一、概述
河水净化设备是用于处理河流水，使其达到生活用水、工业用水或其他特定水质标准的一系列装置。
由于河水具有水质复杂、杂质含量高、季节性变化明显等特点，所以河水净化设备需要综合多种净化技术来有效去除各种杂质。
二、主要组成部分及工作原理
（一）预处理部分
格栅
结构和功能：格栅通常由一组平行的金属栅条或滤网组成，安装在河水进入净化设备的入口处。
栅条间距或网孔大小可以根据需要拦截的杂质大小进行设计，一般在几毫米到几十毫米之间。
例如，粗格栅的栅条间距可以为 10 - 50mm，用于拦截较大的漂浮物，如树枝、塑料瓶、大块垃圾等。
工作原理：通过物理拦截的方式，阻止较大尺寸的物体进入后续的净化流程，防止这些物体对设备造成损坏或堵塞。
沉砂池
类型和结构：常见的有平流式沉砂池、竖流式沉砂池和曝气沉砂池。
平流式沉砂池是一个长方形的水池，水流以较低的速度水平流过；竖流式沉砂池的水流方向是竖直向上的；曝气沉砂池则是在池内设置曝气装置。
工作原理：利用重力沉降的原理，使河水中比重较大的砂粒、石子等无机颗粒沉淀到池底。
例如，在平流式沉砂池中，水流速度一般控制在 0.15 - 0.3m/s，使得砂粒能够在重力作用下沉淀，而有机物等较轻的杂质则随水流流出沉砂池。
混凝沉淀池
混凝剂添加系统：包括混凝剂储存罐、计量泵和管道混合器等。
常用的混凝剂有聚合氯化铝（PAC）、硫酸铝等。
计量泵根据河水的流量和水质情况精确地将混凝剂投加到水中，管道混合器使混凝剂与河水充分混合。
沉淀原理：混凝剂加入水中后，会发生水解和聚合反应，形成带正电荷的胶体微粒。
这些胶体微粒能够吸附水中的悬浮颗粒、胶体和部分有机物，通过电荷中和、吸附架桥等作用，使它们聚集形成较大的絮体。
这些絮体在重力作用下沉淀到池底。
例如，在聚合氯化铝的作用下，河水中的细小泥沙颗粒和部分有机物可以形成直径较大的絮体，沉淀效率明显提高。
（二）核心过滤部分
石英砂过滤器
滤料特性和结构：内部填充石英砂，石英砂粒径一般在 0.5 - 2.0mm 之间。
过滤器的罐体通常为圆柱形，上下有进出水口和反冲洗装置。
过滤原理：基于物理拦截和吸附。
当经过预处理后的河水通过石英砂滤层时，剩余的悬浮颗粒会被石英砂颗粒之间的孔隙拦截。
同时，石英砂表面也会吸附一些胶体和有机物。
例如，粒径大于石英砂孔隙的杂质无法通过滤层，而部分微小的杂质则会吸附在石英砂颗粒表面。
活性炭过滤器（可选）
活性炭种类和功能：常用的活性炭有椰壳活性炭、煤质活性炭等。
活性炭具有发达的孔隙结构，包括微孔、中孔和大孔，比表面积大。
吸附原理：主要通过物理吸附，利用范德华力吸附河水中的有机物、余氯（如果有）、异味和色素等。
例如，能够吸附水中的腐殖质、农药残留等有机物，还能去除水中的异味，改善水的口感。
超滤（UF）系统（部分设备有）
超滤膜特性：超滤膜的孔径一般在 0.001 - 0.1μm 之间，能截留水中的大分子有机物、胶体、细菌等杂质。
超滤膜通常安装在管状或板状的膜组件中。
工作方式：在压力驱动下（一般压力在 0.1 - 0.6MPa 之间），水和小分子物质可以通过超滤膜，而大分子杂质则被截留。
例如，河水中的细菌、病毒和部分大分子有机物可以被超滤膜有效截留，提高水质的微生物安全性和化学稳定性。
（三）深度处理部分（根据需要）
反渗透（RO）系统（用于高水质要求场景）
反渗透膜结构和性能：反渗透膜是一种半透膜，其孔径极小，一般在 0.1 - 1nm 之间。
主要由聚酰胺等材料制成，有致密的活性层和多孔支撑层。
工作原理：基于渗透压原理。
当在膜的一侧施加高于渗透压的压力时（进水压力一般在 1 - 10MPa 之间），水会从高浓度一侧（含杂质的进水侧）透过膜向低浓度一侧（纯水侧）流动，而大部分盐类、有机物、微生物等杂质则被截留。
例如，通过反渗透膜可以去除 95 - 99 以上的盐分，得到高纯度的水。
消毒系统
消毒方式和设备：常见的消毒方式有氯气消毒、二氧化氯消毒、紫外线消毒等。
氯气消毒是通过向水中加入氯气或次氯酸钠，产生的次氯酸具有强氧化性，能杀灭水中的微生物；二氧化氯消毒是利用二氧化氯的强氧化性进行消毒；紫外线消毒则是通过紫外线灯管发出的紫外线照射水中微生物，破坏其 DNA 结构，使其失去繁殖和生存能力。
消毒原理：不同消毒方式的原理有所不同。
以氯气消毒为例，氯气与水反应生成次氯酸（HClO）和盐酸（HCl），次氯酸能够穿透微生物的细胞壁，氧化细胞内的酶系统，导致微生物死亡。
三、河水净化设备的应用场景
（一）生活饮用水供应
农村供水：在农村地区，河水是潜在的饮用水源。
河水净化设备可以将河水处理成符合国家生活饮用水卫生标准的饮用水，为农村居民提供安全、可靠的水源。
应急供水：在自然灾害或其他紧急情况下，如地震、洪水等，河水净化设备可以快速搭建，为受灾群众提供临时的生活饮用水。
（二）工业用水供应
冷却用水：许多工业生产过程需要大量的冷却水，如热电厂、化工厂等。
河水净化设备可以将河水处理成符合工业冷却用水要求的水，用于设备的冷却，降低生产成本。
工业工艺用水：对于一些对水质要求较高的工业工艺，如印染、造纸等行业，河水净化设备可以对河水进行深度处理，提供满足工艺要求的水。
（三）景观用水供应
城市景观湖：为城市景观湖提供经过净化的河水，保持湖水的清澈和美观，同时减少水体富营养化的风险，有利于水生生态系统的健康。
人工湿地和水景：为人工湿地和其他水景设施提供合适的水源，通过净化河水，营造良好的生态环境和景观效果。