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(qū)是世界上最落后的地區(qū)之一，近些年隨著政治局勢(shì)的相對(duì)穩(wěn)定和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，基礎(chǔ)建設(shè)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(nèi)，是該國(guó)最重要飲水工程之一。該供水工程的順利完成，是中西方標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的完美結(jié)合，也是當(dāng)?shù)孛裆こ痰牡浞?。本文?jiǎn)要闡述本供水工程凈水工藝方案的比選，為后續(xù)相關(guān)工程和類似工程積累經(jīng)驗(yàn)、提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】西非；供水工程；凈水工藝；方案比選

1 工程項(xiàng)目簡(jiǎn)介

西非地區(qū)是世界上最為落后的地區(qū)之一，近些年隨著社會(huì)的穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)的起步，西非成了非洲新的發(fā)展增長(zhǎng)點(diǎn)和新的動(dòng)力引擎，為非洲整體發(fā)展注入了強(qiáng)勁動(dòng)力[1]。本工程在位于西非加納，是為該國(guó)首都供水的重要飲水工程。該工程主要建設(shè)包含原水曝氣池、低負(fù)荷澄清池、氣水反沖洗濾池、清水池、二級(jí)高揚(yáng)程送水泵站、加氯加藥間及藥庫(kù)、反沖洗設(shè)備間、廢水調(diào)節(jié)池等建筑物[2，3]。

2 凈水廠給水處理工藝方案論證

2.1 進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)

本水廠設(shè)計(jì)主要滿足：一般季節(jié)符合高溫低濁水質(zhì)處理要求，雨季60天左右考慮可能產(chǎn)生進(jìn)水濁度不大于20NTU的稍高濁度情況，同時(shí)考慮物理化學(xué)手段去除微污染、脫除CO2，通過(guò)化學(xué)藥劑調(diào)節(jié)堿度、PH值，使處理后的水水質(zhì)符合所選用標(biāo)準(zhǔn)的飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 出水水質(zhì)要求

按照歐共體理事會(huì)關(guān)于生活飲用水水質(zhì)的條例98/83/EEC，本工程出水水質(zhì)應(yīng)滿足該條列要求，對(duì)地表水處理廠，成員國(guó)應(yīng)盡力保證出廠水的濁度不超過(guò)1.0NTU。

2.3 水處理工藝研究

對(duì)于該水廠取水后，原水水質(zhì)目前從理論角度出發(fā)，大部分時(shí)段它僅僅需要消毒，然后通過(guò)pH補(bǔ)償降低其侵蝕性。不過(guò)，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(shí)高、顏色較平時(shí)濃、以懸浮和膠質(zhì)形式存在的錳的含量較平時(shí)多，所以供水僅僅依賴消毒這一環(huán)節(jié)是不夠的。此外，沿岸人口的變化以及工農(nóng)業(yè)的發(fā)展都會(huì)對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生影響。如果僅僅采用消毒的話，原水水質(zhì)的偶爾惡化可以導(dǎo)致微粒、有機(jī)物或氧化錳在輸水系統(tǒng)中的沉淀，特別對(duì)水庫(kù)會(huì)產(chǎn)生長(zhǎng)期的負(fù)面影響。為了防止這一切的發(fā)生，確保水質(zhì)的良好狀態(tài)不變，在處理工藝中保留混凝沉淀及采用石英砂過(guò)濾是相當(dāng)必要的[4]。

2.3.1 沉淀（澄清）

根據(jù)原水水質(zhì)及該國(guó)已建水廠現(xiàn)狀工藝情況，選擇如下三種沉淀（澄清）工藝。

方案一：斜板加強(qiáng)平流式沉淀池。側(cè)向流斜板沉淀器與平流沉淀池相結(jié)合，綜合了平流式沉淀池池體簡(jiǎn)單、處理穩(wěn)定性高和斜板沉淀池效率高的優(yōu)點(diǎn)，占地面積比傳統(tǒng)平流沉淀池大大減小，并可與高效網(wǎng)箱絮凝池有機(jī)的組合為一體，是比較理想的處理構(gòu)筑物。

方案二：泥渣回流高負(fù)荷澄清池。泥渣回流高負(fù)荷澄清池通過(guò)泥渣回流、機(jī)械水力高效混合絮凝，在沉淀區(qū)增加斜管后加強(qiáng)泥的沉降性能，水力負(fù)荷得到極大提高，清水區(qū)上升流速高達(dá)5.5mm/s。由于池深較大，沉淀污泥進(jìn)一步壓縮，使后續(xù)的泥處理過(guò)程得到簡(jiǎn)化。

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

2.3.2 過(guò)濾和消毒

無(wú)論沉淀（澄清）單元采用哪個(gè)方案，出廠水均須經(jīng)過(guò)砂濾池和消毒做最終的水質(zhì)保障。擬選用氣水反沖洗均質(zhì)濾料濾池，屬于恒水頭過(guò)濾，可以根據(jù)濾料堵塞的情況，對(duì)濾池進(jìn)行自動(dòng)控制，從而保證了整個(gè)過(guò)濾周期內(nèi)出水水質(zhì)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(guò)濾周期增長(zhǎng)。微生物的滅活和病原菌繁殖的防治措施，采用傳統(tǒng)的液氯消毒工藝。

2.4 凈水廠處理工藝方案比較

針對(duì)西非項(xiàng)目的適應(yīng)性，對(duì)三種方案的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行比較。

（1）混合絮凝參數(shù)：方案一采用“機(jī)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(yīng)池2座；方案二采用“機(jī)械曝氣+配水”，V=500m3，需混合池2座和高負(fù)荷泥渣回流懸浮澄清池；方案三采用“機(jī)械曝氣+機(jī)械混合+配水”，V=2×500m3，需混合池1座和低負(fù)荷泥渣回流懸浮澄清池。

（2）沉淀能力參數(shù)：方案一采用“平流沉淀池+尾端斜板加強(qiáng)沉淀池”，平流段長(zhǎng)度40.1m，其水平流速15mm/s，有效停留時(shí)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(qiáng)+污泥濃縮”，斜管水力負(fù)荷23m3/（m2.h），有效面積負(fù)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(qū)有效面積負(fù)荷1.8m3/（m2.h）（約0.5mm/s）。

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

（4）應(yīng)用情況和運(yùn)行：方案一和方案二在中國(guó)應(yīng)用較多，方案三在加納已有應(yīng)用；與方案二相比，方案一和方案三運(yùn)行管理相對(duì)簡(jiǎn)單，費(fèi)用低，對(duì)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(gè)處理工藝方案，主要區(qū)別焦點(diǎn)在混合絮凝沉淀工藝選擇上。方案一采用常規(guī)靜態(tài)管道混合結(jié)合機(jī)械攪拌、豎向板式（折板或波板）網(wǎng)箱絮凝器絮凝池，后續(xù)平流沉淀結(jié)合斜板加強(qiáng)沉淀，縮短了平流沉淀時(shí)間；方案二采用的泥渣回流高負(fù)荷澄清池，該工藝通過(guò)機(jī)械攪拌混合配合高濃度泥渣回流形成泥渣捕捉層，通過(guò)小體積絮凝區(qū)加強(qiáng)絮凝反應(yīng)，沉淀區(qū)加設(shè)斜管加強(qiáng)沉淀效果；方案三采用泥渣回流低負(fù)荷澄清池，該工藝通過(guò)機(jī)械攪拌混合配合泥渣回流，分配進(jìn)入澄清池反應(yīng)區(qū)，該區(qū)內(nèi)設(shè)置機(jī)械攪拌槳，通過(guò)泥渣回流捕捉、加強(qiáng)的絮凝反應(yīng)及沉淀作用，加強(qiáng)絮凝沉淀效果。

3 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)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(guó)傳統(tǒng)凈水工藝的不同，從該國(guó)水源地的水質(zhì)和供水要求，對(duì)凈水工藝進(jìn)行選擇，為在加納等西非項(xiàng)目開(kāi)展類似工程的開(kāi)展提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]樸英姬.加納經(jīng)濟(jì)發(fā)展績(jī)效評(píng)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(fā)展及其比較[J].科技傳播，2011，3（下）：34.

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

[4]李俠.常規(guī)凈水工藝及新技術(shù)在人飲工程中的結(jié)合與應(yīng)用[J].陜西水利，2014，5：131-132.

[5]聶小保，黃廷林，張金松，等.化學(xué)氧化和砂濾對(duì)凈水工藝中顫蚓污染的協(xié)同控制[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2012，32（2）：274-278.

[責(zé)任編輯：張濤]