孙吴县农村饮水安全巩固提升工程净水工艺设计

袁 坤

(黑龙江省黑河市水利研究院，黑龙江 黑河 164300)

1 工程存在问题

孙吴县农村多数居民为了维持生产生活用水需要，有的在自家挖土井取水，牲畜和大棚用水靠地表水来解决，一遇干旱季节小井水位即下降、枯竭。地下水铁锰含量超标，无处理设施，水的质量难以得到保障。

孙吴县要解决饮水安全村屯52个，解决人口27617人的饮水不安全问题，饮水不安全类型为饮水水量不达标、水质不达标。

2 净水工艺设计

为解决部分地下水铁锰含量超标和地下水水质不符合饮用水卫生标准等问题，新建集中水处理厂4处(其中：10T二级过滤3处，20T二级过滤1处)，维修10T一级过滤1处。小型家用水处理器85台套。5T超滤净化器2台套。小型除色设备150台套。

新建紫外线消毒器23处，型号GYC-UUVC-300处理水量10-20m3/h，功率300W，工作压力0.6MPa。

2.1 净水工艺选择及流程图

根据当地地下水水质条件，参照工程附近水厂运行情况，确定水厂的工艺流程。由于部分乡镇的原水铁、猛超标，净水设计采用过滤罐除铁除猛工艺技术。处理工艺流程为：

深水井取水→深井泵→曝气→除铁除锰过滤罐→清水箱→送水泵→紫外线消毒→配水管网→用户。

过滤罐除铁除锰工艺的原理是利用空气中的氧气与水中的+2价铁和锰接触，将其氧化成+3价铁和+4价锰的化合物，然后经沉淀，过滤达到除铁、除锰的目的。过滤罐除铁除锰具有投资少、占地面积小、经济合理、技术成熟的特点，特别适合农村小型水厂的地下水处铁除锰应用。净水工艺见图1。

2.2 净水工艺典型设计

2.2.1 水处理设计

1)水处理工艺设计

本设计采用接触氧化法就是含铁地下水经曝气后，立即进入滤池，在滤料表面活性滤膜的催化作用下，将二价铁氧化成三价铁，并附着在滤料表面上。

2)曝气工艺设计

曝气的目的就是向水中溶入氧，以满足氧化二价铁的需要。

跌水曝气一般采用1-3级跌水，每次跌水高度为0.5-1.0m，堰口流量为20-

50m3/(h·m2)。其特点是曝气效果好、运行可靠、构造简单，适用于对曝气要求不高的重力式滤池。

射流曝气利用水射器的抽吸作用吸入空气，其优点是曝气效果好、运行可靠、构造简单、管理方便，缺点是不能去除水中二氧化碳以提高pH值、水射器工作效率低。水射器的构造应根据供气量、工作水压力、出口压力等设计。

图1 净水工艺流程图

淋水曝气装置安装在滤池水面以上1.5-2.5m处，孔口直径为4-8mm，孔眼流速1.5-2.5m/s。采用莲蓬头时，每个莲蓬头的服务面积为1.0-1.5 m2。其优点是曝气效果好、运行可靠、构造简单、管理方便，缺点是莲蓬头因堵塞需更换。

曝气塔曝气在塔中填以多层板条或1-3层厚度为0.3-0.4m的焦炭或矿渣填料层，含铁锰的水从塔顶的穿孔管喷淋而下，在以水滴或水膜的形式通过填料层时溶入氧，其特点是空气与水接触时间长，充氧效果好，但当水中有悬浮物质或含铁锰量很高时，易使填料堵塞。

根据上述曝气工艺及本工程特点，本次设计腰屯乡卧牛河村卧牛河屯工艺流程为：一级过滤方式、采用射流喷淋曝气形式。正阳山乡艳阳村艳阳屯、沿江乡四季屯村四季、沿江乡小桦林子村小桦林子屯工艺流程为：二级过滤方式、采用二级二次曝气塔形式曝气。沿江乡大桦林子村大桦树林子屯工艺流程为：二级过滤方式、采用射流曝气与喷淋曝气形式。

反应水箱规格：采用SMC玻璃钢组合式水箱，出水量20T二级水处理设备曝气水箱规格3m×2m×2m，有效容积12m3，反应时间60min。出水量10T二级水处理设备曝气水箱规格3m×2m×1m，有效容积6m3，反应时间60min。

3)过滤工艺

根据源水水质情况，本次设计采用一级除铁锰处理工艺一处，采用二级除铁锰处理工艺五处。滤罐容积大小综合考虑水罐的调节容积和泵房的总体布置。详见水处理材料设备表2-1。

反冲洗泵均选用ISG80-100I/5.5型立式单级单吸清水泵。

供水泵均选用ISG50-200/5.5型。

2.2.2 消毒设计

采用GYC-UUVC-300型不锈钢紫外线消毒器，处理水量10-20m3/h，功率300W，

工作压力0.6MPa。总体布置详见消毒设备表7.2-2。

2.2.3 超滤净化器设计

超滤(Ultra-filtration，UF)是一种能将溶液进行净化和分离的膜分离技术。超滤膜系统是以超滤膜丝为过滤介质，膜两侧的压力差为驱动力的溶液分离装置。超滤膜只允许溶液中的溶剂(如水分子)、无机盐及小分子有机物透过，而将溶液中的悬浮物、胶体、蛋白质和微生物等大分子物质截留，从而达到净化或分离的目的。

其中沿江乡胜利屯村胜利屯为家用配套小型除色设备，腰屯乡卧牛河村卧牛河屯、腰屯乡河南村河南屯为5T超滤净化器。总体布置详见超滤净化器设备表1。

2.2.4 家用小型水处理设备设计

家用小型水处理设备采用不锈钢外壳和PVC材料管件，耐腐蚀能力强。设备经过多用阀头来改变水流的方向，使水流经过罐体内壁从上方流入底部的中心管，再经多用阀头流出经紫外线消毒器进入用户管网的，在此过滤方式下原水经过罐体内的滤料过滤吸附能够完全截留原水中的铁锰(指原水中铁锰含量非常低)。保留对人体有益的矿物质和微量元素。此设备占地面积小操作简单，便于家庭使用。采用家用小型水处理设备的村屯不易修建大型集中水处理厂房。本次设计采用家用小型水处理设备共29个屯85台套。设计分配原则为各村水质不达标的住户。

表1 水处理材料设备表

表2 消毒设备表

表3 超滤净化设备表

4 结 论

解决农村饮水安全问题是利民安邦的一项重大举措，是德政工程和民心工程。本项目实施后，将使农村居民结束饮水不安全的历史，改善生活条件、提高健康水平，促进社会主义新农村建设、社会稳定，社会效益巨大。