下，它的密度3.214g/L。氯氣容易液化，當壓強為101.3kPa，冷卻到-34.6℃，氣態的氯就變成黃色油狀的液態氯。液態氯繼續冷卻到-101℃，就變成了固態氯。氯氣是一種有毒物質，對人體有強烈的刺激性，吸入少量氯氣會刺激鼻腔和喉頭粘膜，並引起胸痛和咳嗽；吸入較多氯氣會窒息致死。
把氯氣加入水中，會發生以下反應：
Cl2 + H2O = HCl + HClO
因為消毒過程中氯氣用量很小（一般在1L水中僅通入約0.005g氯氣），可以說只要出廠的自來水符合正常的國家標准，在自來水中的投入的氯氣會完全與水反應生成其他物質，故可認為出廠的水中不含Cl2。上文所謂的"使城市水管末梢保持一定余氯量"，實際上應是指氯元素，而不是氯氣。
然而，雖然氯氣已完全反應，卻有其他物質生成。我們先來看次氯酸。次氯酸（HClO）具有強氧化性，因此具有很強的殺菌消毒能力，是常用的消毒劑。次氯酸是一種弱酸，很不穩定，在光照條件下易發生以下反應：
2HClO = 2HCl + O2↑
如此，水中有可能含有的雜質就只剩HCl了。
氯化氫（HCl）是無色而有刺激性氣味的氣體，它的密度比空氣大，約為空氣的1.26倍。氯化氫極易溶於水（0℃時，1體積水大約能溶解500體積的氯化氫）。氯化氫的水溶液叫氫氯酸，俗稱鹽酸，是一種強酸，具有強的氧化性及腐蝕性。
由以上的方程式，根據氯原子守恆，可知一定物質的量的氯氣與水反應後最終生成的氯化氫的物質的量是原來氯氣的兩倍。由於在生產水的過程中使用的氯氣的量很少，產生的氯化氫的量自然微乎其微。根據生理衛生常識，我們知道人體的胃液含有少量鹽酸，故可認為微量的氯化氫並不影響人體健康，幾乎可以忽略不計。此外，氯化氫是易揮發氣體，基於這一性質可推知煮沸了的水幾乎不含氯化氫。
由此，我們可以得出這樣的結論：生產過程符合國家標準的自來水是不會危害人體健康的。
最後，我們就「飲用水對人體健康的影響」這一問題進行了社會調查問卷。通過調查報告，我們發現 14.3%的人家中飲用純凈水,49%的人飲用自來水，36.7%的人家中飲用井水。在飲用純凈水的人中：約36.7%的人認為純凈水對人體無害，較喜歡飲用；22.4%的人認為飲用純凈水對人體有害，並不喜歡飲用；此外，還有約40.9%的人對飲用純凈水是否有害不太清楚，因大部分人都在飲用，也就跟著飲用。大部分人不飲用自來水是因為目前嚴重的水污染狀況，表示若自然經濟條件允許，願意喝天然的河湖水或礦泉水。多數人選擇飲用何種純凈水大都從品質、價錢等方面綜合考慮。

因為自來水凈化一般是使用氯氣，而殘留的余氯在加熱的過程中會生成三鹵甲烷這種致癌物，長期飲用會對人體造成非常大的危害。尤其是近年來水源污染越發的嚴重，直接導致自來水中余氯含量的增加。所以直接飲用自來水燒的開水也不是健康的選擇，對自來水進行再凈化是關鍵。經過凈水設備凈化後的自來水稱為直飲水，在保留對人體有益的礦物質的基礎上吸附自來水中的余氯和其他有害物質，是真正健康的水。水健康不容忽視，奉勸大家關注自己的健康，多喝白開水。

F. 下圖為自來水廠凈水過程示意圖： (1)自來水廠生產自來水時，使用的凈水方法有___________________；