第五章东北低温地区小城镇地下水源安全饮用示范水厂建设

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1目录第五章东北低温地区小城镇地下水源安全饮用示范水厂建设..............................25.1示范水厂概况.................................................................................................25.1.1示范水厂的自然环境............................................................................25.1.2老山头乡地下水质特征........................................................................35.1.3示范水厂供给........................................................................................45.2示范工程建设方案与示范水厂运行效果.....................................................45.1.1示范工程建设方案................................................................................45.1.2设计图纸................................................................................................55.1.3示范水厂运行效果................................................................................55.3示范水厂的饮用安全保障技术集成体系.....................................................55.3.1生物法除地下水中铁锰........................................................................65.3.2沸石吸附法除地下水中氟....................................................................75.3.3示范水厂技术集成................................................................................85.4示范水厂的饮用安全保障适用技术评估量化指标体系.............................85.4.1技术指标................................................................................................95.4.2经济指标................................................................................................95.4.3管理指标..............................................................................................105.4.4安全指标..............................................................................................105.5示范水厂的饮用安全保障适用技术推广、管理机制及相关配套政策推广方案.......................................................................................................................115.5.1技术推广方案......................................................................................115.5.2管理机制方案......................................................................................125.5.3政策推广方案......................................................................................132第五章东北低温地区小城镇地下水源安全饮用示范水厂建设5.1示范水厂概况5.1.1示范水厂的自然环境示范水厂位于黑龙江省大庆市大同区老山头乡。老山头乡地处大同区西南部,东是肇州县新福乡,西是太阳升镇,南是肇源县大兴乡,北是八井子乡。位于大庆市大同区20公里处,属于黑龙江省第一积温带下限,年无霜期平均142天,年积温2850摄氏度,年平均降雨量422mm左右,春季多风少雨,十年九旱。全乡现有6个行政村,40个自然屯。大同区地处松嫩平原中西部,东邻安达市昌德镇,南邻肇州县乐业乡和新福乡,西与西南与杜尔伯特蒙古族自治县和肇源县大兴乡接壤,北邻红岗区。全区总面积2412.8平方公里,占市区土地总面积的46.5%。大同区海拔高度在135米左右,是波状起伏的冲积平原,不仅有岗、平、洼三种地形。从总体看,西部有风积漫岗,东部为起伏不大的平地。岗地较为普遍,但分布最多的位于大同区西南部老山头乡。十一道黄土岗遍及全乡,其中最大的为老山头岗,长达15公里。35.1.2老山头乡地下水质特征大同区地处松嫩平原西部,地下水属太康水系,过去农民饮用水都是用“压管儿井”和“辘轳把”提上来的浅层地表水,大多铁锰超标,含氟率高,达不到国家农村饮用水标准。长期饮用这样的水直接的表现是牙齿发黄,氟骨病流行,严重威胁农民的身体健康。农村曾流传“三肇加安达,一口大黄牙”的顺口溜,就是对这一地区饮水不达标现象的真实写照。大庆市大同区地下水水质特点为碱度高,水温低(冬季1℃,夏季10℃),其中铁、锰、氟含量超标。地下水水质分析报告见表大同区区域部分水质指标统计表5-1。表5-1大同区区域部分水质指标统计表(单位mg/L)取样位置Fe2+Fe3+MnFNO3-NO2-NH4+八井子小林场屯1.80.480.130.792.530.0040.6林源镇常家围子1.360.20.161.122.460.0040.56双榆树新华村0.70.30.161.082.290.0040.2八井子正亚屯1.720.320.080.832.530.0040.44八井子王文学屯1.20.280.230.412.130.0040.82双榆树吕兴屯3.440.560.190.271.780.76林源西岗屯3.240.720.2311.750.26大同镇民生一屯9.081.241.20.712.660.84太阳升马营子0.680.160.740.482.350.02东太平东围子7.521.121.080.547.190.060.8大同镇四村三屯5.281.320.430.64.750.011.2老山头大姜家围子0.840.20.270.142.532.1群众张百灵屯2.60.680.50.332.260.8平桥徐家屯3.320.080.290.1412.551.9老山头李家屯0.80.320.110.712.661.2太阳升委什吐1.640.640.680.784.90.64双喜村富强屯50.640.270.641.750.4845.1.3示范水厂供给示范工程水厂建设在老山头乡,供给,,和三个乡2000人以及200头牲畜用水,人均用水量为45L/d,牲畜均用水量为45L/d。水厂每天供水量为100吨,主要去除地下水中铁、锰和氟。三个乡均已铺设供水管网,示范水厂将处理后的水直接供给到用户家里。5.2示范工程建设方案与示范水厂运行效果5.2.1示范工程建设方案示范工程水厂建设地点在老山头乡,水厂产水量为100t/d,主要去除地下水中的含量超标的铁、锰和氟,见表5-2大庆市大同区老山头地下水进出水水质指标。根据前期实验数据并结合文献资料进行综合比较,地下水中铁锰的去除选用生物法除铁锰法,采用沸石吸附法去除地下水中的氟,工艺流程图见图5-1。表5-2大庆市大同区老山头地下水进出水水质指标铁mg/L锰mg/L氟mg/L进水水质(实验数据)101.51.2生活饮用卫生标准0.30.11除铁锰设备除氟设备蓄水池供水进水再生设备反洗5图5-1工艺流程图示范水厂按照当地居民用水习惯,分早中晚三次供水,故需要建蓄水池。示范水厂在我国东北地区,冬季寒冷,为不影响水厂正常运行,示范水厂需要建保暖设施,且冬季房间内温度维持在10℃以上。以下为示范水厂需建造设施及其尺寸:1、保暖房设计:长10m,宽8米,高分别为4m,保暖房顶部在净水设备正上方设一承重横梁,放置手动葫芦,便于设备安放。2、设备尺寸:除铁锰设备尺寸长1m,宽1m,高2.26m,加上曝气管高2.42m;除氟设备尺寸长1m,宽1m,高2.26m;氯化铵和氯化铁溶液箱都是长1m,宽1m,高2m;设备总尺寸长2m,宽2m,高2.42m3、蓄水池设计:长6m,宽5m,高4.5m(其中入地高度为3m,地面高度1.5m),墙厚度0.3m,钢砼结构。5.2.2设计图纸详细内容参见附页的设计图纸。5.2.3示范水厂运行效果示范工程经过15天的培养和调试期,现已进入稳定期。处理水质水量都达到了用户要求。5.3示范水厂的饮用安全保障技术集成体系示范水厂主要针对铁锰氟的去除进行设计,集成了生物除铁锰技6术和沸石吸附除氟技术。5.3.1生物法除地下水中铁锰生物氧化法解决了自然氧化法、接触氧化法等常规技术中除锰难及工艺流程复杂等问题,进一步改善了除锰效果,降低工程投资及运行费用,在该领域有很好的发展前景。生物氧化原理:培养成熟的生物滤层内,存在着类似于污水处理当中的菌胶团的菌泥,菌泥是由滤料表面及滤料之间的缝隙存在的细菌和Fe(OH)3胶体物质形成的,它具有捕捉Fe3+的能力,具有很好的截污能力和透过性,并且结构形式较稳定。在生物氧化除铁除锰中,铁的氧化仍主要是化学氧化作用,锰的氧化则主要是铁细菌的生物氧化作用。生物氧化技术是以“生物固锰除锰机理”为核心的成套工程应用技术。该技术的关键在于能否在滤层内创造出适合铁、锰氧化细菌生存、繁殖的良好微环境,进而获得铁、锰氧化细菌数量的最大限度增殖与稳定。生物氧化法除铁除锰中地下水的pH适用范围为:6.5~7.5,一般在地下水中采取弱曝气就能达到要求。过度的曝气不仅造成能量浪费,还会抑制某些细菌的活性,产生负面影响,同时也会将使原水中大量的Fe2+在进入滤层前氧化成Fe3+,Fe3+絮凝体易堵塞滤层和穿透滤层,影响出水水质。工程上常用的曝气方式为跌水曝气和管道混合器曝气。7生物滤层除了对铁锰有很好的去除外,对地下水中其它物质(如有机物、氨氮等)也有一定的去除能力,铁、锰氧化细菌是生物除铁除锰滤层内的优势菌群且其大部分属于化能自养菌,CO2是它们细胞代谢的碳源,所以单纯地依靠溶解在水中的CO2就可以保证滤层对碳的需求。生物滤层内存在的异氧菌及兼性菌可将有机物作为能源物质并可对其吸附;存在的硝化细菌和亚硝化细菌会将氨氮转化为硝酸盐和亚硝酸盐,仅是氮的形态发生了转化,总量并没有减少。由于除铁除锰氧化细菌在贫营养条件下就能存活,所以地下水一般都能满足其营养需求。生物除铁除锰技术除了有处理效果好、问题少、投资省外,还有操作简单灵活、反冲洗水量少、污泥容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