西非加納某凈水廠工程凈水工藝方案比選

丁濤　吳梅

【摘 要】西非地區是世界上最落后的地區之一，近些年隨著政治局勢的相對穩定和社會經濟的發展，基礎建設和民生工程如雨后春筍，人民生活水平得到極大的改善。本位所述工程即位于西非加納境內，是該國最重要飲水工程之一。該供水工程的順利完成，是中西方標準規范的完美結合，也是當地民生工程的典范。本文簡要闡述本供水工程凈水工藝方案的比選，為后續相關工程和類似工程積累經驗、提供借鑒。

【關鍵詞】西非；供水工程；凈水工藝；方案比選

1 工程項目簡介

西非地區是世界上最為落后的地區之一，近些年隨著社會的穩定和經濟的起步，西非成了非洲新的發展增長點和新的動力引擎，為非洲整體發展注入了強勁動力[1]。本工程在位于西非加納，是為該國首都供水的重要飲水工程。該工程主要建設包含原水曝氣池、低負荷澄清池、氣水反沖洗濾池、清水池、二級高揚程送水泵站、加氯加藥間及藥庫、反沖洗設備間、廢水調節池等建筑物[2，3]。

2 凈水廠給水處理工藝方案論證

2.1 進水水質指標

本水廠設計主要滿足：一般季節符合高溫低濁水質處理要求，雨季60天左右考慮可能產生進水濁度不大于20NTU的稍高濁度情況，同時考慮物理化學手段去除微污染、脫除CO2，通過化學藥劑調節堿度、PH值，使處理后的水水質符合所選用標準的飲用水水質標準。

2.2 出水水質要求

按照歐共體理事會關于生活飲用水水質的條例98/83/EEC，本工程出水水質應滿足該條列要求，對地表水處理廠，成員國應盡力保證出廠水的濁度不超過1.0NTU。

2.3 水處理工藝研究

對于該水廠取水后，原水水質目前從理論角度出發，大部分時段它僅僅需要消毒，然后通過pH補償降低其侵蝕性。不過，由于供水水源的重要性以及由于偶爾情況下高溫、濁度較平時高、顏色較平時濃、以懸浮和膠質形式存在的錳的含量較平時多，所以供水僅僅依賴消毒這一環節是不夠的。此外，沿岸人口的變化以及工農業的發展都會對水質產生影響。如果僅僅采用消毒的話，原水水質的偶爾惡化可以導致微粒、有機物或氧化錳在輸水系統中的沉淀，特別對水庫會產生長期的負面影響。為了防止這一切的發生，確保水質的良好狀態不變，在處理工藝中保留混凝沉淀及采用石英砂過濾是相當必要的[4]。

2.3.1 沉淀（澄清）

根據原水水質及該國已建水廠現狀工藝情況，選擇如下三種沉淀（澄清）工藝。

方案一：斜板加強平流式沉淀池。側向流斜板沉淀器與平流沉淀池相結合，綜合了平流式沉淀池池體簡單、處理穩定性高和斜板沉淀池效率高的優點，占地面積比傳統平流沉淀池大大減小，并可與高效網箱絮凝池有機的組合為一體，是比較理想的處理構筑物。

方案二：泥渣回流高負荷澄清池。泥渣回流高負荷澄清池通過泥渣回流、機械水力高效混合絮凝，在沉淀區增加斜管后加強泥的沉降性能，水力負荷得到極大提高，清水區上升流速高達5.5mm/s。由于池深較大，沉淀污泥進一步壓縮，使后續的泥處理過程得到簡化。

方案三：泥渣回流低負荷澄清池。該工藝為特點為泥渣機械回流、機械水力混合絮凝，機械排泥，但其負荷較低，清水區上升流速僅為0.5mm/s。

2.3.2 過濾和消毒

無論沉淀（澄清）單元采用哪個方案，出廠水均須經過砂濾池和消毒做最終的水質保障。擬選用氣水反沖洗均質濾料濾池，屬于恒水頭過濾，可以根據濾料堵塞的情況，對濾池進行自動控制，從而保證了整個過濾周期內出水水質均符合要求。因采用了單一的石英砂濾料[5]，粒徑較大，顆粒間空隙也較大，所以具有較大的含污能力，使過濾周期增長。微生物的滅活和病原菌繁殖的防治措施，采用傳統的液氯消毒工藝。

2.4 凈水廠處理工藝方案比較

針對西非項目的適應性，對三種方案的設計參數進行比較。

（1）混合絮凝參數：方案一采用“機械曝氣+配水”，V=500m3，前加氯，輔助泥渣回流，需混合池2座和反應池2座；方案二采用“機械曝氣+配水”，V=500m3，需混合池2座和高負荷泥渣回流懸浮澄清池；方案三采用“機械曝氣+機械混合+配水”，V=2×500m3，需混合池1座和低負荷泥渣回流懸浮澄清池。

（2）沉淀能力參數：方案一采用“平流沉淀池+尾端斜板加強沉淀池”，平流段長度40.1m，其水平流速15mm/s，有效停留時間57min，總有效容積60×3.6×56m3；方案二采用“高效同步沉降+斜管增強+污泥濃縮”，斜管水力負荷23m3/（m2.h），有效面積負荷14.2 m3/（m2.h）（約4mm/s）；方案三采用“同步沉降+污泥濃縮”，澄清區有效面積負荷1.8m3/（m2.h）（約0.5mm/s）。

（3）凈水效果參數：方案一需藥劑種類少、投加點少，效率較高，適應原水能力強，沉淀后水質保證率高；方案二需藥劑種類多、投加點多，效率最高，適應原水能力較弱，沉淀后水質保證率中；方案三需藥劑種類多、投加點少，效率低，適應原水能力較弱，沉淀后水質保證率低。

（4）應用情況和運行：方案一和方案二在中國應用較多，方案三在加納已有應用；與方案二相比，方案一和方案三運行管理相對簡單，費用低，對人員要求低，挖潛改造潛力高。

本工程水處理工藝提出的3個處理工藝方案，主要區別焦點在混合絮凝沉淀工藝選擇上。方案一采用常規靜態管道混合結合機械攪拌、豎向板式（折板或波板）網箱絮凝器絮凝池，后續平流沉淀結合斜板加強沉淀，縮短了平流沉淀時間；方案二采用的泥渣回流高負荷澄清池，該工藝通過機械攪拌混合配合高濃度泥渣回流形成泥渣捕捉層，通過小體積絮凝區加強絮凝反應，沉淀區加設斜管加強沉淀效果；方案三采用泥渣回流低負荷澄清池，該工藝通過機械攪拌混合配合泥渣回流，分配進入澄清池反應區，該區內設置機械攪拌槳，通過泥渣回流捕捉、加強的絮凝反應及沉淀作用，加強絮凝沉淀效果。

3 結語

根據以上凈水廠工藝方案的必選，較為清晰的比較了西非加納凈水工藝與中國傳統凈水工藝的不同，從該國水源地的水質和供水要求，對凈水工藝進行選擇，為在加納等西非項目開展類似工程的開展提供了寶貴經驗。

【參考文獻】

[1]樸英姬.加納經濟發展績效評估及其啟示[J].西亞非洲，2013，05：90-102.

[2]李曉丹，張宇，楊敏軍.給水廠凈水工藝的發展及其比較[J].科技傳播，2011，3（下）：34.

[3]任懷智，唐媛媛.自來水廠深度凈水工藝的發展與應用[J].山西建筑，2014，40（8）：133-135.

[4]李俠.常規凈水工藝及新技術在人飲工程中的結合與應用[J].陜西水利，2014，5：131-132.

[5]聶小保，黃廷林，張金松，等.化學氧化和砂濾對凈水工藝中顫蚓污染的協同控制[J].中國環境科學，2012，32（2）：274-278.

[責任編輯：張濤]