小型生活用水净化系统设计初探

刘 娟,李 岩,岳福永

(1.河北省南运河河务管理处,河北 沧州 061001;2.沧州市水务局,河北 沧州 061000)

小型生活用水净化系统是指在不具备集中供排水条件的农村、野外施工现场、工程枢纽管理单位等场所,为改善生活饮用水水质而制作的沉淀、过滤系统设施,使未达到饮用水标准的原水水质达到正常生活饮用水标准。文中结合河北省南运河河务管理处北陈屯闸所水净化工程的建设,对小型水净化系统的设计、施工等进行探讨。

1 工程概况

南运河北陈屯枢纽位于河北省沧州市北郊,座落于南运河上。北陈屯闸所位于北陈屯枢纽节制闸西侧,现有职工 10余人,由于闸所距城市供水管网较远,生活用水利用自备水源供水。水源井位于闸所院内,井深38 m,由于当地地下水水质较差,多泥沙,含氟量较高,不具备直接饮用条件,无法满足闸所职工正常的工作和生活用水需要。为解决闸所职工的生活用水问题,通过方案比较,决定利用常规的水净化工艺,建设一座小型生活用水净化系统,其工艺流程如图 1所示。

图1 水净化工艺流程

2 系统设计

在距离水源较近的地方用水泥和砖修建一个1.78 m×4.14 m×2.5 m的沉淀池,其中在距离进水口1.54 m的地方设置一个36cm厚过滤墙,见图 2、图 3。

用小型水泵将井水抽入到沉淀池中,在此池中井水可进行初步的沉淀并在沉淀池中加入少量氯对原水进行消毒,之后进入滤墙过滤。过滤后的水进入蓄水池进行进一步沉淀后,水质达到了饮用水标准,再由小型水泵将水抽出供闸所职工日常生活用水。

3 池体施工

水池用砖和水泥砌成,墙厚 24cm。因水池埋在地下,所以要对池底和池壁做防水、防渗处理。

砖墙面共做五层防水[1,2]:第一层为水泥浆层,厚度约为1 mm,用毛刷往返涂刷均匀;第二层为水泥砂浆层,厚 4～5 mm,在水泥浆层初凝时进行刮抹,抹压力度以使砂浆层薄薄压入水泥浆层为宜,抹完后,在砂浆初凝时用横扫按顺序向一个方向扫出横向条纹;第三层为水泥浆层,厚 2 mm,在第二层水泥砂浆层凝固并具有一定强度后(一般隔 12 h),适当浇水湿润,分次用铁抹子压实,一般抹压 3～4次为宜,其方法同第一层;第四层为水泥砂浆层,厚 4～5 mm,在第三层凝结前,按照第二层的施工方法进行,抹压后不扫条纹,而是在砂浆初凝前,分次抹压 3～4遍,最后再压光;第五层为水泥浆层,厚 1mm,在第四层水泥砂浆抹压两遍后,用毛刷均匀地将水泥浆涂刷在第四层表面,随第四层抹实压光。五层抹面法主要用于防水工程的迎水面,而背水面用四层抹面法即可。

地面防水层[1,4]的施工方法与墙面施工方法的不同是,水泥浆层不采用刮抹的方法,而是把拌合好的水泥浆倒在地面上,用刷子往返用力涂刷均匀,第二、四层是水泥浆层初凝前后把拌合好的水泥砂浆层按厚度要求均匀铺平。

4 滤墙施工

过滤墙由干砖砌成,高 1.48 m,厚 36cm,里面用麦饭石、滤砂及活性炭填充,排放顺序(从进水口一侧开始)依次为:高密度活性炭→滤沙→麦饭石。高密度活性炭用来吸附氯与有机分子;滤砂可以过滤去除水中的部分杂质;而麦饭石不仅具有净化水质的作用,而且还具有改善水质的作用。

麦饭石是一种对生物无毒、无害并具有一定生物活性的复合矿物或药用火山岩石,主要化学成分是无机硅铝酸盐,同时含有人体所必需的钾、钠、钙、镁、磷等常量元素和锌、铁、硒、铜、锶、碘、氟、偏硅酸等十八种微量元素。麦饭石中含铝硅酸盐类(长石),其特性:一是多孔,二是吸附性强,三是易于使氧从无数的小孔中释放出来。麦饭石对色素和细菌有吸附能力,可以改善水质,也有抑制细菌和吸附有机物质的作用。因此,当将麦饭石投入水中时,可将水中的游离氯和杂质、有机物、杂菌等吸附、分解,而供给水中以矿物质。

5 处理效果

经过初步沉淀后的井水透过过滤墙,进一步消除杂质和有害物质,使水得到进一步净化后,进入蓄水池,并在蓄水池中进行进一步沉淀,从而达到生活饮用水卫生标准,供职工生活使用。系统的处理效果主要指标如表 1所示。

表1 水净化系统的处理效果

6 施工与运行中注意的问题

在施工中,原材料、外加剂配合比等必须符合设计要求和施工规范规定,水泥砂浆防水层与基层必须结合牢固,无空鼓。[3]在施工中应注意:1)外观表面平整、密实,无裂纹、起砂、麻面等缺陷,阴阳角呈圆弧形或钝角,尺寸符合要求;2)留茬位置正确,按层次顺序操作,层层搭接紧密;3)修补空鼓、裂缝时,将空鼓处的防水层剔成斜坡形;4)抹完防水砂浆的防水面,应在24 h内严禁上人踩踏。

滤墙是净化系统的关键部分,因此,必须采用正确的施工方法进行施工。一是各分层要清晰明显,不得混在一起,否则会丧失淘洗功能,实践中可在各层之间铺一层透水性良好的纱布。二是各层滤料的粒径的大小应力求大致相同,不能相差太多。

正确的使用与维护是保证滤墙净水功能的重要环节。在使用之前应先用水冲洗滤墙几次,将附带沙子冲掉,保持水质干净。长期使用的活性碳、石英砂与麦饭石表面吸附物过多时会影响净化效果,故必须定期取出清洗,再重新填铺。此外,各种滤料均有使用期限,因此须定期更换。使用时,过滤速率越慢(维持正常供水情况下),效果越好。

7 结语

净化蓄水池在建造过程中要抓住两个重点:一是水净化系统设施本身各层过滤层不能混杂,在放置过滤材料时要用隔板将它们分离开来并填满充实;二是蓄水池要做好防水防渗处理。该系统结构简单,施工方便,造价低,经济实用,极适用于农村、野外施工现场等场所的生活用水的供水系统,具有一定的推广应用价值。

[1]GB 50108-2001,地下水防水工程规范 [S].

[2]王志军,袁雪峰,等.房屋建筑学 [M].第 2版.北京:科学出版社,2003.

[3]GB50208-2002,地下防水工程施工质量验收规范[S].

[4]GB5749-2006,生活饮用水卫生标准[S].