农村乡镇中小型水厂的设计与工程实践

论文导读：根据农村用水及投资规模特点，通过对传统水处理构筑物的改进，特别是对重力无阀滤池的改造，克服了原重力无阀滤池投资大、单池过滤面积小、配水不均匀、冲洗频繁且不彻底等缺点，寻找了一种适用农村乡镇中小型水厂的处理工艺和设计方法，并应用于实际工程。结果表明：该给水处理工程具有结构简单、操作维护方便、出水水质良好、运行稳定、投资小且运行费用低的特点，为农村小型水厂的设计和改造提供了一种有效的方法。
关键词：中小型水厂，设计，工程实践

 

图1 给水处理工艺流程图 Fig. 1 Flow chart of water treatment process

1. 前言

水，是生命之源，是经济社会发展的命脉。据统计，到2000年底，中国农村仍有3.79亿人存在饮水困难或饮水不安全，占当时全国农村总人口的近40％。在我国，饮水安全是一个沉重的话题、一个艰巨的任务。论文大全，设计。如何尽快让这3亿多农民喝上安全水，成为中共中央、国务院和各级党委政府及人民群众的共同愿望。国家主席胡锦涛在2005年中央人口资源环境工作座谈会上明确提出要把“切实保护好饮用水源，让群众喝上放心水作为首要任务”。温家宝总理在政府工作报告中提出了“让人民群众喝上干净的水、呼吸清新的空气，有更好的工作和生活环境”的工作目标。因此，如何搞好农村乡镇中小型水厂的建设，确保农村人口的饮水安全，是各级政府工作当务之急，也是水务工作人员一项义不容辞的工作。

本人根据长期从事给水排水工程的教学和实践，总结传统水处理构筑物的特点，结合农村乡镇供水的实际情况加以改进，并在湖南省东部某乡镇用于实践，经过两年的运行实践，该工程运行稳定、效果很好，各项水质指标均达到我国饮用水水质标准。现予以介绍，以供参考之用。

2.工程概况

表1 水源水实测水质指标

Table1 The quality data of rawwater

湖南省东部某乡镇位于捞刀河畔，现有人口1.1万，近期设计用水量为4000m3/d，远期设计用水量为10000 m3/d，水源水取自捞刀河上游，经实地测量，水质较好，可以作为水源水（如表1所示）。根据水源、乡镇地形以及用水特点，并充分考虑到该工程的投资经费，经技术经济比较后，决定采用图1所示水处理工艺流程 [1-2]。

3.工艺说明及主要构筑物

图2 一泵站（取水泵站）实物图 Fig. 2 Real photo of raw water pump house

一泵站：一座，为节省投资，在靠近岸边河床上打一直径为Ф3000mm集水井，井里敷设一根Ф500的管子通向河中央（头部做防堵处理），以确保沽水期能取水，利用两台(一台备用)潜水泵取水，Q=200 m3/h，H=20m。实物如图2所示。

反应池：一座，采用竖井式栅条絮凝反应池，5500*3800*5000mm，与沉淀池合建。该类反应池具有絮凝效果好、水头损失小、絮凝时间较短的优点，竖井内的隔板和栅条均采用松木木质结构。主要设计参数：分18个竖井，前段过栅流速为0.29 m/s，中段过栅流速为0.23m/s，HRT12min.

图4 改进后的重力滤池实物 Fig. 4 Real photo of gravity filter after implement

沉淀池：一座，采用斜管沉淀池，5500*3800*5000mm。论文大全，设计。虽然平流式沉淀池具有结构简单、管理运行方便、出水水质稳定等优点，在大中型水厂中广泛应用，但在城镇的一些中、小型水厂使用存在如下两个问题[3]：①由于水量小，会使沉淀池外型呈狭长条形，不易进行水厂整个工艺流程的平面布置。如当水量规模为5000m3/d，沉淀时间取1h时，沉淀池宽度只需2m左右，而长度需近40m，再加上前端反应设备，长宽比则更大，一些受场地面积及厂区进出水管方向限制的小型水厂，无法采用。②难以和前端反应设备相街接。传统的平流式沉淀池和隔板反应池，二者在水力条件、工艺尺寸上相对协调，如水量过小、沉淀池宽度过窄，则隔板反应池难以设计和施工。因此采用生产能力较高，又节省占地面积的斜管沉淀池。主要设计参数：反应时间120min，表面负荷为2.5mm/s。

滤池：一座，采用改造后的重力无阀滤池，4500*4500*3500mm。考虑到用水量少，资金紧张，滤池暂建一座。此外，由于水源水质易受季节变化大，特别是在洪水期浊度很大；同时因传统重力无阀滤池配水不均匀、单池过滤面积小、冲洗频繁且不完全等缺点，对其进行了如下改进(见图3)：①改小阻力配水系统为大配水系统，使过滤和反冲洗配水均匀，并可增加单池面积；②去掉冲洗虹吸系统，改自动虹吸冲洗为人工阀门控制，可节省水厂自用水；③省去了冲洗水箱，冲洗水来自清水池，这样一方面可确保滤料冲洗干净，这在浊度高的洪水期尤其重要；二是水质不易受到污染；三是可以节省投资；④利用改变安装在冲洗虹吸管上的冲洗阀门7的高度和开启度，可以调节冲洗水头和冲洗水量，以充分满足冲洗效果。

图3. 改进后的重力滤池 Fig. 3 The gravity filter after implement

工作过程：打开进水阀门2和清水管阀门10，关闭冲洗阀门7，来自沉淀池的水由进水管3注入滤池，经滤料层过滤后，汇集到配水总管9，再由清水管1流入清水池；随着过滤过程的进行，滤料层阻力越来越大，滤池水位也随着慢慢上升至排气管5(为了便于观察水位高低，排气管5上的阀门6的上端采用透明钢化玻璃管)，根据水位的上升高度，确定是否需要冲洗。论文大全，设计。论文大全，设计。

反冲洗过程：当排气管5水位达到一定高度时，需要进行反冲洗。关闭进水阀2和排气阀6，此时冲洗管虹吸条件已形成，缓慢打开冲洗阀7，即反冲洗开始，可以根据冲洗水的颜色确定反冲洗过程是否完成。

消毒：采用ClO2消毒，ClO2发生器一台。虽然氯气消毒具有价格低的优点，但存在以下缺点：①氯气是一种剧毒物品，若管理不善或使用不当，将会对人和设备造成恶性伤害；②需要使用压力容器及管道，如果使用不慎或其中杂质（三氯化氮）含量过高，及易产生爆炸；③氯气分子容易和水中的微量有机物反应，产生致癌物质―卤代有机物。如：三氯甲烷、四氯化碳、卤乙酸等；④液氯投加需要专门的设备，投资高。

二氧化氯是强氧化剂，杀菌速度快，不会在水中形成大量三氯甲烷、四氯化碳、卤乙酸等致癌物质，杀菌效果比氯气消毒剂强，又无氯的气味和刺激性，而且能破坏水中的酚类化合物、铁化物、藻类，从而除臭、除味效果好，对设备无腐蚀作用[4]。ClO2用量为2.0~3.0mg/L，管网中ClO2残余留量为0.2mg/L。

清水池：二座，2*1000m3。建设两个清水池，主要考虑到农村用水的不均匀性，以及水处理设备的维修和供电的连续性等问题，同时也考虑到因节省投资而只采用一套水处理设备所带来的不足。论文大全，设计。

4. 结束语

该给水工程特别对重力无阀滤池改造，获得了非常好的效果，工程竣工后经过两年多的正常运行以来，系统运行稳定、安全可靠、管理维护简单方便，处理效果显著，出水水质良好且稳定，经卫生局检测部门的定期和不定期抽检，出水浊度<1NUT，pH=7.1，管网中ClO2残余留量为0.19mg/L，其它各项水质指标均已达到我国《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）标准，满足了用户的需求，并取得较好的经济效益。论文大全，设计。为农村小型水厂的设计和改造提供了一种有效的方法。

参考文献
[1]北京市市政工程设计研究院.给水排水设计手册(第3册)城镇给水(第二版)[M]. 北京:中国建筑工业出版社,2004
[2]聂梅生.水工业工程设计手册:水资源及给水处理[M].北京:中国建筑工业出版社, 2001
[3]李瑛霞,钱学武.型水厂中平流式沉淀池的改进和应用[J],中国给水排水，2005,Vol.11No.5,42~43
[4]张清文,蒋励,何友兰.二氧化氯的性质及用于对水消毒的优点[J]. 中国消毒学杂志.2000,Vol.17,No.4,220-221