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西非加纳某净水厂工程净水工艺方案比选

2016-05-23丁涛吴梅

科技视界 2016年11期
关键词:方案比选西非

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]

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