農(nóng)村集中式供水工程凈水工藝及技術(shù)性能比較分析

李莉莉

(廣東中灝勘察設(shè)計(jì)咨詢有限公司，廣東 廣州 510000)

0 引言

我國部分地區(qū)的農(nóng)村飲水安全在水量和水質(zhì)保障、長效運(yùn)行等方面還存在薄弱環(huán)節(jié)，特別是出現(xiàn)了水質(zhì)保障能力不足的問題[1]。大型城鎮(zhèn)供水水廠通常采用混凝—沉淀—過濾—氯消毒等處理工藝，其組合凈化工藝復(fù)雜，過程繁瑣，需要專業(yè)技術(shù)人員管理維護(hù)，運(yùn)行成本高。農(nóng)村供水工程規(guī)模一般以“千噸萬人”以下為主，其經(jīng)濟(jì)承受能力、凈水技術(shù)操作維護(hù)及保障能力均不具備直接承接城鎮(zhèn)供水工程工藝的能力。因此，為了保障農(nóng)村飲用水安全，結(jié)合當(dāng)?shù)厮此|(zhì)特點(diǎn)，選取適合農(nóng)村特點(diǎn)的小型一體化飲用水凈化設(shè)備甚為迫切。

1 工程概況

肇慶市鼎湖區(qū)水資源豐富，但受自然條件和現(xiàn)狀經(jīng)濟(jì)條件的制約，農(nóng)村群眾飲水矛盾比較突出，存在季節(jié)性缺水等問題。同時(shí)由于缺少有效的水處理措施，飲用時(shí)只對渾濁的山溪河水進(jìn)行簡單的過濾與沉淀，與農(nóng)村飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)相差甚遠(yuǎn)。

基于此，分片區(qū)新建集中式供水工程，設(shè)計(jì)供水人口為7.09 萬人，供水總規(guī)模為1.2 萬m3/d(各片區(qū)供水規(guī)模50 m3/d～2000 m3/d 不等)。建設(shè)目標(biāo)是提升現(xiàn)狀不合格用水群眾的飲用水質(zhì)，使工程覆蓋范圍的群眾飲用水質(zhì)達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，使區(qū)域自來水覆蓋率達(dá)到90%以上，農(nóng)村自來水普及率達(dá)到90%以上，農(nóng)村生活飲用水水質(zhì)合格率達(dá)到90%以上。

2 凈水工藝

通過對工程水源水質(zhì)分析，水體中多為微量懸浮物，pH偏低，總大腸菌群及耐熱大腸菌群、個(gè)別出現(xiàn)鋁超標(biāo)。部分片區(qū)的現(xiàn)狀水源為山溪河流，一般情況下原水含沙量變化較大，渾濁度長期低于500 NTU，瞬時(shí)不超過1000 NTU，但是廣東地區(qū)雨水充足，發(fā)生暴雨洪水情況較多，水體瞬時(shí)渾濁情況多見，故考慮在常規(guī)凈水工藝前增加預(yù)沉處理措施。pH 偏低情況可以通過增設(shè)緩釋pH 調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié);總大腸菌群及耐熱大腸菌群超標(biāo)可以通過常規(guī)添加消毒劑進(jìn)行消除;鋁超標(biāo)情況可通過pH 調(diào)節(jié)添加過濾消除。

根據(jù)處理標(biāo)準(zhǔn)及供水規(guī)模，按照先進(jìn)、可靠、投資省的原則，并結(jié)合多個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)水質(zhì)凈化工程中的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，本次擬定三種凈水工藝流程進(jìn)行分析比選:

工藝一:水源→取水陂→沉砂池→過濾池→蓄水池→超濾膜凈水設(shè)備→管網(wǎng)→用水戶。

工藝二:水源→取水陂→沉砂池→電動(dòng)反沖洗式不銹鋼凈水設(shè)備→蓄水池→管網(wǎng)→用水戶。

工藝三:水源→取水陂→沉砂池→虹吸式自動(dòng)反沖洗不銹鋼凈水設(shè)備→蓄水池→管網(wǎng)→用水戶。

2.1 工藝一(超濾膜凈水設(shè)備)

超濾膜凈水技術(shù)是以超濾膜過濾為核心的第三代飲用水技術(shù)。膜分離過程是以帶有極細(xì)孔徑的膜為分離介質(zhì)，在外界推動(dòng)力的作用下，截留水體中的污染物質(zhì)的分離過程。超濾膜的過濾孔徑為0.01μm，對水體中的顆粒物、細(xì)菌、病毒、膠體、大分子有機(jī)物等污染物有很好的取出效果。超濾膜一般為高分子有機(jī)膜，以往用作超濾膜的高分子材料主要有纖維素衍生物、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺及聚碳酸酯等，可被做成平面膜，卷式膜，管式膜或中空纖維膜等形式。

PVC 合金超濾膜具有精度高、能耗低、抗污染、通量大的突出優(yōu)點(diǎn)，其過濾孔徑為0.01μm(相當(dāng)于頭發(fā)絲的萬分之一)，比最小的病毒(0.02μm)還小，幾乎能100%的截留水體中的細(xì)菌、病毒、賈第蟲、隱孢子蟲、紅蟲等微生物。處理技術(shù)原理及工藝流程見圖1 和圖2。

圖1 PVC 中空纖維膜技術(shù)原理圖

2.2 工藝二(電動(dòng)反沖洗式不銹鋼凈水設(shè)備)

電動(dòng)反沖洗式不銹鋼凈水設(shè)備采用反應(yīng)絮凝沉淀+石英砂、活性炭過濾+精密微過濾設(shè)備，電動(dòng)反沖洗。具有節(jié)約投藥量，反應(yīng)過濾，緩釋投加消毒劑，電動(dòng)反沖洗濾池，可實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控等優(yōu)點(diǎn)。設(shè)備工藝流程見圖3、圖4。

圖3 電動(dòng)反沖洗式不銹鋼凈水設(shè)備示意圖

圖4 電動(dòng)反沖洗式一體化處理工藝流程圖

2.3 工藝三(虹吸式自動(dòng)反沖洗不銹鋼凈水設(shè)備)

虹吸式自動(dòng)反沖洗不銹鋼凈水設(shè)備采用反應(yīng)混凝+沉淀+石英砂過濾，自動(dòng)虹吸反沖洗。具有根據(jù)原水濁度自動(dòng)調(diào)節(jié)投藥量，反應(yīng)過濾，水力控制投加消毒劑，虹吸反沖洗濾池，自動(dòng)排泥等優(yōu)點(diǎn)。有儀表進(jìn)水濁度、出水濁度，HP 值、余氯值。可在手機(jī)終端監(jiān)控水廠運(yùn)行情況。凈水設(shè)備及工藝流程見圖5、圖6。

圖5 虹吸式自動(dòng)反沖洗式不銹鋼凈水設(shè)備示意圖

圖6 自動(dòng)反沖洗式一體化處理工藝流程圖

2.4 凈水工藝選擇

三種凈水工藝方案對比分析見表1。

表1 凈水工藝對比表

通過對凈水處理設(shè)施的占地面積、安全性、運(yùn)行管理便利性、工程造價(jià)等各個(gè)方面比較，結(jié)合村民及業(yè)主在安裝、運(yùn)行管理等方面的意愿，采用工藝一:與現(xiàn)有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加新增超濾膜凈水設(shè)備的水處理方案。典型設(shè)計(jì)方案見圖7。

圖7 凈水處理工藝(塔前式)典型布置圖

2.5 凈水工藝參數(shù)要求

為保證超濾膜凈水設(shè)備在工程中按設(shè)計(jì)要求發(fā)揮效用，需凈水設(shè)備參數(shù)做要求。

塔前式凈水工藝選擇為:原水—浸沒式超濾膜設(shè)備—清水池—管網(wǎng);塔后式凈水工藝選擇為:原水—清水池—超濾膜設(shè)備—管網(wǎng)。塔前式凈水設(shè)備工藝超濾設(shè)備對原水進(jìn)水沒有壓力要求，只要原水能自流到超濾膜設(shè)備內(nèi)即可。工藝對于原水濁度要求為≤500 NTU。超濾膜產(chǎn)品的孔徑必須≤0.02 μm，平板膜平均過濾孔徑小于0.04 μm，超濾膜組件出水渾濁度應(yīng)小于0.3 NTU。

2.6 工程量

本工程供水分片需在村莊附近布置1 個(gè)凈水站，每個(gè)凈水站均布置1 座設(shè)備房或圍墻圍閉，水廠內(nèi)布置一臺(tái)集裝箱式超濾設(shè)備，一座的100 m3～150 m3清水池。來水在取水陂集水井內(nèi)匯集后，經(jīng)取水管送入沉砂池沉淀，沉砂池采用磚砌結(jié)構(gòu)，長4.06 m，寬3.48 m，高1.5 m。沉砂池與清水池之間，采用過濾池對水體進(jìn)行初步過濾。來水在沉砂池內(nèi)預(yù)沉后，直接送入過濾池過濾，濾池采取慢濾形式的低濁度水凈化工藝。經(jīng)過處理后的水進(jìn)入100 m3的清水池，清水池可以調(diào)節(jié)水量的變化并貯存消防用水。工程總共新建配水管網(wǎng)199.79 km。

3 結(jié)語

凈水工藝應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)、設(shè)計(jì)供水規(guī)模、處理后水質(zhì)要求，并參照相似條件已建水廠的運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。農(nóng)村集中式供水工程廣泛采用一體化凈水設(shè)備工藝，嚴(yán)格按照工藝參數(shù)要求布設(shè)凈水設(shè)備，可滿足群眾對健康飲水的要求。同時(shí)超濾膜凈水工藝對水源要求低，抗堵塞能力強(qiáng)，膜使用壽命長，綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)優(yōu)異。本工程投入使用后，經(jīng)肇慶市肇海水質(zhì)檢測有限公司檢測，水質(zhì)滿足飲用水水質(zhì)檢測標(biāo)準(zhǔn)，可保障農(nóng)村集中供水工程長期發(fā)揮效益，具有推廣潛力。