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      自來水廠原水的調蓄與水質控制

      作者:admin 瀏覽 247 發布時間 2019-12-12

       

      原創 2016-08-11 張曉健 清華大學 中國給水排水



      編者按


      我國的地表水廠多采用直接取水方式(原水取水后直接進入凈水廠),只有一部分原水為長距離引水的自來水廠設置了前置調蓄池,設置的考慮因素主要是用于切換水源,以保證原水水量的供給,對水質控制的考慮較少?;诖?,清華大學張曉健教授,從水質的角度,結合鎮江市征潤洲水源地原水水質安全保障工程,討論了江河水源地表水廠設置前置調蓄池的意義和水質控制對策。


      1     原水調蓄


      水質波動對凈水工藝的影響



      水源水質波動性強是江河水源的基本特性,其對凈水工藝的影響主要體現在以下方面:①缺少必要的水質監測時間,如人工監測的頻率很難及時監測到水質突變;在線監測儀器存在較大的局限性——項目有限,費用高,易出現偏差,維護工作量大;受污染水團被發現時,往往已進入凈水系統。②缺少必要的凈水工藝調整時間,即沒有調整凈水工藝的研究時間、準備時間、運行過渡時間。水源突發污染就像一把懸吊在自來水廠之上的達摩克利斯劍。


      原水調蓄的國外要求


      歐美許多地方要求,以江河為水源的自來水廠,必須設置前置調蓄池,且調蓄時間一般在1天以上,長距離輸水且有條件的(有水塘、湖庫的)達1周、甚至1個月。


      設置調蓄池的基本考慮因素


      水量保證(對長距離輸水)、水質保證、匹配水質日檢頻率、規避上游化學品泄漏的突發污染(接到通報后在污染峰流經期間停止取水)。



      普遍實施——有峰谷電價的支持,夜間低電價時取水,白天高電價時不取或少取,實施有經濟效益。



      美國辛辛那提市水廠取水點上游 (俄亥俄河)的泄漏事故



      美國辛辛那提市水廠(Richard MillerTreatment Plant):水廠平均供水52萬m3/d(凈水能力89萬m3/d);水源俄亥俄河,取水能力為117萬m3/d;斜管預沉池、可投加絮凝劑、粉末炭;調蓄池(預沉池)140萬m3(平均停留3d);常規處理+活性炭池;調質(加液堿、聚磷酸鹽)、加氯消毒、加氟;管道總長為4200km,供水面積為740km2,服務人口80萬(含另一個6.5萬m3/d地下水廠)。




      設置原水調蓄水池的意義


      把受污染的水團阻擋在自來水廠之前。


      對比原有要求(不達標的自來水不得出廠進入配水管網),更為主動。


      2   前置調蓄水池的水質控制功能


      前置監測站點——為發現問題和應對決策提供時間。


      規避短時突發污染——提供儲備水量。


      與應急備用水源聯合調度——提供應急水源啟動期的調度水量。


      原水應急凈化處理——與水廠內應急處理相配合,構成多級屏障。


      原水水質改善——設置預處理凈化措施,改善原水水質。


      設置導試水廠——為水廠運行提供指導。


      3     鎮江市征潤洲水源地原水水質安全保障工程


      鎮江市城市供水情況



      水源:長江,通過外引河至內引河邊的取水泵房。



      凈水廠:金西水廠(30萬m3/d,常規處理工藝)和金山水廠(20萬m3/d,深度處理工藝)。



      應急水源:金山湖(景觀水體),可用水量216萬m3,應急狀態下可供1周,2014年建成應急水源引換水管渠。




      原有取水方式及存在的問題


      取水方式:長江水經由長約300米的外引河通過箱式涵閘進入內引河,再由內引河經金西、金山水廠一級泵站提升進入水廠。水流從長江到水廠僅幾十分鐘。



      存在時間:缺少水質預警時間;進廠水質不可控。



      長江原水水質問題



      總體呈II類水體水質,但因上游有大量的沿岸污染源和移動污染源,經常發生水質突發污染。


      近年原水水質監測異常部分情況:


      2006年9月,上游江段燃料油污染。


      2008年4月,上游江段柴油污染。


      2009年12月,原水檢出鄰苯二甲酸系列、二十七烷、甲基苯乙烯等。


      2012年2月3日,發生苯酚類物質污染,造成自來水異味事件。


      2014年1月10日,原水檢出二硫化碳。


      2014年2月2日,原水檢出苯。


      2014年3月30 日,原水檢出苯、氯苯等。


      2014年11月14日,原水檢出二氯乙烯。


      2015年9月4日,原水檢出苯乙烯。


      原定的水源保障工程方案


      2014年初,市政府提出了供水水源水質保障工程方案,即在長江中泓取水(長江橫斷面***大水深處取水),新建工程:頂管+岸邊泵站;在上游4km處建立自來水公司的前置水質監測站(上游13km、6.5km處和水廠取水口已有環保的自動監測站);工程費用2.4億(主要費用:頂管工程)。



      工程目標:江心水質優于岸邊水質;上游水質在線監測能夠提供1小時的預警時間。



      存在問題:江心取水水質改善有限;上游監測站的預警作用有限。


      新的水源保障工程方案


      2014年4月,經向清華大學張曉健教授咨詢,形成了新的方案:充分利用征潤洲現狀地形,設置前置調蓄池,大幅度增加長江原水在水源地的停留時間,并設置水質監測、預處理和污染水排空設施,實現對自來水廠原水水質的預警與控制。工程設計規模為60萬m3/d,工程總投資為8234萬元。



      具體措施如下:


      ① 建設前置調蓄池,由原內引河疏挖改建,高水位運行,容積40多萬m3/d,原水停留時間12h以上,然后由原有的一泵站輸送至水廠。


      ② 建設前置調蓄池的預處理設施(應急藥劑投加裝置、曝氣吹脫裝置等),可用于正常狀態下的預處理和突發污染的應急處理。


      ③ 建設長江取水雙向泵站,各種運行工況:正常運行時,長江水進入到調蓄池(長江高水位時自流進水,低水位時泵提升);如長江發生突發污染,雙向泵房停止取水,用調蓄池中儲存的原水供水廠,必要時開啟金山湖應急備用水源;如污染水團已進入調蓄池,可向長江排回調蓄池中的污染水團:從雙向泵房重力排放、應急備用水源頂推置換排放、雙向泵房反向抽排。如長江水階段持續性輕微污染,開啟預處理設施,進行預處理。


      ④ 建設原水水質監測站,對長江進水進行檢測,預警時間約半天。


      ⑤ 建設模擬水廠運行的導試水廠,規模3m3/d,可提前預知凈水效果并進行工藝優化,用于指導水廠運行。


      ⑥ 建立健全上述工程設施相關配套的管理制度、工作機制和應急預案。



      實施情況:2015年鎮江市十項為民辦實事項目之一。2014年11月18日開工,2015年12月底竣工投入使用。



      工程全景圖





      調蓄池運行工況


      ① 長江正常水質:長江水進入到調蓄池(長江高水位時自流進水,低水位時泵提升),然后由一泵站提升到水廠。



      ② 長江原水發生輕微污染:開啟調蓄池的預處理設施,進行預處理。



      ③ 長江原水發生突發污染:雙向泵房停止取水,用調蓄池中儲存的原水供水廠,必要時啟用金山湖應急備用水源,并向長江排回調蓄池中的污染水團(從雙向泵房重力排放、應急備用水源頂推置換排放、雙向泵房反向抽排)。



      長江取水口



      設施:雙向泵房、監測站、導試水廠、藥劑投加系統 (從右向左)



      長江取水雙向泵站:4臺泵:按2臺雙向泵、2臺單向泵布置



      雙向泵:通過調整進出水閘板,可改變水流方向。



      取水泵



      水質在線監測儀




      化驗室




      導試水廠


      [工藝:預處理-混凝-沉淀-砂濾-臭氧-活性炭-消毒;Q=3m3/h(后段為2m3/h);流程時間為2h,可提前預知凈水效果,并可進行工藝優化,用于指導水廠實際運行]




      導試水廠單元設備與在線水質監測儀



      導試水廠加藥系統




      調蓄池


      由原內引河疏挖改建,高水位運行,容積40多萬m3,原水停留時間在12h以上,然后由原有的一泵站輸送至水廠。


      池長:約900m


      水深:4~5.9m(正常水位5.4m)


      (標高:池底為-1.90m,正常水位為3.50m,***高水位為4.00m,壩頂8.00m。土邊坡為1:3)


      池寬:水池底80m,水面113m(正常水位)



      導流墻(鋼砼柱+PE膜)



      導流墻施工(鋼砼柱+PE膜)



      曝氣吹脫(安裝區域)



      曝氣頭組件



      曝氣吹脫(正在安裝)




      工程效果


      通過鎮江市征潤洲水源水質保障工程的建設,實現了對水源突發污染的有效預警與原水水質調控,保證污染原水不進入水廠,顯著提升了鎮江市的飲用水安全保障水平。



      對于江河水源水廠,如何進行應對水源突發污染能力的建設,該工程具有重要的示范意義。


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