农村集中式供水工程净水工艺及技术性能比较分析

李莉莉

(广东中灏勘察设计咨询有限公司，广东 广州 510000)

0 引言

我国部分地区的农村饮水安全在水量和水质保障、长效运行等方面还存在薄弱环节，特别是出现了水质保障能力不足的问题[1]。大型城镇供水水厂通常采用混凝—沉淀—过滤—氯消毒等处理工艺，其组合净化工艺复杂，过程繁琐，需要专业技术人员管理维护，运行成本高。农村供水工程规模一般以“千吨万人”以下为主，其经济承受能力、净水技术操作维护及保障能力均不具备直接承接城镇供水工程工艺的能力。因此，为了保障农村饮用水安全，结合当地水源水质特点，选取适合农村特点的小型一体化饮用水净化设备甚为迫切。

1 工程概况

肇庆市鼎湖区水资源丰富，但受自然条件和现状经济条件的制约，农村群众饮水矛盾比较突出，存在季节性缺水等问题。同时由于缺少有效的水处理措施，饮用时只对浑浊的山溪河水进行简单的过滤与沉淀，与农村饮用水卫生标准相差甚远。

基于此，分片区新建集中式供水工程，设计供水人口为7.09 万人，供水总规模为1.2 万m3/d(各片区供水规模50 m3/d～2000 m3/d 不等)。建设目标是提升现状不合格用水群众的饮用水质，使工程覆盖范围的群众饮用水质达到国家标准，使区域自来水覆盖率达到90%以上，农村自来水普及率达到90%以上，农村生活饮用水水质合格率达到90%以上。

2 净水工艺

通过对工程水源水质分析，水体中多为微量悬浮物，pH偏低，总大肠菌群及耐热大肠菌群、个别出现铝超标。部分片区的现状水源为山溪河流，一般情况下原水含沙量变化较大，浑浊度长期低于500 NTU，瞬时不超过1000 NTU，但是广东地区雨水充足，发生暴雨洪水情况较多，水体瞬时浑浊情况多见，故考虑在常规净水工艺前增加预沉处理措施。pH 偏低情况可以通过增设缓释pH 调节器进行调节;总大肠菌群及耐热大肠菌群超标可以通过常规添加消毒剂进行消除;铝超标情况可通过pH 调节添加过滤消除。

根据处理标准及供水规模，按照先进、可靠、投资省的原则，并结合多个乡镇水质净化工程中的实际运行经验，本次拟定三种净水工艺流程进行分析比选:

工艺一:水源→取水陂→沉砂池→过滤池→蓄水池→超滤膜净水设备→管网→用水户。

工艺二:水源→取水陂→沉砂池→电动反冲洗式不锈钢净水设备→蓄水池→管网→用水户。

工艺三:水源→取水陂→沉砂池→虹吸式自动反冲洗不锈钢净水设备→蓄水池→管网→用水户。

2.1 工艺一(超滤膜净水设备)

超滤膜净水技术是以超滤膜过滤为核心的第三代饮用水技术。膜分离过程是以带有极细孔径的膜为分离介质，在外界推动力的作用下，截留水体中的污染物质的分离过程。超滤膜的过滤孔径为0.01μm，对水体中的颗粒物、细菌、病毒、胶体、大分子有机物等污染物有很好的取出效果。超滤膜一般为高分子有机膜，以往用作超滤膜的高分子材料主要有纤维素衍生物、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，管式膜或中空纤维膜等形式。

PVC 合金超滤膜具有精度高、能耗低、抗污染、通量大的突出优点，其过滤孔径为0.01μm(相当于头发丝的万分之一)，比最小的病毒(0.02μm)还小，几乎能100%的截留水体中的细菌、病毒、贾第虫、隐孢子虫、红虫等微生物。处理技术原理及工艺流程见图1 和图2。

图1 PVC 中空纤维膜技术原理图

2.2 工艺二(电动反冲洗式不锈钢净水设备)

电动反冲洗式不锈钢净水设备采用反应絮凝沉淀+石英砂、活性炭过滤+精密微过滤设备，电动反冲洗。具有节约投药量，反应过滤，缓释投加消毒剂，电动反冲洗滤池，可实现视频监控等优点。设备工艺流程见图3、图4。

图3 电动反冲洗式不锈钢净水设备示意图

图4 电动反冲洗式一体化处理工艺流程图

2.3 工艺三(虹吸式自动反冲洗不锈钢净水设备)

虹吸式自动反冲洗不锈钢净水设备采用反应混凝+沉淀+石英砂过滤，自动虹吸反冲洗。具有根据原水浊度自动调节投药量，反应过滤，水力控制投加消毒剂，虹吸反冲洗滤池，自动排泥等优点。有仪表进水浊度、出水浊度，HP 值、余氯值。可在手机终端监控水厂运行情况。净水设备及工艺流程见图5、图6。

图5 虹吸式自动反冲洗式不锈钢净水设备示意图

图6 自动反冲洗式一体化处理工艺流程图

2.4 净水工艺选择

三种净水工艺方案对比分析见表1。

表1 净水工艺对比表

通过对净水处理设施的占地面积、安全性、运行管理便利性、工程造价等各个方面比较，结合村民及业主在安装、运行管理等方面的意愿，采用工艺一:与现有钢筋混凝土结构加新增超滤膜净水设备的水处理方案。典型设计方案见图7。

图7 净水处理工艺(塔前式)典型布置图

2.5 净水工艺参数要求

为保证超滤膜净水设备在工程中按设计要求发挥效用，需净水设备参数做要求。

塔前式净水工艺选择为:原水—浸没式超滤膜设备—清水池—管网;塔后式净水工艺选择为:原水—清水池—超滤膜设备—管网。塔前式净水设备工艺超滤设备对原水进水没有压力要求，只要原水能自流到超滤膜设备内即可。工艺对于原水浊度要求为≤500 NTU。超滤膜产品的孔径必须≤0.02 μm，平板膜平均过滤孔径小于0.04 μm，超滤膜组件出水浑浊度应小于0.3 NTU。

2.6 工程量

本工程供水分片需在村庄附近布置1 个净水站，每个净水站均布置1 座设备房或围墙围闭，水厂内布置一台集装箱式超滤设备，一座的100 m3～150 m3清水池。来水在取水陂集水井内汇集后，经取水管送入沉砂池沉淀，沉砂池采用砖砌结构，长4.06 m，宽3.48 m，高1.5 m。沉砂池与清水池之间，采用过滤池对水体进行初步过滤。来水在沉砂池内预沉后，直接送入过滤池过滤，滤池采取慢滤形式的低浊度水净化工艺。经过处理后的水进入100 m3的清水池，清水池可以调节水量的变化并贮存消防用水。工程总共新建配水管网199.79 km。

3 结语

净水工艺应根据原水水质、设计供水规模、处理后水质要求，并参照相似条件已建水厂的运行管理经验，通过技术经济比较确定。农村集中式供水工程广泛采用一体化净水设备工艺，严格按照工艺参数要求布设净水设备，可满足群众对健康饮水的要求。同时超滤膜净水工艺对水源要求低，抗堵塞能力强，膜使用寿命长，综合经济技术指标优异。本工程投入使用后，经肇庆市肇海水质检测有限公司检测，水质满足饮用水水质检测标准，可保障农村集中供水工程长期发挥效益，具有推广潜力。