西非某自来水厂沉淀工艺方案比较
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摘要：本文结合加纳某水厂实际情况，阐述了三种典型沉淀池的沉淀工艺流程及技术特点。同时比较三种方案的优缺点，根据本工程实际情况选择对应的最终设计方案，为工程能够按时完工奠定了基础。同时，为今后该地区常规水处理工艺的选择和升级改造，达到欧共体理事会关于生活饮用水水质的条例要求提供了技术和工艺方面的支持。
关键词：斜板加强平流式沉淀池；泥渣回流高负荷澄清池；泥渣回流低负荷澄清池；工艺比选
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
0 前言
水问题已经成为世界经济可持续发展的制约因素，正在高速发展中的西非各国也遇到严峻的水资源问题。加纳虽然加纳水资源极其丰富，但是为了片面追求发展，水资源已被滥用。某水厂位于加纳东南部，主要为周围的200万常住人口供应自来水。结合当地居民的人口增长率，此工程主要是扩建该水厂水的水处理能力，使之可以解决2030年前城市供水不足的形势。
自来水厂的主要处理工艺包括混合、反应、沉淀、过滤和消毒五个过程。现代自来水处理工艺一般在沉淀池即可完成以上所有步骤。本文主要对该扩建的自来水厂的沉淀池工艺选择进行探讨。
1工艺要求
1.1进水水质指标
根据本工程水库现有水质监测资料的水温和水质参数考虑，原水属于高温、低浊、有机微污染、偏酸性水。因此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，同时考虑采用物理、化学手段去除微污染、脱除CO2，通过化学药剂调节碱度、PH值，使经过处理后的水的质量指标符合所选用标准的饮用水水质标准。
1.2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。水厂扩建工程的沉淀池部分建筑物如下图1所示。
图1 沉淀池外观
根据加纳国家采用的行业规范对进水水质指标与出水水质的要求，有如下三种沉淀（澄清）工艺（见表1）可供选择。
表1净水厂不同处理工艺方案比较
（1）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。
（2）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。
（3）泥渣回流低负荷澄清池
该工艺为前水厂处理工艺，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。
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。
采用不同处理工艺的处理结果如下表2所示。
表2净水厂不同处理工艺结果比较
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。为适应高温低浊水处理运行工况，已考虑了泥渣回流增效措施。
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。通过泥渣回流捕捉、加强的絮凝及沉淀作用，使絮凝沉淀效果急剧加强。沉淀区采用大池深设计，又设有污泥浓缩机，这样使沉降污泥浓缩至含水率达到95％左右。
方案三采用之前水厂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不同工艺的比较和选择
方案一工艺运行稳定可靠，管理简单方便，技术成熟，在中国的工程实例均能取得较好的出水水质，运行成本较低。但该方案在西非暂无实际经验，考虑客户对水厂沉淀池运行需稳定可靠的要求，不考虑该工艺。
方案二水力负荷得到极大提高，可适应短时间高浊度原水。出水水质极佳，更适用于低浊水处理，土建体积较小，工程投资较低。但是运行较为复杂，对运行管理人员的专业要求较高，需对相关技术人员进行专业的培训，不能及时有效地应对有可能出现的突况。
方案三的沉淀区采用大池深设计，又设有刮泥机，这样使沉降污泥浓缩至含水率达到97％左右，较为适用于设有水库的低浊水处理。该方案在西非有较多的优势：应用广泛；投资少；运行简单方便；运行管理费用及能耗较低；对从业人员的专业要求低；可改造升级的能力高。
确定一个工艺方案，是在满足基本需求的前提下，选择的工艺能够较好地适应当地的实际情况，如水质水量变化、经济发展速度、社会文化水平等。只有这样才能使自来水厂不但能够迅速建成，还能较好的运行下去，给当地的居民生活提供必要的保障。根据加纳的工程实际情况及运行操作便利性的要求，采取第三方案作为设计方案，即泥渣回流低负荷澄清池。该方案能够以较少的投资、较低的运营人员要求以较短的工期内实现有效生产，实现水厂扩建沉淀工艺的全面优化和处理能力的整体提升。
此工艺方案的选择，得出相对满意的结论，为该地区今后水厂沉淀池沉淀工艺的选择提供了参考。
参考文献：
[1] 赵荣；平流式沉淀池优化设计研究[D];天津大学;2007年
[2] 严煦世主编，中国建筑工业出版社。1995.给水排水工程快速设计手册
[3] 蒋力；水力循环澄清池的技术改造[J];净水技术;2004年03期
[4] 吴根林；水力循环澄清池改造为高效澄清池[J];铁道标准设计;1994年03期
作者简介：杜剑威(1986-)， 浙江金华人，硕士，现从事水利水电工程监理工作。