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水是如何旅行的?一文讀懂水的循環(huán)

發(fā)布日期:2021-04-13 13:12:39  |  關(guān)注:2998

水究竟是怎樣循環(huán)的?從水源地到自來(lái)水需要幾步?污水處理有那些環(huán)節(jié)?這些問(wèn)題對(duì)于關(guān)注環(huán)保的大部分小伙伴來(lái)說(shuō),回答起來(lái)相當(dāng)輕松。不過(guò),架不住身邊人常常有人追問(wèn),為此,我們特意做了這篇科普文,一篇說(shuō)清楚水的循環(huán),方便大家水知識(shí)普及!


打開(kāi)水龍頭,水就歡快地流了出來(lái);輕輕一倒,使用過(guò)的污水就乖乖地進(jìn)了下水道……對(duì)于大眾而來(lái),水的到來(lái)和離開(kāi)就這么簡(jiǎn)單。其實(shí),在我們看不見(jiàn)的地方,水會(huì)經(jīng)歷無(wú)數(shù)考驗(yàn),完成從天上到人間,再?gòu)娜碎g到天上的循環(huán)之旅。


01

水源地的水從何處來(lái)?


大家都知道每個(gè)城市都自己的水源地。水源地,關(guān)乎幾十萬(wàn)、幾百萬(wàn)甚至上千萬(wàn)人的生活,因此,必須經(jīng)過(guò)精心篩選,符合國(guó)家水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。在中國(guó)有些水源地聲名遠(yuǎn)播,比如浙江省千島湖水源地、湖北省丹江口水源地、廣東省萬(wàn)綠湖水源地、貴州省赤水河、青海省三江源等。那么,水源地的水又從何處來(lái)?

 

無(wú)論白天黑夜,自然界的水無(wú)時(shí)無(wú)刻不在被蒸發(fā)。蒸騰而上的水蒸汽,在高空受冷被液化成小水滴或凝華成小冰晶,這些小微粒能被空氣中的上升氣流頂起,形成浮云。云中的小水滴和小冰晶越聚越多,越來(lái)越大時(shí),達(dá)到一定程度,上升氣流再也無(wú)法支撐它們,就會(huì)下落。下落過(guò)程中,小冰晶也會(huì)融化成為小水滴,與其他小水滴一起降落在地面,形成了雨。

 

飄飄灑灑的雨,一部分落到溪流里,跟著溪水,一同匯集到水源保護(hù)地,一部分落到土壤里,經(jīng)過(guò)土壤的滲透和過(guò)濾,形成地下水,最后也會(huì)入水源保護(hù)地。在城市水務(wù)系統(tǒng)中,這些水被稱(chēng)為原水。


02

從水源地到水龍頭,發(fā)生了什么?


未經(jīng)處理的原水,其中常常含有藻類(lèi)、腐殖質(zhì)、泥沙等,還達(dá)不到使用標(biāo)準(zhǔn)。它們必須在自來(lái)水廠(chǎng)經(jīng)過(guò)一番“修煉”,才能進(jìn)入到千家萬(wàn)戶(hù)。

 

為了幫助原水完成“修煉”達(dá)標(biāo),為了給居民生活和企業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)提供保障,城市水務(wù)系統(tǒng)該登場(chǎng)了。

 

水務(wù),是一個(gè)大家不太了解,卻與每個(gè)人息息相關(guān)的行業(yè)。在水務(wù)工作人員的協(xié)助下,水源地的原水,一般需要闖過(guò)四關(guān):混凝、沉淀、過(guò)濾和消毒


1

混凝

向水中投加混凝劑,讓水中的膠體粒子和微小懸浮物相互凝聚,生成大顆粒。

2

沉淀

利用水中懸浮顆粒和水的密度差,在重力作用下產(chǎn)生下沉作用,將這些顆粒從水中分離。

3

過(guò)濾

利用顆粒狀濾料截留經(jīng)過(guò)沉淀后水中殘留的顆粒物,進(jìn)一步去除水中的雜質(zhì),降低水的渾濁度。

4

消毒

向水中加入氯或氯胺或二氧化氯等消毒液,將水中的病原微生物消滅,以達(dá)到飲用水的水質(zhì)要求。


當(dāng)然,這只是常規(guī)步驟,除此之外,還有生物預(yù)處理、活性炭?jī)艋幚?、臭氧預(yù)處理、膜法水處理技術(shù)等處理方法。



原水經(jīng)過(guò)處理,成為安全用水之后,還需要經(jīng)歷遍及城市的水網(wǎng)系統(tǒng),才能輸送到家家戶(hù)戶(hù)。這可不是一個(gè)輕松事兒,城市水務(wù)系統(tǒng)常常面臨漏損、浪費(fèi)、管網(wǎng)壓力、能源管理協(xié)調(diào)等多方面的挑戰(zhàn)。為了解決這些問(wèn)題,近年來(lái),不少水務(wù)公司都在建設(shè)智慧水務(wù)系統(tǒng)。

 

智慧水務(wù),簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是用數(shù)字化技術(shù)讓水處理、供應(yīng)等更加智慧。比如,大家在手機(jī)上交水費(fèi)就屬于智能水務(wù)的一部分。不過(guò),對(duì)于水務(wù)公司來(lái)說(shuō),建立智慧水務(wù)系統(tǒng)則是相當(dāng)復(fù)雜的。

 

春城昆明為例,其自來(lái)水供水已有上百年歷史,從上世紀(jì)城市管網(wǎng)建成以來(lái),供水規(guī)模隨城市發(fā)展逐年擴(kuò)大,保障安全供水的同時(shí)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)效率的優(yōu)化是水務(wù)企業(yè)面臨的一個(gè)永恒的考題。為此,承擔(dān)著昆明主城區(qū)供水服務(wù)、管理及發(fā)展任務(wù)的昆明通用水務(wù)也在思考如何以數(shù)字化手段,從供水管理全局角度出發(fā),通過(guò)挖掘更多數(shù)據(jù)價(jià)值,解決管網(wǎng)壓力、水資源合理調(diào)度與能源管理的協(xié)同問(wèn)題,更好地為昆明的快速發(fā)展提供高質(zhì)量的飲用水,并有效降低運(yùn)營(yíng)成本。

 

03

污水是如何”洗白”的?


經(jīng)過(guò)上面這些環(huán)節(jié),自來(lái)水通過(guò)供水管網(wǎng)順利分配到各個(gè)地方,用于市民生活與城市生產(chǎn)。但是水的旅行并未結(jié)束,被使用后的水,附著了大量的污染物,變成了大家常說(shuō)的污水。污水,進(jìn)入污水處理廠(chǎng),開(kāi)啟一段非同凡響的蛻變之旅。

 

在污水處理廠(chǎng),污水至少要?dú)v經(jīng)物理處理-生物處理-深度處理三個(gè)階段,通過(guò)若干道關(guān)口的洗禮,才會(huì)被真正“洗白”。


物理處理

用設(shè)備過(guò)濾、沉淀污染物


在物理處理階段,污水主要需要經(jīng)歷粗格柵-細(xì)格柵-曝氣沉砂池三關(guān)。格柵就是一個(gè)過(guò)濾設(shè)備。粗格柵,截留了污水中粗大垃圾,如鞋子、塑料瓶、塑料袋等。經(jīng)過(guò)粗格柵的污水,再經(jīng)由水泵送到細(xì)格柵,過(guò)濾了污水中的細(xì)小顆粒。

 

隨后,污水進(jìn)入曝氣沉砂池,在這里,污水中比較大的無(wú)機(jī)顆粒(砂)會(huì)被去除,防止堵塞和磨損后面的泵和管道。在這個(gè)階段,如果水中懸浮物太多,或者污染物含量偏高還可能加入化學(xué)藥劑,降低一部分污染物和懸浮物。若是化工、制藥等高濃度、難降解、有毒性等污水,則需要用解毒斷鏈處理,把水中有毒的物質(zhì)轉(zhuǎn)化成無(wú)毒或者低毒的物質(zhì)。


生物處理

用微生物吃掉污染物


生物處理,形象一點(diǎn)說(shuō)就是利用微生物來(lái)分解污水的污染物。在這個(gè)階段,污水要先后進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)。不同類(lèi)型的微生物在相應(yīng)的池子里,對(duì)著污水身上的大量氮、磷、有機(jī)物的污染物大塊頤朵,從而讓污染物濃度大幅度降低。在這個(gè)過(guò)程中,微生物不停繁殖,去完成使命,然后死亡,它們與一些菌體結(jié)合在一起,就形成了活性污泥。

 

經(jīng)過(guò)生物處理的污水會(huì)進(jìn)入二次沉淀池,進(jìn)行沉淀分離,污泥下沉,部分污泥回流到反應(yīng)器中繼續(xù)工作,其他污泥則進(jìn)入儲(chǔ)泥池等待處理,在上層的清水則溢出。此時(shí),溢出的清水已達(dá)到國(guó)家污水處理二級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。達(dá)到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的水,可以作為綠化用水使用,但不能用于沖廁、沖洗車(chē)輛。


深度處理

進(jìn)一步“洗白”


經(jīng)過(guò)上面這些步驟,原來(lái)渾濁不堪的污水已經(jīng)快“洗白”了,其中污染物濃度已經(jīng)很低了,但是還可能會(huì)有部分指標(biāo)超標(biāo),需要進(jìn)行深度處理。

 

這些水,首先來(lái)到混凝過(guò)濾區(qū),通過(guò)加入化學(xué)藥劑、吸附等手段,進(jìn)一步去除水體中的污染負(fù)荷。隨后,它們來(lái)到紫外消毒池。在這里,紫外燈管發(fā)出的紫外光對(duì)水進(jìn)行消毒殺菌,最終,這些水達(dá)到了國(guó)家污水處理一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。這樣的水算是洗白了,它們被稱(chēng)為再生水,可用于市政道路澆灑、綠化澆灌、景觀(guān)補(bǔ)水、洗車(chē)沖廁等,一部分用于河道補(bǔ)水,經(jīng)過(guò)生態(tài)濕地的過(guò)濾,逐漸回歸自然界。

 

之前提到污泥,由于它們含水量極高,水處理廠(chǎng)會(huì)采用脫水機(jī),加入絮凝劑進(jìn)行脫水之后,再外運(yùn),經(jīng)過(guò)科學(xué)合理處置后可制成有機(jī)肥用于礦山修復(fù),綠化種植或焚燒制成水泥及其它工業(yè)材料。

 

當(dāng)然,這只是污水處理的基本步驟,據(jù)統(tǒng)計(jì)全國(guó)建成運(yùn)營(yíng)的污水處理廠(chǎng)已經(jīng)4500多座,污水處理的具體工藝也有30多種。而且,現(xiàn)在新建成的污水廠(chǎng),也正在告別“臟亂差”的固有印象,正在被更多的高科技武裝,變得越來(lái)越智慧,幫助更多污水更好地“洗白”,造福我們的環(huán)境與生活。

 

從雨水到原水到污水到再生水,到這里,水就完成了一圈人間之旅。陽(yáng)光下,蒸發(fā)無(wú)時(shí)無(wú)刻不在發(fā)生,那些看不見(jiàn)的小水滴正在隨著氣流上升,告別奇妙人間,去往天上,不久之后,新一輪的旅行即將開(kāi)始。


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