孫吳縣農村飲水安全鞏固提升工程凈水工藝設計

袁 坤

(黑龍江省黑河市水利研究院，黑龍江 黑河 164300)

1 工程存在問題

孫吳縣農村多數(shù)居民為了維持生產生活用水需要，有的在自家挖土井取水，牲畜和大棚用水靠地表水來解決，一遇干旱季節(jié)小井水位即下降、枯竭。地下水鐵錳含量超標，無處理設施，水的質量難以得到保障。

孫吳縣要解決飲水安全村屯52個，解決人口27617人的飲水不安全問題，飲水不安全類型為飲水水量不達標、水質不達標。

2 凈水工藝設計

為解決部分地下水鐵錳含量超標和地下水水質不符合飲用水衛(wèi)生標準等問題，新建集中水處理廠4處(其中：10T二級過濾3處，20T二級過濾1處)，維修10T一級過濾1處。小型家用水處理器85臺套。5T超濾凈化器2臺套。小型除色設備150臺套。

新建紫外線消毒器23處，型號GYC-UUVC-300處理水量10-20m3/h，功率300W，工作壓力0.6MPa。

2.1 凈水工藝選擇及流程圖

根據(jù)當?shù)氐叵滤|條件，參照工程附近水廠運行情況，確定水廠的工藝流程。由于部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)的原水鐵、猛超標，凈水設計采用過濾罐除鐵除猛工藝技術。處理工藝流程為：

深水井取水→深井泵→曝氣→除鐵除錳過濾罐→清水箱→送水泵→紫外線消毒→配水管網(wǎng)→用戶。

過濾罐除鐵除錳工藝的原理是利用空氣中的氧氣與水中的+2價鐵和錳接觸，將其氧化成+3價鐵和+4價錳的化合物，然后經(jīng)沉淀，過濾達到除鐵、除錳的目的。過濾罐除鐵除錳具有投資少、占地面積小、經(jīng)濟合理、技術成熟的特點，特別適合農村小型水廠的地下水處鐵除錳應用。凈水工藝見圖1。

2.2 凈水工藝典型設計

2.2.1 水處理設計

1)水處理工藝設計

本設計采用接觸氧化法就是含鐵地下水經(jīng)曝氣后，立即進入濾池，在濾料表面活性濾膜的催化作用下，將二價鐵氧化成三價鐵，并附著在濾料表面上。

2)曝氣工藝設計

曝氣的目的就是向水中溶入氧，以滿足氧化二價鐵的需要。

跌水曝氣一般采用1-3級跌水，每次跌水高度為0.5-1.0m，堰口流量為20-

50m3/(h·m2)。其特點是曝氣效果好、運行可靠、構造簡單，適用于對曝氣要求不高的重力式濾池。

射流曝氣利用水射器的抽吸作用吸入空氣，其優(yōu)點是曝氣效果好、運行可靠、構造簡單、管理方便，缺點是不能去除水中二氧化碳以提高pH值、水射器工作效率低。水射器的構造應根據(jù)供氣量、工作水壓力、出口壓力等設計。

圖1 凈水工藝流程圖

淋水曝氣裝置安裝在濾池水面以上1.5-2.5m處，孔口直徑為4-8mm，孔眼流速1.5-2.5m/s。采用蓮蓬頭時，每個蓮蓬頭的服務面積為1.0-1.5 m2。其優(yōu)點是曝氣效果好、運行可靠、構造簡單、管理方便，缺點是蓮蓬頭因堵塞需更換。

曝氣塔曝氣在塔中填以多層板條或1-3層厚度為0.3-0.4m的焦炭或礦渣填料層，含鐵錳的水從塔頂?shù)拇┛坠車娏芏拢谝运位蛩さ男问酵ㄟ^填料層時溶入氧，其特點是空氣與水接觸時間長，充氧效果好，但當水中有懸浮物質或含鐵錳量很高時，易使填料堵塞。

根據(jù)上述曝氣工藝及本工程特點，本次設計腰屯鄉(xiāng)臥牛河村臥牛河屯工藝流程為：一級過濾方式、采用射流噴淋曝氣形式。正陽山鄉(xiāng)艷陽村艷陽屯、沿江鄉(xiāng)四季屯村四季、沿江鄉(xiāng)小樺林子村小樺林子屯工藝流程為：二級過濾方式、采用二級二次曝氣塔形式曝氣。沿江鄉(xiāng)大樺林子村大樺樹林子屯工藝流程為：二級過濾方式、采用射流曝氣與噴淋曝氣形式。

反應水箱規(guī)格：采用SMC玻璃鋼組合式水箱，出水量20T二級水處理設備曝氣水箱規(guī)格3m×2m×2m，有效容積12m3，反應時間60min。出水量10T二級水處理設備曝氣水箱規(guī)格3m×2m×1m，有效容積6m3，反應時間60min。

3)過濾工藝

根據(jù)源水水質情況，本次設計采用一級除鐵錳處理工藝一處，采用二級除鐵錳處理工藝五處。濾罐容積大小綜合考慮水罐的調節(jié)容積和泵房的總體布置。詳見水處理材料設備表2-1。

反沖洗泵均選用ISG80-100I/5.5型立式單級單吸清水泵。

供水泵均選用ISG50-200/5.5型。

2.2.2 消毒設計

采用GYC-UUVC-300型不銹鋼紫外線消毒器，處理水量10-20m3/h，功率300W，

工作壓力0.6MPa?？傮w布置詳見消毒設備表7.2-2。

2.2.3 超濾凈化器設計

超濾(Ultra-filtration，UF)是一種能將溶液進行凈化和分離的膜分離技術。超濾膜系統(tǒng)是以超濾膜絲為過濾介質，膜兩側的壓力差為驅動力的溶液分離裝置。超濾膜只允許溶液中的溶劑(如水分子)、無機鹽及小分子有機物透過，而將溶液中的懸浮物、膠體、蛋白質和微生物等大分子物質截留，從而達到凈化或分離的目的。

其中沿江鄉(xiāng)勝利屯村勝利屯為家用配套小型除色設備，腰屯鄉(xiāng)臥牛河村臥牛河屯、腰屯鄉(xiāng)河南村河南屯為5T超濾凈化器?？傮w布置詳見超濾凈化器設備表1。

2.2.4 家用小型水處理設備設計

家用小型水處理設備采用不銹鋼外殼和PVC材料管件，耐腐蝕能力強。設備經(jīng)過多用閥頭來改變水流的方向，使水流經(jīng)過罐體內壁從上方流入底部的中心管，再經(jīng)多用閥頭流出經(jīng)紫外線消毒器進入用戶管網(wǎng)的，在此過濾方式下原水經(jīng)過罐體內的濾料過濾吸附能夠完全截留原水中的鐵錳(指原水中鐵錳含量非常低)。保留對人體有益的礦物質和微量元素。此設備占地面積小操作簡單，便于家庭使用。采用家用小型水處理設備的村屯不易修建大型集中水處理廠房。本次設計采用家用小型水處理設備共29個屯85臺套。設計分配原則為各村水質不達標的住戶。

表1 水處理材料設備表

表2 消毒設備表

表3 超濾凈化設備表

4 結 論

解決農村飲水安全問題是利民安邦的一項重大舉措，是德政工程和民心工程。本項目實施后，將使農村居民結束飲水不安全的歷史，改善生活條件、提高健康水平，促進社會主義新農村建設、社會穩(wěn)定，社會效益巨大。