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自来水厂原水的调蓄与水质控制

新闻来源:山东智信环保   发布时间:2016-08-12 10:00  点击:
我国的地表水厂多采用直接取水方式(原水取水后直接进入净水厂),只有一部分原水为长距离引水的自来水厂设置了前置调蓄池,设置的考虑因素主要是用于切换水源,以保证原水水量的供给,对水质控制的考虑较少。基于此,清华大学张晓健教授,从水质的角度,结合镇江市征润洲水源地原水水质安全保障工程,讨论了江河水源地表水厂设置前置调蓄池的意义和水质控制对策。
1     原水调蓄
水质波动对净水工艺的影响
水源水质波动性强是江河水源的基本特性,其对净水工艺的影响主要体现在以下方面:①缺少必要的水质监测时间,如人工监测的频率很难及时监测到水质突变;在线监测仪器存在较大的局限性——项目有限,费用高,易出现偏差,维护工作量大;受污染水团被发现时,往往已进入净水系统。②缺少必要的净水工艺调整时间,即没有调整净水工艺的研究时间、准备时间、运行过渡时间。水源突发污染就像一把悬吊在自来水厂之上的达摩克利斯剑。
原水调蓄的国外要求
欧美许多地方要求,以江河为水源的自来水厂,必须设置前置调蓄池,且调蓄时间一般在1天以上,长距离输水且有条件的(有水塘、湖库的)达1周、甚至1个月。
设置调蓄池的基本考虑因素
水量保证(对长距离输水)、水质保证、匹配水质日检频率、规避上游化学品泄漏的突发污染(接到通报后在污染峰流经期间停止取水)。
普遍实施——有峰谷电价的支持,夜间低电价时取水,白天高电价时不取或少取,实施有经济效益。
美国辛辛那提市水厂取水点上游 (俄亥俄河)的泄漏事故
美国辛辛那提市水厂(Richard MillerTreatment Plant):水厂平均供水52万m3/d(净水能力89万m3/d);水源俄亥俄河,取水能力为117万m3/d;斜管预沉池、可投加絮凝剂、粉末炭;调蓄池(预沉池)140万m3(平均停留3d);常规处理+活性炭池;调质(加液碱、聚磷酸盐)、加氯消毒、加氟;管道总长为4200km,供水面积为740km2,服务人口80万(含另一个6.5万m3/d地下水厂)。
设置原水调蓄水池的意义
把受污染的水团阻挡在自来水厂之前。
对比原有要求(不达标的自来水不得出厂进入配水管网),更为主动。
2   前置调蓄水池的水质控制功能
前置监测站点——为发现问题和应对决策提供时间。
规避短时突发污染——提供储备水量。
与应急备用水源联合调度——提供应急水源启动期的调度水量。
原水应急净化处理——与水厂内应急处理相配合,构成多级屏障。
原水水质改善——设置预处理净化措施,改善原水水质。
设置导试水厂——为水厂运行提供指导。
3     镇江市征润洲水源地原水水质安全保障工程
镇江市城市供水情况
水源:长江,通过外引河至内引河边的取水泵房。
净水厂:金西水厂(30万m3/d,常规处理工艺)和金山水厂(20万m3/d,深度处理工艺)。
应急水源:金山湖(景观水体),可用水量216万m3,应急状态下可供1周,2014年建成应急水源引换水管渠。
原有取水方式及存在的问题
取水方式:长江水经由长约300米的外引河通过箱式涵闸进入内引河,再由内引河经金西、金山水厂一级泵站提升进入水厂。水流从长江到水厂仅几十分钟。
存在时间:缺少水质预警时间;进厂水质不可控。
长江原水水质问题
总体呈II类水体水质,但因上游有大量的沿岸污染源和移动污染源,经常发生水质突发污染。
近年原水水质监测异常部分情况:
 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,原水检出邻苯二甲酸系列、二十七烷、甲基苯乙烯等。
 2012年2月3日,发生苯酚类物质污染,造成自来水异味事件。
 2014年1月10日,原水检出二硫化碳。
 2014年2月2日,原水检出苯。
 2014年3月30 日,原水检出苯、氯苯等。
 2014年11月14日,原水检出二氯乙烯。
 2015年9月4日,原水检出苯乙烯。
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质保障工程方案,即在长江中泓取水(长江横断面最大水深处取水),新建工程:顶管+岸边泵站;在上游4km处建立自来水公司的前置水质监测站(上游13km、6.5km处和水厂取水口已有环保的自动监测站);工程费用2.4亿(主要费用:顶管工程)。
工程目标:江心水质优于岸边水质;上游水质在线监测能够提供1小时的预警时间。
存在问题:江心取水水质改善有限;上游监测站的预警作用有限。
新的水源保障工程方案
2014年4月,经向清华大学张晓健教授咨询,形成了新的方案:充分利用征润洲现状地形,设置前置调蓄池,大幅度增加长江原水在水源地的停留时间,并设置水质监测、预处理和污染水排空设施,实现对自来水厂原水水质的预警与控制。工程设计规模为60万m3/d,工程总投资为8234万元。
具体措施如下:
① 建设前置调蓄池,由原内引河疏挖改建,高水位运行,容积40多万m3/d,原水停留时间12h以上,然后由原有的一泵站输送至水厂。
② 建设前置调蓄池的预处理设施(应急药剂投加装置、曝气吹脱装置等),可用于正常状态下的预处理和突发污染的应急处理。
③ 建设长江取水双向泵站,各种运行工况:正常运行时,长江水进入到调蓄池(长江高水位时自流进水,低水位时泵提升);如长江发生突发污染,双向泵房停止取水,用调蓄池中储存的原水供水厂,必要时开启金山湖应急备用水源;如污染水团已进入调蓄池,可向长江排回调蓄池中的污染水团:从双向泵房重力排放、应急备用水源顶推置换排放、双向泵房反向抽排。如长江水阶段持续性轻微污染,开启预处理设施,进行预处理。
④ 建设原水水质监测站,对长江进水进行检测,预警时间约半天。
⑤ 建设模拟水厂运行的导试水厂,规模3m3/d,可提前预知净水效果并进行工艺优化,用于指导水厂运行。
⑥ 建立健全上述工程设施相关配套的管理制度、工作机制和应急预案。
实施情况:2015年镇江市十项为民办实事项目之一。2014年11月18日开工,2015年12月底竣工投入使用。
调蓄池运行工况
① 长江正常水质:长江水进入到调蓄池(长江高水位时自流进水,低水位时泵提升),然后由一泵站提升到水厂。
② 长江原水发生轻微污染:开启调蓄池的预处理设施,进行预处理。
③ 长江原水发生突发污染:双向泵房停止取水,用调蓄池中储存的原水供水厂,必要时启用金山湖应急备用水源,并向长江排回调蓄池中的污染水团(从双向泵房重力排放、应急备用水源顶推置换排放、双向泵房反向抽排)。
长江取水口
设施:双向泵房、监测站、导试水厂、药剂投加系统 (从右向左)
长江取水双向泵站:4台泵:按2台双向泵、2台单向泵布置
双向泵:通过调整进出水闸板,可改变水流方向。
导试水厂
[工艺:预处理-混凝-沉淀-砂滤-臭氧-活性炭-消毒;Q=3m3/h(后段为2m3/h);流程时间为2h,可提前预知净水效果,并可进行工艺优化,用于指导水厂实际运行]
调蓄池
由原内引河疏挖改建,高水位运行,容积40多万m3,原水停留时间在12h以上,然后由原有的一泵站输送至水厂。
池长:约900m
水深:4~5.9m(正常水位5.4m)
(标高:池底为-1.90m,正常水位为3.50m,最高水位为4.00m,坝顶8.00m。土边坡为1:3)
池宽:水池底80m,水面113m(正常水位)
工程效果
通过镇江市征润洲水源水质保障工程的建设,实现了对水源突发污染的有效预警与原水水质调控,保证污染原水不进入水厂,显著提升了镇江市的饮用水安全保障水平。
对于江河水源水厂,如何进行应对水源突发污染能力的建设,该工程具有重要的示范意义。


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