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

根據當地地下水水質條件，參照工程附近水廠運行情況，確定水廠的工藝流程。由于部分鄉鎮的原水鐵、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→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，含鐵錳的水從塔頂的穿孔管噴淋而下，在以水滴或水膜的形式通過填料層時溶入氧，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。

根據上述曝氣工藝及本工程特點，本次設計腰屯鄉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。正陽山鄉艷陽村艷陽屯、沿江鄉四季屯村四季、沿江鄉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格3m×2m×1m，有效容積6m3，反應時間60min。

3)過濾工藝

根據源水水質情況，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。總體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。

其中沿江鄉勝利屯村勝利屯為家用配套小型除色設備，腰屯鄉臥牛河村臥牛河屯、腰屯鄉河南村河南屯為5T超濾凈化器。總體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。設備經過多用閥頭來改變水流的方向，使水流經過罐體內壁從上方流入底部的中心管，再經多用閥頭流出經紫外線消毒器進入用戶管網的，在此過濾方式下原水經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、社會穩定，社會效益巨大。