农灌过滤与水处理操作手册

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1、30-1过滤和水处理手册 节水灌溉系统 1前言前言 在自然界，从来没有发现过干净的水。基本上都包括自然变质，人类活动 产生的废物等等，因此，为了改善水的质量，必须经过一些处理。 改善水的质量，在客观上是去获得满足使用需要的水，但是，如何用最小 的消耗能力和最小的成本来改善水的质量？改善水的质量主要包括：水处理 （在源头和分布网内） 、分离（有沉淀法、过滤法、离心分离法） ，分布的主、 支管的冲洗，灌溉设备的脉动和维护。 2水源水源 2.1 分类分类 水源能够分类如下： 2.1.1 河水河水 河水中所含的杂质种类是在较大的范围内变化的。有些河里的高质量的水 （如溶解的雪水或喷出的泉水）几乎没有过

2、滤的问题。另一方面，河水甚至在 它们流动的过程中经过处理以后，可能仍含有大量的有机悬浮物。 2.1.2 洪水洪水 洪水，一般含有大量的无机悬浮物，例如泥土。当含有大量藻类的水与之 混合时，可能的结果是藻类与泥土会产生絮状凝结。这样到最后可能会出现两 种情况。 -清洁的水，泥土和藻类凝结以后会沉淀下来，或 -含有大量的泥土和藻类絮状凝结后的悬浮物的水 洪水，一般情况下，还含有少量的盐，但可能还含有一些特殊的离子，如 铁离子、锰离子等等。 2.1.3 湖水和水库水湖水和水库水 湖水和水库的质量要看水中的物理的、化学的和生物的特性来定。 湖水和水库水是随季节性变化而变化的，特别是富含营养的水更显著。

3、在 夏天和冬天，会形成明显的层次，湖的下层（未被混合的底层水） ，可能含有营 养丰富的溶解的铁和锰。 在溶解的铁和锰中，由于细菌活动的结果，使其氧气减少，产生氢硫化物 及其中间产物。在早春和夏末，营养丰富的湖面温水层（较温暖的混合水层表 面）常常发现有藻类的存在。通常，在湖的中间深度的水，质量最好，即表面 温水层和湖的底层之间。 另外，在夏季，水库中还会发现一些有机悬浮物质： 160m：细菌、单细胞藻类或具叶绿体的菌落（绿色藻类） ，单细胞有机物和 碎屑等。 60110m：绿色藻类、年青轮虫、端足目幼虫等等。 110220m：大型藻类、成熟轮虫、小植物体和年青端足目、小介形亚纲等。 22013

4、0m：大型轮虫、成熟端足目、介形亚纲、水跳蚤的蛹及少量的水等。 130um 以上：水跳蚤及少量的水等。 214 地下水地下水 地下水含有较高的盐份（高的碳化作用） 。虽然它不含有机悬浮物，但它可 能含有较高水平的硝酸盐。因此，地下水存在一个问题，主要是有砂石沉淀和 其它来源的水与之混合时会形成硝酸盐。30-2215 井水井水 井水具有如下的特点，应以此为参考，考虑过滤： -低浓度的有机物质 -大量的砂子出现 在井水中含有高浓度的铁、锰和超过日常用水的硬度。有些井水中还含有 氢硫化物，另外，还可能含有高浓度的硫酸盐和碳酸盐。 216 废水（处理的污水）废水（处理的污水） 来自污水处理设备的废水，

5、直接用作滴灌可能会导致严重的过滤系统与滴 头的连接问题。 找到一些方案，在废水进行二级处理后，需要进行一些附加的处理。 （附加 处理的目的是除去更多的悬浮物，以防止滴头堵塞。处理方法则依二级处理后 的水质及最后所需的水质而定。 二级处理后的废水中的大量固态悬浮物，用如下几种方法可排除： -氧化池：60250ppm。 -分解池：5080ppm。 -滴水过滤器：2060ppm。 -活化污泥：大约 15ppm。 废水中含有不同形状的固态微粒，从圆形到丝状等。不同形状的固态微粒 经过活化污泥的处理过程，可得到废水，另外，经过一种设计好的沉淀和过滤 设备的处理，也可得到废水。如果可能，废水中不同形状的固

6、态微粒，包括胶 状的或丝状的微粒，将被先后除去。 废水库中的水质改进的好坏，与污水的质量，水库的状况和天气条件有关。2.1.7 水库水和混合水（污水和新鲜水）水库水和混合水（污水和新鲜水） 混合水中的杂质含量依自然水源而定（特别是与化学元素有关） ，杂质的相 对量与不同的水源有关系，也与其从混合到使用的时间间隔有关系。经验显示， 当时间间隔较长时，对混合水进行过滤将有很大的困难。因此，如果可能的话， 水库中的水，间隔的时间越短越好，水的深度也不能低于 45m。 2.1.8 鱼塘水（联合池塘）鱼塘水（联合池塘） 鱼塘水与湖水和水库水（参考第 2.1.3 节）相似。在相当多的生物群中， 鱼的数量最

7、多。 2.1.9 其它水源其它水源 未知水源：不能辨别水的来源，或多种水源混合。 交替水源：在处理交替水源的水时，相似质量的水将较简单，考虑到最差来源 的水即可。当处理不同来源的水时，应考虑到每一种水源的水的质量， 再根据情况拟定合适的计划，以便减少成本。 饮用水：作为饮用水，一般情况下，如果是井水，那么将与上面的第 2.1.5 节 的做法相似。 然而， “饮用水”这一条，应指出的是，这种经过高标准处理的水，出现 的过滤问题是最少的。饮用水被认为是干净的水。 2.2 堵塞因素堵塞因素 2.2.1 无机悬浮物无机悬浮物 （A） 砂 粒径：502000m30-3SiO2含量较高 （B） 泥沙 粒径

8、：250m （C） 泥土 粒径：小于 2m 泥沙和泥土中含有较高的 Fe2O3、Al2O3、MgO、K2O 和 P。 表 2.1：堵塞物按粒径分类 定义粒径（m）目数 大粗砂100020001018 粗砂50010001835 中间砂2505003560 细砂10025060160 微细砂50100160270 泥沙250 泥土100 化学的：化学的： PH 值 溶解性的固体 锰 铁 硫化氢8.0 2000 1.5 1.5 2.0 生物的：生物的： 细菌数量50000 注： 最大值为水样的代表数值，用标准方式 进行分析（mg/l） 最大值为细菌每毫升的量。它可以从样 品的测定及实验室的分析中获

9、得。细菌 数量会影响藻类和微生物营养素的增长。30-8242 分级系统分级系统 010 之间的数值是由于物理的、化学的和生物的特性引起的，如下表 2.5， “A 0-0-0”表示水的质量极好， “a 10-10-10”表示水的质量非常差。 有一水的质量分级举例如下表 2.6 表表 2.5：滴灌水质的分级：滴灌水质的分级 物理特性化学特性生物特性 级别悬浮固体 （mg/l）不溶性物质 （mg/l）铁或锰 （mg/l）细菌 （No/ml） 014014001.04104注：化学特性：分级是根据不溶性的固体、铁和锰的含量为标准的。 不溶性物质：如果不的 PH 值为 7.5，定义其为中性。 生物特性：

10、如果不中含有丰富的类软体动物的实际量定义乘以 4，水质是 会上下波动不定的，需要经常测定。 表表 2.6：普通水质分级：普通水质分级水源悬浮固体最大 值（mg/l）不溶性固体最 大值（mg/l）细菌最大含量 （mg/l）索引饮用水1500100-4-0 地表水300501000010-0-6 河水70900400006-7-4 井水11650400000-10-9 243 磷化沉淀物的测定磷化沉淀物的测定 磷化沉淀物需要依靠下面的因数来统计： (a) Ca 和 Mg 的浓度：超过 50ppm 浓度的沉淀物是很容易存在的。30-9(b) 水的 PH 值：当 PH 值高于 8.0 时，Ca 和 M

11、g 的沉淀物浓度小于 2030ppm. (c) 水温：冷水中含有的 Co2比温水多，高浓度的不溶性 Co2有利于碳化物沉 淀的产生。水样的饱和系数可从下面的测定中计算结果： -酸碱度 -Ca 的含量 -悬浮固体的总含量 -测定的和计算的 PH 值是不同的，饱和的阳离子值就是 CaCo3沉淀物的量，降 低水的 PH 值，测定其饱和度也会降低，沉淀就会产生。 3化学和生物水处理：化学和生物水处理： 31 概述概述 311 客观性客观性 化学和生物水处理的客观性（过滤前或过滤后）是： （a） 悬浮物通过过滤系统，水质会降低。 （b） 控制细菌在系统中成长。 （c） 沉淀或不溶性的固体微粒。 （d）

12、为了获得稳定的、相同的过滤效果，要用同种质量的水质通过过滤系统。312 特性特性 任何化学物质在灌溉水中加入少量，一定要考虑到如下特性： （a） 不会导致过滤系统各部件堵塞或腐蚀。 （b） 在这种条件下用是很有危害的。 （c） 不会减少庄稼产量。 （d） 它会形成可溶性的或胶状的水。 （e） 它在灌溉水中不会反应形成有害的盐或有其它的化学物质产生。 警告：禁止人类直接使用灌溉用水！应该安装防止回流设备。回流可能会导致警告：禁止人类直接使用灌溉用水！应该安装防止回流设备。回流可能会导致 虹吸反作用力，同时也会污染饮用水。虹吸反作用力，同时也会污染饮用水。 32 氯化消毒处理氯化消毒处理 321

13、作用作用 氯化消毒处理是在灌溉用水中注入一定量的氯气。其作用如下： （a） 它可以创造一种使藻类无法发展的环境。 （b） 它可以作为一种氧化剂，对有机物进行分解。 （c） 它可防止有机悬浮物形成凝结物和沉淀。 （d） 它可氧化物质，如：铁和锰，使其形成可容性物质。 322 氯化消毒处理对植物的影响氯化消毒处理对植物的影响 用通常的方法进行氯化消毒处理（氯气浓度在连续应用时小于 10ppm，或 间断的周期性应用时小于 50ppm） ，氯气对大部分的植物是没有影响的。 如果设备中加入高浓度的氯气，植物可能会被毒害（超浓度的氯化消毒处 理）每一种植物会因使用时间长短而对污染物的灵敏度不一样。小苗对污

14、渍的 灵敏度比成年植物对重污染物的灵敏度要强。氯气特殊的毒害影响是对其原生 膜，或者贯穿原生膜进入原生质。 在有些植物体内氯气能降低磷的总含量。氯气的毒害一般在木质部是伴随 发生的，在草本植物中影响很小。 323 水的氯化消毒反应水的氯化消毒反应 当氯气加入水中时，会发生下面的反应：30-10（1）水解作用：H2O+Cl2=Hocl+H+cl- 在通常的水温下，反应在几秒钟内完成。在 PH 值大于 4 的灌溉水中，稳 定性会被打破，在溶液中的 cl2含量将很少。 （2）电解反应：Hocl=H+ocl- Hocl 和 ocl 归类于“自由态氯” ，稳定存在。氯化消毒处理效果依水中的 PH 值而定

15、。 影响氯化消毒反应的因数如下： （a） 氯的存在状态（化合体和自由体） （b） PH 值 （c） 接触时间 （d） 温度 Hocl 为弱酸性，PH 值在 6 以下。所以，氯只有在 PH 值低于 6.0 的情况 下，以 Hocl 的状态存在，当 PH 值在 8.5 时，就会有很激烈的反应发生，Hocl 大部分被离解。PH 值在 7.5，温度在 20时，ocl-起主导作用。Hocl 的反应效 率要 4080 多倍于 ocl-，因此 Hocl 与 ocl-的比例很重要。 在反应中，H+会降低 PH 值。加入的氯气总量和水的缓冲容量对其影响不 同。 氯气与铵基反应产生的物质，叫氯铵。因此，切记在施氮

16、肥时，氯气不能 同时供给。 324 应用应用 氯气可用如下方法加入： （a） 低量持续注入，相同浓度（通常 110ppm）的氯气持续的注入灌溉循环 中。 （b） 在一个灌溉周期中，以较高浓度（通常高于 10ppm）间断注入一次或几 次（如每天持续注入 20 分钟） 。 （c） 在一个灌溉周期中，以 50ppm 浓度的氯气持续注入 5 分钟。30-11325 氯化消毒物质氯化消毒物质 氯有几种形态使用来进行氯化消毒处理。氯的几种不同形态比较如下： 表 3.1：不同形态的氯的比较 特点氯气次氯酸盐二氧化氯 危险性危险不危险不危险 在水中的气味存在存在不存在 最初投入量高低需介质 氯的成本低低需介质 需要的技巧高低高 （a） cl2（氯气）氯，高压下在容器中变成液态气体。氯气的密度比空气重，因而禁止通风， 可取尽氯气。当氯气注入水中时，如前所述的反应便会发生。这些反应