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水是如何旅行的?一文读懂水的循环

发布日期:2021-04-13 13:12:39  |  关注:2910

水究竟是怎样循环的?从水源地到自来水需要几步?污水处理有那些环节?这些问题对于关注环保的大部分小伙伴来说,回答起来相当轻松。不过,架不住身边人常常有人追问,为此,我们特意做了这篇科普文,一篇说清楚水的循环,方便大家水知识普及!


打开水龙头,水就欢快地流了出来;轻轻一倒,使用过的污水就乖乖地进了下水道……对于大众而来,水的到来和离开就这么简单。其实,在我们看不见的地方,水会经历无数考验,完成从天上到人间,再从人间到天上的循环之旅。


01

水源地的水从何处来?


大家都知道每个城市都自己的水源地。水源地,关乎几十万、几百万甚至上千万人的生活,因此,必须经过精心筛选,符合国家水源水质标准。在中国有些水源地声名远播,比如浙江省千岛湖水源地、湖北省丹江口水源地、广东省万绿湖水源地、贵州省赤水河、青海省三江源等。那么,水源地的水又从何处来?

 

无论白天黑夜,自然界的水无时无刻不在被蒸发。蒸腾而上的水蒸汽,在高空受冷被液化成小水滴或凝华成小冰晶,这些小微粒能被空气中的上升气流顶起,形成浮云。云中的小水滴和小冰晶越聚越多,越来越大时,达到一定程度,上升气流再也无法支撑它们,就会下落。下落过程中,小冰晶也会融化成为小水滴,与其他小水滴一起降落在地面,形成了雨。

 

飘飘洒洒的雨,一部分落到溪流里,跟着溪水,一同汇集到水源保护地,一部分落到土壤里,经过土壤的渗透和过滤,形成地下水,最后也会入水源保护地。在城市水务系统中,这些水被称为原水。


02

从水源地到水龙头,发生了什么?


未经处理的原水,其中常常含有藻类、腐殖质、泥沙等,还达不到使用标准。它们必须在自来水厂经过一番“修炼”,才能进入到千家万户。

 

为了帮助原水完成“修炼”达标,为了给居民生活和企业运转提供保障,城市水务系统该登场了。

 

水务,是一个大家不太了解,却与每个人息息相关的行业。在水务工作人员的协助下,水源地的原水,一般需要闯过四关:混凝、沉淀、过滤和消毒


1

混凝

向水中投加混凝剂,让水中的胶体粒子和微小悬浮物相互凝聚,生成大颗粒。

2

沉淀

利用水中悬浮颗粒和水的密度差,在重力作用下产生下沉作用,将这些颗粒从水中分离。

3

过滤

利用颗粒状滤料截留经过沉淀后水中残留的颗粒物,进一步去除水中的杂质,降低水的浑浊度。

4

消毒

向水中加入氯或氯胺或二氧化氯等消毒液,将水中的病原微生物消灭,以达到饮用水的水质要求。


当然,这只是常规步骤,除此之外,还有生物预处理、活性炭净化处理、臭氧预处理、膜法水处理技术等处理方法。



原水经过处理,成为安全用水之后,还需要经历遍及城市的水网系统,才能输送到家家户户。这可不是一个轻松事儿,城市水务系统常常面临漏损、浪费、管网压力、能源管理协调等多方面的挑战。为了解决这些问题,近年来,不少水务公司都在建设智慧水务系统

 

智慧水务,简单来说就是用数字化技术让水处理、供应等更加智慧。比如,大家在手机上交水费就属于智能水务的一部分。不过,对于水务公司来说,建立智慧水务系统则是相当复杂的。

 

春城昆明为例,其自来水供水已有上百年历史,从上世纪城市管网建成以来,供水规模随城市发展逐年扩大,保障安全供水的同时实现生产运营效率的优化是水务企业面临的一个永恒的考题。为此,承担着昆明主城区供水服务、管理及发展任务的昆明通用水务也在思考如何以数字化手段,从供水管理全局角度出发,通过挖掘更多数据价值,解决管网压力、水资源合理调度与能源管理的协同问题,更好地为昆明的快速发展提供高质量的饮用水,并有效降低运营成本。

 

03

污水是如何”洗白”的?


经过上面这些环节,自来水通过供水管网顺利分配到各个地方,用于市民生活与城市生产。但是水的旅行并未结束,被使用后的水,附着了大量的污染物,变成了大家常说的污水。污水,进入污水处理厂,开启一段非同凡响的蜕变之旅。

 

在污水处理厂,污水至少要历经物理处理-生物处理-深度处理三个阶段,通过若干道关口的洗礼,才会被真正“洗白”。


物理处理

用设备过滤、沉淀污染物


在物理处理阶段,污水主要需要经历粗格栅-细格栅-曝气沉砂池三关。格栅就是一个过滤设备。粗格栅,截留了污水中粗大垃圾,如鞋子、塑料瓶、塑料袋等。经过粗格栅的污水,再经由水泵送到细格栅,过滤了污水中的细小颗粒。

 

随后,污水进入曝气沉砂池,在这里,污水中比较大的无机颗粒(砂)会被去除,防止堵塞和磨损后面的泵和管道。在这个阶段,如果水中悬浮物太多,或者污染物含量偏高还可能加入化学药剂,降低一部分污染物和悬浮物。若是化工、制药等高浓度、难降解、有毒性等污水,则需要用解毒断链处理,把水中有毒的物质转化成无毒或者低毒的物质。


生物处理

用微生物吃掉污染物


生物处理,形象一点说就是利用微生物来分解污水的污染物。在这个阶段,污水要先后进入厌氧区、缺氧区、好氧区。不同类型的微生物在相应的池子里,对着污水身上的大量氮、磷、有机物的污染物大块颐朵,从而让污染物浓度大幅度降低。在这个过程中,微生物不停繁殖,去完成使命,然后死亡,它们与一些菌体结合在一起,就形成了活性污泥。

 

经过生物处理的污水会进入二次沉淀池,进行沉淀分离,污泥下沉,部分污泥回流到反应器中继续工作,其他污泥则进入储泥池等待处理,在上层的清水则溢出。此时,溢出的清水已达到国家污水处理二级B标准。达到这个标准的水,可以作为绿化用水使用,但不能用于冲厕、冲洗车辆。


深度处理

进一步“洗白”


经过上面这些步骤,原来浑浊不堪的污水已经快“洗白”了,其中污染物浓度已经很低了,但是还可能会有部分指标超标,需要进行深度处理。

 

这些水,首先来到混凝过滤区,通过加入化学药剂、吸附等手段,进一步去除水体中的污染负荷。随后,它们来到紫外消毒池。在这里,紫外灯管发出的紫外光对水进行消毒杀菌,最终,这些水达到了国家污水处理一级A标准。这样的水算是洗白了,它们被称为再生水,可用于市政道路浇洒、绿化浇灌、景观补水、洗车冲厕等,一部分用于河道补水,经过生态湿地的过滤,逐渐回归自然界。

 

之前提到污泥,由于它们含水量极高,水处理厂会采用脱水机,加入絮凝剂进行脱水之后,再外运,经过科学合理处置后可制成有机肥用于矿山修复,绿化种植或焚烧制成水泥及其它工业材料。

 

当然,这只是污水处理的基本步骤,据统计全国建成运营的污水处理厂已经4500多座,污水处理的具体工艺也有30多种。而且,现在新建成的污水厂,也正在告别“脏乱差”的固有印象,正在被更多的高科技武装,变得越来越智慧,帮助更多污水更好地“洗白”,造福我们的环境与生活。

 

从雨水到原水到污水到再生水,到这里,水就完成了一圈人间之旅。阳光下,蒸发无时无刻不在发生,那些看不见的小水滴正在随着气流上升,告别奇妙人间,去往天上,不久之后,新一轮的旅行即将开始。


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