淺析華亭礦區(qū)飲用水水質(zhì)改善工藝與保護(hù)措施

李建林 李 潔 陳 娟

(1.崇信縣水保局，甘肅崇信 744200;2.華亭縣水務(wù)局，甘肅華亭 744100)

淺析華亭礦區(qū)飲用水水質(zhì)改善工藝與保護(hù)措施

李建林1李 潔2陳 娟2

(1.崇信縣水保局，甘肅崇信 744200;2.華亭縣水務(wù)局，甘肅華亭 744100)

為改善華亭礦區(qū)生活飲用水水源地水質(zhì)狀況，采用多介質(zhì)過(guò)濾和鈉離子交換處理技術(shù)對(duì)水質(zhì)進(jìn)行處理。結(jié)果表明:該工藝流程在降低水中總硬度，及鐵、錳、鈣、鎂等指標(biāo)的同時(shí)能有效改善水質(zhì)，提升廣大群眾的滿意度，更好地適應(yīng)華亭礦區(qū)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)事業(yè)快速發(fā)展的需要。

飲用水;水質(zhì)改善;保護(hù)措施

1 水資源概況

華亭礦區(qū)位于甘肅省東南部，屬平?jīng)鍪?，涉及華亭縣和崇信縣，是以煤炭工業(yè)和能源化工產(chǎn)業(yè)開發(fā)為主，同時(shí)加快發(fā)展高新技術(shù)和旅游、商貿(mào)產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化小城市。該區(qū)煤炭資源豐富，是全國(guó)13個(gè)重點(diǎn)產(chǎn)煤基地、西北三大產(chǎn)煤礦區(qū)之一，也是甘肅省煤、電、化、運(yùn)一體化綜合產(chǎn)業(yè)開發(fā)的核心區(qū)。近年來(lái)，隨著煤、電、化工業(yè)的快速發(fā)展，該地區(qū)的水資源供需矛盾日益凸顯，人們對(duì)自來(lái)水水質(zhì)的要求也越來(lái)越高，為保障礦區(qū)人民群眾的身體健康，提高礦區(qū)群眾的生活質(zhì)量，當(dāng)?shù)卣叨戎匾?，要求?duì)生活飲用水水質(zhì)進(jìn)一步深度處理。

截至2013年底，華亭礦區(qū)實(shí)際居住人口為7.1萬(wàn)，城區(qū)建設(shè)面積308.04hm2，人均99.3m2。城區(qū)近期規(guī)劃(2005年)5萬(wàn)人，用地規(guī)模為460hm2，遠(yuǎn)期(2020年)11.5萬(wàn)人，用地規(guī)模為766hm2。全縣水資源總量為2.192億m3，其中自產(chǎn)地表水1.245億m3，多年平均境外流入水量0.367億m3，多年平均地下水資源量0.58億m3。人均占有可利用水資源量1252m3，畝均水資源量523.8m3。全縣各河流多年平均地表徑流流量為16120萬(wàn)m3，在保證率分別為50%、75%、95%的情況下，河流地表徑流量分別為14500萬(wàn)m3、10545萬(wàn)m3、6713萬(wàn)m3;地下徑流總儲(chǔ)量為5800萬(wàn)m3，天然補(bǔ)給量為8280萬(wàn)m3/m2，允許最大開采量2455萬(wàn)m3/m2，允許開采面積107.6km2。在保證率分別為50%、75%、95%、97%的情況下，地下水儲(chǔ)量分別為5230萬(wàn)m3、3804萬(wàn)m3、2421萬(wàn)m3、2095萬(wàn)m3。

華亭礦區(qū)自來(lái)水供水主要由西華水廠承擔(dān)，水廠設(shè)計(jì)日供水能力2000m3/d，供水水源為西華水源和馬峽養(yǎng)馬寺水源，均為地表水。其中西華水源在豐水期產(chǎn)水量為9000m3/d，枯水期產(chǎn)水量?jī)H為6000m3/d，馬峽養(yǎng)馬寺水源在豐水期產(chǎn)水量為7000m3/d，枯水期產(chǎn)水量?jī)H為4560m3/d。目前城區(qū)日用水量為9500～10500m3/d，水源地供水量基本可滿足用水需求。

目前，華亭礦區(qū)居民飲用水的水源為縣西部關(guān)山林區(qū)的地表水，水質(zhì)除渾濁度不合格外，基本符合生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)，水處理措施采用常規(guī)的加氯消毒工藝，該工藝主要是對(duì)微生物指標(biāo)中的總大腸菌群、耐熱大腸菌群、大腸埃希氏菌、菌落總數(shù)進(jìn)行消毒處理，但不能降低水中溶解性總固體和總硬度。為降低水中的鐵、錳、鈣、鎂等指標(biāo)，使水質(zhì)進(jìn)一步提高，需采用多介質(zhì)過(guò)濾和鈉離子交換處理技術(shù)進(jìn)行深度處理。

2 水質(zhì)改善工藝

2.1 凈水工藝方案

華亭礦區(qū)生活飲用水水質(zhì)改善工程本著提高和改善水質(zhì)，節(jié)約能源、降低費(fèi)用，工藝先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、操作方便的原則。采用深度處理方法，將常規(guī)處理工藝不能有效去除的污染物或消毒副產(chǎn)品加以去除，提高和改善飲用水水質(zhì)。工程采用反滲透膜分離處理技術(shù)對(duì)西華水廠3000m3原水水質(zhì)進(jìn)行深度處理，將處理后的水與常規(guī)加氯消毒的水混合后供應(yīng)到用戶。通過(guò)反滲透處理工藝，進(jìn)一步降低水中溶解性總固體、氯化物、硫酸鹽、總硬度，使水質(zhì)得以改善和提高。

目前應(yīng)用較為廣泛的深度處理技術(shù)主要有活性炭吸附、臭氧氧化、生物活性碳技術(shù)、膜分離技術(shù)及鈉離子交換法。前兩種處理工藝主要對(duì)去除有機(jī)污染物、異臭、色度的原水有很好的效果;膜分離技術(shù)是利用具有選擇分離性的有機(jī)高分子材料或無(wú)機(jī)材料，制成不同形態(tài)結(jié)構(gòu)的膜，在一定驅(qū)動(dòng)力(壓力差、濃度差和電位差等)作用下，使雙元或多元組分因透過(guò)膜的速度不同而達(dá)到分離或特定組分富集的目的，但膜分離技術(shù)投資大，制水成本和維護(hù)費(fèi)高;鈉離子交換法是運(yùn)用離子交換的原理，用軟化器中的鈉離子交換樹脂吸附水中的鈣、鎂離子，釋放鈉離子，使水質(zhì)得到軟化，吸附鈣、鎂離子飽和后的樹脂經(jīng)過(guò)鈉鹽溶液的處理，可重新轉(zhuǎn)化為鈉型而恢復(fù)其交換能力。鈉離子交換處理工藝的特點(diǎn)是:產(chǎn)水率達(dá)到98%以上，耗電量低，樹脂經(jīng)過(guò)鈉鹽處理可重新轉(zhuǎn)化為鈉型而恢復(fù)交換能力，可根據(jù)實(shí)際水質(zhì)情況任意調(diào)節(jié)再生周期和時(shí)間，以保證水質(zhì)合格，鈉離子交換產(chǎn)品運(yùn)用廣泛，易購(gòu)買易運(yùn)輸。該工程采用反滲透膜分離處理技術(shù)，通過(guò)多介質(zhì)過(guò)濾和鈉離子交換處理技術(shù)工藝的日處理量為10800m3/d。

2.2 工藝原理

以氯酸鈉和鹽酸為原料，采用多級(jí)微分雙溫反應(yīng)和負(fù)壓曝氣新工藝，生產(chǎn)以二氧化氯為主、氯氣為輔的復(fù)合消毒液，二氧化氯含量大于70%。華亭煤礦礦區(qū)水質(zhì)改善工程凈水主要工藝包括進(jìn)水水質(zhì)和出水水質(zhì)，項(xiàng)目在處理效果穩(wěn)定后，對(duì)進(jìn)出水質(zhì)進(jìn)行了全面分析，常規(guī)指標(biāo)采用常規(guī)的測(cè)定方法，水中金屬元素采用原子吸收光譜法，微量有機(jī)物采用色譜—質(zhì)譜連用儀進(jìn)行定量及半定量分析。

2.3 凈水工藝流程

凈水工藝流程見下圖。

凈水工藝流程圖

華亭礦區(qū)水質(zhì)改善工程進(jìn)水水質(zhì)和出水水質(zhì)分析數(shù)據(jù)見表1、表2，處理量見表3。

表1 進(jìn)水水質(zhì)分析

表2 出水水質(zhì)分析

表3 處理量

2.4 凈水工藝流程說(shuō)明

a.原水池。工程新建原水池500t儲(chǔ)存水。

b.原水泵。原水泵為后面的處理系統(tǒng)提供必要的運(yùn)行壓力。

c.多介質(zhì)過(guò)濾器。內(nèi)裝填各種規(guī)格的石英砂與活性炭，主要用于去除水中懸浮的固體物質(zhì)、細(xì)小顆粒，具有流速高、處理水量大的特點(diǎn)?；钚蕴烤哂袩o(wú)數(shù)微孔構(gòu)成特大的比表面積，這樣可與水充分接觸，而活性炭又具有較強(qiáng)的吸附作用，因此采用活性炭過(guò)濾器可以除去水中游離氯和有機(jī)物。

d.鈉離子交換器。鈉離子交換器采用離子交換的方式去除水中的鈣、鎂離子，以達(dá)到降低水中硬度的目的。

e.二氧化氯發(fā)生器。二氧化氯發(fā)生器是生產(chǎn)二氧化氯的設(shè)備，由于二氧化氯易揮發(fā)、分解，必須現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用。它用氯酸鈉和鹽酸進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)得到二氧化氯，再將二氧化氯加入水中對(duì)其進(jìn)行殺菌消毒。

f.清水池。儲(chǔ)蓄凈水送入水泵房接入居民用水點(diǎn)。

g.原產(chǎn)品組成。包括供料系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、吸收系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)。

3 保護(hù)措施

a.進(jìn)行綜合治理，保障生態(tài)水源。注重整體的治理政策措施，應(yīng)從氣象、水文、地理、土壤等方面進(jìn)行綜合研究，確定生態(tài)建設(shè)目標(biāo)，以工程措施和生物措施結(jié)合，重點(diǎn)傾向生物措施。在充分考慮水資源環(huán)境容量的前提下，以水定植被類型、覆蓋度等。盡力涵養(yǎng)水源，增強(qiáng)生態(tài)蓄水功能，促進(jìn)水環(huán)境的良性發(fā)展。

b.推廣應(yīng)用新材料，減少供水過(guò)程中二次污染。城市管網(wǎng)與其輸送的水構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)。管道結(jié)垢、輸水水質(zhì)惡化、管道輸水能力下降已成為一個(gè)需要解決的問題。為此，要提高出廠水的水質(zhì)穩(wěn)定性，穩(wěn)定管網(wǎng)水中的余氯，降低水中的可生化或可同化的有機(jī)碳和氨濃度，做好管道防護(hù)，選用新管材，加強(qiáng)管道埋設(shè)、檢修和維護(hù)管理，建立管網(wǎng)水力學(xué)模型及水質(zhì)模型，設(shè)置管網(wǎng)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器，以改善水質(zhì)。

On Drinking Water Quality Improvement Process and Protection Measures in Huating Mining Area

LI Jianlin1，LI Jie2，CHEN Juan2
(Chongxin County Soil and Water Conservation Bureau，Chongxin744200，China; 2.Huating County Water Authority，Huating744100，China)

Multi-media filtration and sodium ion exchange treatment techniques are adopted for treating water quality in order to improve water quality condition of domestic drinking water source in Huating mining area.The results showed that the process flow could effectively improve water quality when indicators of total hardness，iron，manganese，calcium，magnesium，etc.in water are reduced，thereby improving satisfaction of broad masses，and better adapting to rapid development of social and economic careers in Huating mining area.

drinking water;water quality improvement;protection measures

TV213.4

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