西非加纳某净水厂工程净水工艺方案比选

丁涛　吴梅

【摘 要】西非地区是世界上最落后的地区之一，近些年随着政治局势的相对稳定和社会经济的发展，基础建设和民生工程如雨后春笋，人民生活水平得到极大的改善。本位所述工程即位于西非加纳境内，是该国最重要饮水工程之一。该供水工程的顺利完成，是中西方标准规范的完美结合，也是当地民生工程的典范。本文简要阐述本供水工程净水工艺方案的比选，为后续相关工程和类似工程积累经验、提供借鉴。

【关键词】西非；供水工程；净水工艺；方案比选

1 工程项目简介

西非地区是世界上最为落后的地区之一，近些年随着社会的稳定和经济的起步，西非成了非洲新的发展增长点和新的动力引擎，为非洲整体发展注入了强劲动力[1]。本工程在位于西非加纳，是为该国首都供水的重要饮水工程。该工程主要建设包含原水曝气池、低负荷澄清池、气水反冲洗滤池、清水池、二级高扬程送水泵站、加氯加药间及药库、反冲洗设备间、废水调节池等建筑物[2，3]。

2 净水厂给水处理工艺方案论证

2.1 进水水质指标

本水厂设计主要满足：一般季节符合高温低浊水质处理要求，雨季60天左右考虑可能产生进水浊度不大于20NTU的稍高浊度情况，同时考虑物理化学手段去除微污染、脱除CO2，通过化学药剂调节碱度、PH值，使处理后的水水质符合所选用标准的饮用水水质标准。

2.2 出水水质要求

按照欧共体理事会关于生活饮用水水质的条例98/83/EEC，本工程出水水质应满足该条列要求，对地表水处理厂，成员国应尽力保证出厂水的浊度不超过1.0NTU。

2.3 水处理工艺研究

对于该水厂取水后，原水水质目前从理论角度出发，大部分时段它仅仅需要消毒，然后通过pH补偿降低其侵蚀性。不过，由于供水水源的重要性以及由于偶尔情况下高温、浊度较平时高、颜色较平时浓、以悬浮和胶质形式存在的锰的含量较平时多，所以供水仅仅依赖消毒这一环节是不够的。此外，沿岸人口的变化以及工农业的发展都会对水质产生影响。如果仅仅采用消毒的话，原水水质的偶尔恶化可以导致微粒、有机物或氧化锰在输水系统中的沉淀，特别对水库会产生长期的负面影响。为了防止这一切的发生，确保水质的良好状态不变，在处理工艺中保留混凝沉淀及采用石英砂过滤是相当必要的[4]。

2.3.1 沉淀（澄清）

根据原水水质及该国已建水厂现状工艺情况，选择如下三种沉淀（澄清）工艺。

方案一：斜板加强平流式沉淀池。侧向流斜板沉淀器与平流沉淀池相结合，综合了平流式沉淀池池体简单、处理稳定性高和斜板沉淀池效率高的优点，占地面积比传统平流沉淀池大大减小，并可与高效网箱絮凝池有机的组合为一体，是比较理想的处理构筑物。

方案二：泥渣回流高负荷澄清池。泥渣回流高负荷澄清池通过泥渣回流、机械水力高效混合絮凝，在沉淀区增加斜管后加强泥的沉降性能，水力负荷得到极大提高，清水区上升流速高达5.5mm/s。由于池深较大，沉淀污泥进一步压缩，使后续的泥处理过程得到简化。

方案三：泥渣回流低负荷澄清池。该工艺为特点为泥渣机械回流、机械水力混合絮凝，机械排泥，但其负荷较低，清水区上升流速仅为0.5mm/s。

2.3.2 过滤和消毒

无论沉淀（澄清）单元采用哪个方案，出厂水均须经过砂滤池和消毒做最终的水质保障。拟选用气水反冲洗均质滤料滤池，属于恒水头过滤，可以根据滤料堵塞的情况，对滤池进行自动控制，从而保证了整个过滤周期内出水水质均符合要求。因采用了单一的石英砂滤料[5]，粒径较大，颗粒间空隙也较大，所以具有较大的含污能力，使过滤周期增长。微生物的灭活和病原菌繁殖的防治措施，采用传统的液氯消毒工艺。

2.4 净水厂处理工艺方案比较

针对西非项目的适应性，对三种方案的设计参数进行比较。

（1）混合絮凝参数：方案一采用“机械曝气+配水”，V=500m3，前加氯，辅助泥渣回流，需混合池2座和反应池2座；方案二采用“机械曝气+配水”，V=500m3，需混合池2座和高负荷泥渣回流悬浮澄清池；方案三采用“机械曝气+机械混合+配水”，V=2×500m3，需混合池1座和低负荷泥渣回流悬浮澄清池。

（2）沉淀能力参数：方案一采用“平流沉淀池+尾端斜板加强沉淀池”，平流段长度40.1m，其水平流速15mm/s，有效停留时间57min，总有效容积60×3.6×56m3；方案二采用“高效同步沉降+斜管增强+污泥浓缩”，斜管水力负荷23m3/（m2.h），有效面积负荷14.2 m3/（m2.h）（约4mm/s）；方案三采用“同步沉降+污泥浓缩”，澄清区有效面积负荷1.8m3/（m2.h）（约0.5mm/s）。

（3）净水效果参数：方案一需药剂种类少、投加点少，效率较高，适应原水能力强，沉淀后水质保证率高；方案二需药剂种类多、投加点多，效率最高，适应原水能力较弱，沉淀后水质保证率中；方案三需药剂种类多、投加点少，效率低，适应原水能力较弱，沉淀后水质保证率低。

（4）应用情况和运行：方案一和方案二在中国应用较多，方案三在加纳已有应用；与方案二相比，方案一和方案三运行管理相对简单，费用低，对人员要求低，挖潜改造潜力高。

本工程水处理工艺提出的3个处理工艺方案，主要区别焦点在混合絮凝沉淀工艺选择上。方案一采用常规静态管道混合结合机械搅拌、竖向板式（折板或波板）网箱絮凝器絮凝池，后续平流沉淀结合斜板加强沉淀，缩短了平流沉淀时间；方案二采用的泥渣回流高负荷澄清池，该工艺通过机械搅拌混合配合高浓度泥渣回流形成泥渣捕捉层，通过小体积絮凝区加强絮凝反应，沉淀区加设斜管加强沉淀效果；方案三采用泥渣回流低负荷澄清池，该工艺通过机械搅拌混合配合泥渣回流，分配进入澄清池反应区，该区内设置机械搅拌桨，通过泥渣回流捕捉、加强的絮凝反应及沉淀作用，加强絮凝沉淀效果。

3 结语

根据以上净水厂工艺方案的必选，较为清晰的比较了西非加纳净水工艺与中国传统净水工艺的不同，从该国水源地的水质和供水要求，对净水工艺进行选择，为在加纳等西非项目开展类似工程的开展提供了宝贵经验。

【参考文献】

[1]朴英姬.加纳经济发展绩效评估及其启示[J].西亚非洲，2013，05：90-102.

[2]李晓丹，张宇，杨敏军.给水厂净水工艺的发展及其比较[J].科技传播，2011，3（下）：34.

[3]任怀智，唐媛媛.自来水厂深度净水工艺的发展与应用[J].山西建筑，2014，40（8）：133-135.

[4]李侠.常规净水工艺及新技术在人饮工程中的结合与应用[J].陕西水利，2014，5：131-132.

[5]聂小保，黄廷林，张金松，等.化学氧化和砂滤对净水工艺中颤蚓污染的协同控制[J].中国环境科学，2012，32（2）：274-278.

[责任编辑：张涛]