供水与废水处理技术

供水与废水处理技术（精选7篇）

供水与废水处理技术 篇1

农村饮水安全工程建设已进入第7个年头。实践表明, 在构建“以集中供水为主, 联户供水为辅, 分散供水为补充”的农村饮水安全供水体系的建设进程中, 规模化集中供水代表了农村饮水安全的发展方向, 但实践和现实同样昭示我们, 联户工程 (又称小集中) 和分户供水 (以下统称为“分散供水”) 工程也发挥了不可替代的重要补充作用。特别是在部分偏远、居住极为分散的山区、半山区, 饮水不安全人口往往以以分散供水方式解决为主。水利部陈雷部长在2011年全国农村水利工作会议上明确提出, “力争到2020年, 全国农村集中供水覆盖率达到80%”。可见, 在现阶段 (2020年以前) , 我国农村分散供水仍是必不可少的, 并且在现阶段会占有相当大的比例;而小集中和分散供水 (本文包括供水规模在500户或2 000人或200 t/d以下的家庭和联户供水) 的合计比例会更大。与集中供水相比, 农村分散供水面临着更多的困难和挑战。本文从关注农村分散供水水质安全角度出发, 对农村分散供水的净化与杀菌技术的选择作一些分析和比较, 在此基础上, 又根据多年从事农村分散供水设备研发的体会, 对农村分散供水的净化与杀菌技术的选择作一些较深入的分析和比较, 并对几种特殊的情况作了一些针对性分析, 提出了一些建议。

1 农村分散供水面临的主要挑战

与规模化集中供水相比, 农村分散供水面临的困难和挑战主要表现在:

(1) 源水可选择面较窄、源水水质普遍较差。与集中供水不同, 分散供水的受益户一般是1户或几户, 受益区较小, 其水源选择余地也相应很窄很小。因此, 分散供水的水源水一般都低于国家规定的生活饮用水的水源标准 (甚至多是微污染水, 特别是分户水源往往受生活污染) , 并且受季节和降水影响, 水质差别很大。

(2) 建设条件更差, 饮水水质多数不达标。实施分散供水的区域大多是居民居住分散的山区、半山区, 受自然地理环境和社会经济发展滞后的影响, 一般经济条件、交通条件、供电设施、居民的文化程度等都要差一些。由于缺乏净化和消毒工艺, 往往饮水水质难以达标, 饮水安全性下降, 影响群众身体健康。

(3) 净水和杀菌设备技术难度大。规模化集中供水大多采用工程措施来解决, 其净化技术和设施都已经十分成熟和配套;分散供水一般需要采用净水设备来解决, 现有净水和杀菌技术的设备化却面临成本、普适性、可维护性、可运输性等多方面的挑战, 特别是400 L/d～50 t/d之间净水和杀菌设备。受人均投资额的限制, 目前, 我国进入这一领域的设备厂家很少, 可选择的设备也不多。因此, 进行分散供水工程设计时, 需要同时考虑现有设备情况。

(4) 运行管理更困难。分散供水的规模很小, 大部分工程不计收水费 (单户工程村民自建自管自用不需收水费) 。即使计收水费的部分工程其所收的水费大多都不够一个管理人员的工资开支, 因此, 难以建立规范有效的管理。这对分散供水运行管理提出了更大的挑战。

(5) 投资和运行成本都更高。源水水质差、建设条件差、净化和杀菌设备成本高等因素都是使分散供水成本增加的原因。

总之, 与大型集中供水相比, 农村小集中和分散 (户) 供水在水源、工程设计、建设、运营管理等方面都要复杂一些, 在可维护性上要求更高一些。在我国农村饮水安全按人均成本控制的情况下, 小集中和分散供水的净化和杀菌设备显得比大型集中供水设备更富有挑战性, 不仅需要厂家采用新的结构技术和控制技术, 也需要用户在工程设计时就考虑设备选型的可行性。

2 农村分散供水的净化技术与设备

农村分散供水的这些特殊性和复杂性, 使其净化和杀菌设备的研制具有更大的挑战性。短期内期望在水处理原创技术方面有重大突破是困难的, 可能的是在结构设计和控制方面采用新的方法和技术。目前农村饮水安全采用人均投资的控制模式, 并没有对分散供水适当增加人均投资, 使得农村分散供水净化和杀菌设备的选择余地不及大型集中供水。下面分析目前几种适用的净化设备。

2.1 一体化净水设备

一般, 一体化净水器指根据建设部CJ3026-1994标准确定的、将絮凝-沉淀 (澄清) -过滤3个净化过程组合在一体的净水设备。该标准实施已经近20 a, 有关技术和设备已相当成熟、稳定和普及。但传统的重力式一体化净水器大多采用立式圆桶结构, 受结构限制, 其最小的产水量一般只能做到5 t/h, 最大产水量100 t/d。桶体大, 运输和维护 (如防锈等) 都不太方便。现有的一体化净水器出现了以下几个方面的发展方向。

(1) 初絮凝-过滤的一体化设备:

省掉了沉淀 (澄清) 过程, 当絮凝体还没有完全长大时就进行过滤, 适用于低浊度水。

(2) 自动化一体化净水器:

包括3个主要工艺过程的全自动和反冲洗、排泥、自动开停3个辅助过程的全自动。目前主要有两种控制方式, 一种是对大型一体化净水器, 采用电气控制, 但要使用大量的电控阀门, 成本很高;另一种是采用全水力控制 (或称无电全自动) , 它无需任何电动阀门, 因此成本低, 但目前只有20～200 t/d的产品。也有采用2种混合型, 或者部分自动化的, 如虹吸反冲洗一体化净水器等。

由于全自动一体化净水器可以全天候工作, 一般采用t/d作为主要造型参数;同时, 要求自流供水或对抽水泵进行相应的自动控制。这需要配套的设计。现在出了一种建立在手机信号基础上的无电水位控制器, 只需要配置电池就可以工作。这些为建立山上无电无人职守供水站奠定了基础, 这应该是今后农村供水发展的一个重要方向。

(3) 无过滤一体化净水器:

采用多重的混凝技术 (2A/4R混凝技术) , 再经过较长时间的沉淀, 出水不需过滤就可以直接达标[1]。其优点是设备轻巧, 很容易小型化、家庭化;同时源水普适性很强, 因加入空气, 既可以处理复杂的地表水, 也可以处理地下含铁水。缺点是间歇式产水, 产水量小, 只适用于家用和20 t/d的净水器。该技术为天然水净水设备的源水广谱化、小型化、可控化、低成本化开辟了途径。

(4) 组块化设计:

将反应、沉淀、过滤等分拆为若干 (一般为2～3个) 桶, 这样不仅使一体化净水器的运输重量大大降低, 有利于山区运输和组装。

2.2 生物慢滤技术

慢滤是以极低的滤速 (一般0.3 m/h以下) 和滤料表面形成的生物滤膜的截留和扫描作用实现对水中悬浮物和微生物的滤除效果[2]。生物慢滤在自流供水情况下不需要电力, 运行维护也不需要特别的技术, 因此投资少、运行成本低、维护简单。

但生物慢滤的缺点也很明显, 如要求的滤速大大低于水在滤料的自然沉降速度, 难以控制;对运行环境条件有较多的要求 (如需要阳光直接照射, 环境温度不能太低, 有自流的水源等条件) ;进水浊度不能太高;过滤面积太大 (为快滤的30倍左右) ;出水微生物指标不能直接达标;以及生物滤膜形成前, 水质有较大的波动等。这些因素会影响生物慢滤技术的使用。

慢滤一般采用工程措施, 一般只有10 t/d及以下的慢滤设备才有一定经济性。很多农户都有自己的砂滤装置, 但因不能控制滤速、维护体力大等, 影响了农民对慢滤的认知和家用慢滤设备的推广。现有一种家用慢滤装置, 采用可调速的滤速控制装置、变截面过滤和子母桶结构, 配置紫外线杀菌装置, 可使用单一均质滤料, 体积小巧, 出水全面达标。应该是一款农村分户供水和小城镇居民水质提高的理想设备。

2.3 外压膜超滤技术

超滤技术是现在发展最快的水处理技术, 其原理是利用高分子滤膜上的微孔截留水中的大分子及以上物质。其运行的条件是有一定范围的水压。超滤有结构简单、分离效率高、出水水质稳定、环境节能、不再需要单独的消毒杀菌等优点, 已经在很多工业水处理、城市净水等领域得到了广泛的应用。特别是最近国内研发成功外压膜, 清洗更为方便, 在解决供水压力的情况, 应可望成为10 NTU以下的低浊度水和城镇居民保障提升的很好设备。但其需要经常反洗、替换费用高, 天然水中的藻类和胶质会使其微孔堵塞难以反洗而报废。因此, 在农村饮水安全中应用时一般需要一次预处理, 或与其他净水设备结合使用[4]。

2.4 无阀滤池技术

无阀滤池只采用过滤工艺, 其结构简单, 成本低, 适用低浊度水, 特别是环境保护比较好的、无雨季特征的山区山泉水和小溪水。

3 农村分散供水的消毒杀菌技术及设备

3.1 加药消毒

加药 (包括加氯和次氯酸钠等多种方式) 是我国普遍使用的生活饮用水消毒工艺, 特别是加氯。但氯是易曝物品, 采购、仓储和使用等管理均较复杂;药液一般需要现场配制, 投资大、运行成本高、而且需要专业人员管理;制药和加药装置较为复杂, 设备成本较高;运行成本包括电费、药剂和复杂的管理费用, 综合成本较高, 在农村分散供水中受到了很大的制约。另外, 加药改变了水的口感, 农民一般都难以接受。现有一种缓释加药装置, 采用固体药片, 加药时不用电, 管理和维护较为方便, 也是农村分散供水中一种实用设备。

3.2 紫外线杀菌

紫外线杀菌是利用253.7 nm波长的紫外线光对水中DNA的特殊杀灭能力来进行杀菌的。紫外线杀菌技术已经研制成功100多年, 得益于紫外线灯制造技术和电子控制技术的发展, 紫外线水处理杀菌技术和设备才得以开始在我国成熟和普及。目前, 我国已制定了紫外线灯和城市给排水中的紫外线杀菌的国家标准。不过, 农村分散供水的杀菌也有使用时间少, 工作间歇性很强特点。如果水流停止后紫外线灯长时间不关闭, 容易造成过热和高温, 从而可能导致塑料管软化甚至破裂等设备安全事故, 以及高温水烫伤人的人身安全事故;但如果水流停止后, 紫外线灯马上关闭, 不仅可能造成紫外线灯开关太频繁, 影响灯管及整流器的寿命, 而且使水流停止前瞬间进入紫外线杀菌管的水得不到足够的杀菌时间, 从而造成出水不能连续达标。目前, 有的公司采用“随需开启、延时关停”的控制功能, 不仅可以解决上述问题, 而且可以帮助用户节省电耗, 延长紫外线灯管的寿命。

总的来看, 与加氯消毒相比, 紫外线杀菌具有投资少、运行成本低、运行管理方便、不改变水的口感等优点, 缺点是没有持续杀菌能力, 因此在大型集中供水中不宜单独使用。根据水利部和卫生部组织研究和宣布的意见, 对农村分散供水中, 应可以全面推广使用带“随需开启、延时关停”控制功能的紫外线杀菌装置, 并且使用紫外线杀菌时不需要再检测余氯指标。

应该注意, 紫外线杀菌的效果随环境温度变化很大, 严重结冰还可能使石英套管被挤压破裂, 从而使紫外线灯管损坏。因此, 在寒冷地区使用紫外线杀菌器时, 应注意保温, 可以采用地埋式机柜等措施。

3.3 臭氧消毒

臭氧消毒也有成熟设备, 其消毒杀菌效果也很好, 但其投资和运行成本均较好, 并且消毒需要一定的时间, 目前在农村供水中也有一定的应用。

4 对农村小集中及分散供水几个问题的讨论

(1) 1 000元以下的家用净化杀菌设备。

由于现行投资限制, 要求农村分户净化杀菌设备的价格宜在1 000元/套以下。与城市家用净水设备相比, 农村分户水源更差、更复杂;不仅要净化而且要杀菌;且要求使用维护更为简单方便、运行成本更低, 因此, 要研制1 000元/套以下的农村分户净化和杀菌设备是水处理行业的一个挑战。经过几年的努力, 1 000元/套以下的农村分户净化和杀菌设备已经研制成功, 并且已经过两年以上的数千套使用检验, 形成了系列化的、适用不同源水的家用净化杀菌设备。如表1所示。

(2) (无电) 无人值守水厂。

现在建一个水厂都要建相应生活、管理和交通设施, 这些投资占整个水厂投资的很高比例, 甚至高于净水和杀菌设备的投资;运行管理费也非常高。国外的小型水厂一般都采用无人值守形式, 只需要一人定期巡检即可。我国小型集中水厂也可以采用。

从技术上看, 无人值守的水厂需要全自动 (甚至无电全自动) 净化和杀菌设备、自动水位控制器、适当的安全设施及监控设备、运行监控及报警设备的组合。一体化净水器要实现全自动运行, 不仅要解决加药-絮凝-沉淀-过滤几个主要工序的全自动, 而且要实现反洗、排泥和开启关停等辅助工序的自动控制。目前, 电控的全自动净水器已经有多个厂家生产, 无电的全自动净水器 (全水力) 也已经出现。消毒杀菌设备一般都是电控自动的 (加药工作除外) ;也有不用市电的, 如缓释加药装置、太阳能供电的小型紫外线杀菌器等。总的来看, 国内已有实施无人值守 (甚至无电无人值守) 水厂的技术条件。由于无人值守水厂可以大大降低一次性投资和2/3左右的运行成本, 如果能适当调整投资体制, (无电) 无人值守水厂应能得到很好地发展。

(3) 常备水源与应急备用水源问题。

现在绝大多数农村家庭都有分户水源, 其水源保障率和源水水质大多达不到农村饮水安全要求。很多地方都弃用分户水源而改用从远处引水建立集中供水站 (厂) , 不仅投资大, 而且农户仍大量采用自己的分户水源 (井) , 饮用水安全并没有得到真正保障, 同时集中供水厂因达不到设计的用水量, 成为供水单位亏损面大的重要原因之一。目前, 1 000元以下的分户净水和杀菌设备已经成熟, 在这种情况下, 对山区或半山区农村居民在现阶段仍可采用以分户供水为常备水源方案为宜。镇区或平坝中心村镇的集中供水站在山区、半山区遭遇特大干旱或其他严重自然灾害的情况下可以实施应急补源。这种方式省掉了集中净化设施和大量的配水管网建设、降低了蓄水池的容积和抽水家 (电) 泵的扬程, 还可以省掉不少的土建费用, 总体投资还会更低一些。而且净水设备和杀菌装置的普遍入户推广使用从根本上保障了农村分散居民的饮水水质安全。

摘要：与大型集中供水相比, 农村小集中和分散 (户) 供水在水源、工程设计、建设、运营管理等方面都要复杂一些, 在可维护性上要求更高一些。在我国农村饮水安全按人均成本控制的情况下, 小集中和分散供水的净化和杀菌设备显得比大型集中供水设备更富有挑战性, 不仅需要厂家采用新的结构技术和控制技术, 也需要用户在工程设计时就考虑设备选型的可行性。分析了我国设备市场上现有的几种适宜农村小集中和分散供水的净化和杀菌设备, 并对几种特殊的情况作了一些针对性分析, 提出了一些建议。

关键词：分散供水,农村饮水安全,设备选型

参考文献

[1]孙长贵, 鄂学礼, 孙晓云.无过滤净水技术及其在农村分散供水中的应用[J].中国水利, 2010, (19) .

[2]刘玲花, 周怀东, 李文奇.生物慢滤技术的应用与发展[J].中国农村水利水电, 2004, (6) .

[3]晏明全.微污染饮用水源强化混凝技术试验研究[C]∥中国水利水电科学研究院.中国农村饮水安全科技新进展, 2009-09.

[4]张伟.超滤技术及其在农村饮用水处理中的应用前景[C]∥中国水利水电科学研究所院.中国农村饮水安全科技新进展, 2009-09.

探讨叠压供水系统技术与改进 篇2

关键词：叠压供水；优点；加压设备；发展

由于供水水压不足，市政给水管网中普遍设置二次加压给水设施，以满足终端用户的用水要求。目前，二次加压给水设施主要有三种类型，一种为：地面贮水池→加压水泵→高位水箱→用户，其特点是设有水池、加压水泵及水箱，有一定的调节储量，水泵运行工况稳定，供水安全性较高；缺点是水泵吸水不能利用市政管网的自由水头，造成较大的浪费，设置水池及水箱也需定期清洗维护，对用水卫生不利。第二种类型为较早的叠压供水系统：市政管网→叠压供水设备→用户，其特点是水泵直接从管网吸水，可利用管网的自由水头节约电耗，水泵流量可自动调节以适应用户用水量的不断变化，用水不经过水池及水箱，水质不易受到污染，但这种叠压设备即便经过精确的计算也极易使市政管网形成负压，如周边有利用直接市政压力供水的用户，用水会受到影响。第三种类型为较早的叠压供水系统的改良版：市政管网→地面贮水池→叠压供水设备→用户，市政管网与用户旁通连接，同时设置压力传感器和电动阀门。其特点是利用管网的自由水头节约电耗，水泵流量可自动调节以适应用户用水量的不断变化，又不对管网产生负压；用水经过水池的水经常流动不易形成死水，水质不易污染。目前，二次加压给水设施以第一类设置水箱的居多，但目前已经处在淘汰的边缘。第二类加压供水设备对市政管网运行的影响相对复杂与多变，在实际使用过程中还存在一些限制。第三类加压供水设备虽然应用较晚，但基于其节能、卫生及对管网不产生负压等优点，近年在工程上得到越来越广泛的应用。本文就变频叠压供水设备（简称叠压供水设备）的发展，及应采取的技术措施进行分析与探讨。

一、叠压供水应用优势

（1）能源的充分利用：

叠压供水技术是通过利用高效节能方式进行综合保证，实现“自行加压”系统与市政供水管网旁通连接，确保在施工的过程中产生负压基础上进行分析确定和模式管理方式。相对于传统水泵加压，能节电约50%左右，确保其供应效率能够满足供水系统应用方式。

（2）方便安全管理，杜绝二次污染：

叠压供水技术取消屋顶水箱，设置泵前集水箱，集水箱与供水设备一起布置在专门的生活给水泵房内。泵房实行专人管理，对供水巡视检查、设备的控制操作、设备的维修保养等设置专门的管理制度。对浊度仪、余氯仪定期校准和更换药水，对水箱定期清洗。保证了用水系统的清洁性，避免了二次污染的产生和影响因素。

二、叠压供水的发展过程

节能减排是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择，而叠压供水设备的主要工作特点正是利用了市政管网的自由水头来进行叠压供水以实现节能的目的，因此具有重大意义，但应用起来还存在以下问题。

（1）与第一类设置屋顶水箱相比，第二类加压供水设施即早期的叠压供水系统的瞬时给水流量较大，容易导致市政管网较大的水压波动，影响周边用户的正常用水，甚至使管网出现负压，管网水质极易受到二次污染。

（2）早期的叠压供水设备通常配套有一个容积有限的缓冲罐，其作用就是当市政管网水压升高时作为承压水罐，反之管网水压下降到一定压力时作为开敞的常压水箱，以此来达到防止管网产生负压的目的。为此，生产厂家通常是在设备的吸水侧设置电接点压力表，根据市政管网水压的高低来控制吸水管上电控阀门的开关，即当管网水压低于设定值时电控阀门关闭，高于设定值时开启。笔者认为，使用电接点压力表是一种可靠性不高且易人为干扰的控制方式，用户可以随意调节设定值，自来水公司难以监控，因此，实际运行中难以做到不产生负压，推广应用也就有了一定的困难。

（3）早期的叠压供水设备的缓冲罐容积小，可以认为没有实质性的调节储量，对于市政管网为枝状管网供水的用户，这个问题显得更加突出；另一方面，当设置并充分发挥调节水箱（水池）的调节作用时，对市政管网在高峰用水期将有较大的调节作用，可以改善管网的高峰用水緊张状况，缓解管网高峰供水压力，有利于提高整个管网的运行效率。

（4）早期的叠压供水设备是以其高效节能与卫生的主要优点推向市场，但当在城市的市政管网中不加控制地采用时，总体很可能无法取得预期的节能效果。对于城市，市政管网具有最佳效益供水水压线，对于某一供水区域，市政管网的最佳效益供水水压线并不能保证安全供水，在设置了叠压供水设备的区域，只有当市政管网处于最佳效益供水水压线和叠压供水设备的运行工况点均同时处在高效区段内时，管网供水才能获得最高的经济运行效益。但实际情况是我国2/3以上的市政管网高峰期用水紧张，供需矛盾突出，导致实际供水水压线严重偏离最佳效益供水水压线，此时管网给水泵的运行工况点往往不会处在高效区段内，这样也就难以保证据此选择的叠压供水设备处于高效运行状态，节能的效果也就打了折扣。

三、技术改进途径

叠压供水设备的采用应该是节能的，对用户而言主要是考虑供水的安全可靠性，对城市自来水管理部门而言，重要的是不能影响其它用户的水压，还要方便管理，因此，第三类供水加压设施-新型的叠压供水方案就诞生了：

（1）合理设置调节水箱。水箱容量宜根据最大设计小时用水量与平均设计小时用水量综合确定。

（2）应以周边用户要求的最低供水水压作为设定值（最不利层高+5 m水头，一般为自由水压0. 15～0. 2MPa）。正常情况下，管网水压下降到低于设定值时，不得直接从管网吸水，自动转换抽取调节水箱的水；管网水压上升到高于设定值时，自动恢复直接从管网吸水；必要时，调节水箱的进水时段自动避开管网用水高峰。

（3）设置双重安全措施，即任何情况下要求做到正压吸水，以确保用水卫生安全。正压水头宜考虑市政消防要求的最低供水水压，建议取5～10 m自由水头。

（4）调节水箱设进水流量控制装置，使水箱进水流量均匀，充分发挥水箱的调节作用。

四、改进的叠压供水设备应具备的特点

笔者经过认真研究，在满足上述技术要求的前提下完成了叠压供水设备的技术改进，与市场现有的相比，改进的叠压供水设备有以下优点：

（1）能将叠压供水设备的节能特点与市政管网的高效运行结合在一起，设备的运行能够自动适应市政管网用水高峰的变化情况，有利于缓解市政管网高峰供水压力。

（2）取消缓冲罐，代之以开式水箱，具有较低的生产成本。

（3）除叠压供水设备的出口水压采用电接点压力表控制外，其他水压及安全控制措施均采用水力全自动控制方式，简单可靠，使用寿命长，控制参数现场不可调，可实现全自动工作状态，且方便自来水公司核查管理。

五、结术语

供水与废水处理技术 篇3

现代城市埋地供水管网的爆管常有发生, 特别是大口径供水管爆管尤为频繁.供水管爆管严重影响了城市供水服务, 特别是DN400mm以上的大中型水管破裂, 往往导致道路交通中断, 地区水压骤降, 用户水量减小.而供水中断和派生出来的其他一些问题, 不但使经济上遭受损失, 而且社会影响也很大。因此, 城市给水管爆管已成为供水企业的一种隐患, 对安全供水、优质服务构成潜在的影响。为了及时处理爆管事故, 降低爆管发生频率, 弥补损失, 保证居民的正常生活和社会正常秩序, 提高安全供水、优化服务质量, 有必要对给水管道爆管原因进行分析, 提出预防爆管事故的措施和管理方法。

2 城市供水管道爆管概况

我市的城市给水管道中400mm及以上管径大部分以钢管、灰口铸铁管、球墨铸铁管、钢筋混凝土管为主, 根据南方某市2003～2008年5年内爆管次数统计 (如图1) 发现:钢管为402次, 占总爆管次数的48%;灰口铸铁管240次, 占总爆管次数的28%;钢筋混凝土管173次, 占总爆管次数的20%;球墨铸铁管仅为35次, 占总爆管次数的4%。从图1可知, 钢管的爆管次数约占到大口径给水管道的一半, 因此可知给水管道爆管与管道材质有着密切联系, 钢管虽然强度高、韧性好、可以承受较高内压, 但易腐蚀, 因出厂的水中需保持一定的余氯, 且水中可能还含有各种微量化学成分, 故易导致钢管腐蚀;同时, 由于管道周边土壤环境中的电腐蚀等因素也会造成钢管管壁变薄、强度降低, 使漏水和爆管的可能性进一步增加。

3 城市供水给水管道爆管原因分析

城市供水埋地管道寿命周期曲线如图2所示, 整个供水管段的寿命周期可分为3个阶段:第一个阶段是安装后的初期阶段, 此时爆管的原因主要是管道施工质量低和管道质量问题.此阶段爆管事故可能会不断出现, 然后被修复, 爆管频率逐渐下降.一旦系统通过了这段“童年时期”, 就进入了第二个阶段.第二阶段是管道的“成熟时期”, 此时管道的运行相对稳定.只是因为第三方介入或是过重的荷载造成偶然爆管, 此时爆管频率较低.第三个阶段是管道的“衰老时期”, 因为管道老化和退化, 此阶段爆管的频率大增.不是每一个管段都会经历这3个阶段, 并且各管所经历的每个阶段的长短也会不同, 这与管段具体的工作条件有关。埋地给水管道爆管的原因主要与以下几个方面有关。

3.1 管道的腐蚀问题

埋地给水管道受到腐蚀的因素是多方面的, 如敷设管道地区的土壤pH值, 草根树根会穿透一般涂层等[2]埋地给水管都会遇到腐蚀问题, 但是不同材质的管道抗腐蚀能力不同, 在400mm及以上管径的市政给水管道中所用管材中, 钢管的腐蚀问题最为突出, 下面主要以钢管为例来介绍腐蚀方面的问题。

钢管的防腐质量对其腐蚀问题有很大影响, 尤其是外防腐质量的好坏直接影响其使用寿命。现在国内钢管的外防腐主要做法是遮盖型, 对于钢管均要求为加强型或特加强型外防腐, 有部分地区推行阴极保护, 对于遮盖型的外防腐办法, 其涂料一般为石油沥青、环氧煤沥青等, 后者在低温时不易固化, 而且在现场焊口施工时问题更多, 原先曾用过氯磺化聚乙烯, 由于溶剂太多, 易生针孔, 抗击穿不合格, 部分地区明确不再使用。对于阴极保护其防腐效果比较好, 因钢管的管体遭受到腐蚀而发生漏水现象, 主要原因是电腐蚀, 因此, 在穿越铁道或高压电力电缆附近时, 要根据环境, 制定防止腐蚀的对策。另外, 因防腐涂层不好造成的小孔腐蚀也较多见, 这种腐蚀是指土壤中的金属体表面结构、环境等不同造成的局部电磁作用, 有时与异种金属的接触, 也会产生这种现象但是由于采用牺牲阳极的办法, 在日后运行中必须定期更换阳极, 增加了运行费用和工作量对于内壁的防腐处理, 一般采用的方法有3种:防腐涂料、树脂砂浆、水泥砂浆。3种办法都存在两个问题:防腐层与钢管的粘结强度问题, 由于水泥砂浆保护层是后期喷涂施工, 与钢管结合不好, 往往被外水或湿气渗入, 使钢管氧化锈蚀, 导致破断事故, 对于防腐涂料和树脂砂浆两种方法都要求钢管内表面完全除锈才能施工, 但这一点很难做到完好。因此锈点部分就造成了日后分层剥离的起源, 形成腐蚀和结垢;钢管绝大多数都是现场对焊施工, 在焊完后进行防腐, 只能是人工进行, 质量不易控制.而且, 对于直径较小的管, 由于人员无法进去施工, 就不再做防腐, 这样就造成了日后焊缝破坏的隐患.根据多次钢管的爆管事故分析, 这主要是焊缝质量不高或焊缝腐蚀造成的。

3.2 埋地给水管道沟槽开挖不符合规定

沟槽不合格的情况主要由于是个别地段的石头较多, 槽底严重不平并且有锋利的石头凸出.遇到这种情况, 按有关规定, 沟槽底部的石块应该清除并铺垫15cm以上的沙土, 然后才能铺设管道, 可施工人员不负责任或偷工减料, 不铺垫沙土或者象征性铺垫沙土, 就直接把管道铺设在石块上面, 当回填完毕通水运行后, 由于管道本身的重量、竖向土压力、管线上面的车辆荷载, 皆由管道底部一个或几个锋利凸起的石块支撑着, 使得应力过分集中, 管道极有可能会在这个点处磕伤破损并沿着这个点直线开裂, 这就是人们常说的“刻痕效应”.埋地给水管道通常穿过复杂的土 (石) 层地质构造, 其下部的土壤承力层 (地基) 要求能承受管道的管材、输送介质、支撑结构, 管道内力以及外界自然力等荷载作用。管道敷设对沟槽地基的要求是, 当地基为承载力较高的粘土、砂质粘土, 在地下水位较低时, 可将天然地基整平, 把管道直接铺设在未经扰动的原土上;对于松软, 甚至是淤泥、流砂地基, 则必须进行适当的地基处理。但这些问题在实际工程中往往被忽视, 由于对需要处理的沟槽地基, 不作处理或处理不当, 铺设后的管道地基受到各种荷载的作用及地下水位升降的变化影响, 都可能造成地基不均匀沉陷, 使得接口漏水;同时不均匀沉降引起纵向弯曲应力, 导致管道受力不均匀, 造成纵向、横向裂缝, 甚至断裂.即便是对变形适应性较好的柔性接口, 局部不均匀沉陷差较大时, 使得接口的弯转变形超过了其允许弯转量, 也将导致接口漏水以往对于接口漏水大都认为是工人操作不慎, 对地基沉陷问题未能引起重视。实际上地基不均匀沉陷给管道带来很大威胁, 特别是承插管道的接口漏水, 较多的是由于地基不均匀沉陷造成的。在各类市政工程施工时, 尤其是在距离给水管道较近处进行下水道施工时, 因需开挖较大断面的沟槽, 很容易危及给水管道底部泥土, 引起不均匀沉陷, 使得给水管道处于下沉和侧向位移的状态, 造成管道不够平直, 这也是给水管道爆管的原因之一。

3.3 给水管道内气囊与水锤作用的影响

根据水力学的原理, 管道在输水过程中, 由于管道中有空气, 水不再是一条连续的、同一介质的流体。在较长距离的输、配水管道中, 由于设计流速一般不大, 管道中的气体多以气囊形式存在于管子上部.在多起伏的管道中, 气囊多存在于管道的凸起点;而在坡度小、较平坦管道中, 气体则以众多相互独立的大气囊形式分散存在.根据美国著名水锤专家马丁教授的研究理论, 较平坦的给水管道在充水过程中呈现6种气液两相流状态 (见图3) 。

给水管道充水排气过程是相当复杂的, 一般来说刚开始充水时管道流态多为层状或波状流, 排气较为容易;后期则多呈段塞流、气团流状态, 普通排气装置就很难排气了。管道中存在气囊的大小数量则取决于管道的复杂程度、管径大小、充水速度和方法等.对于长距离、大管径及多起伏的输水管经过地形起伏高差较大地段时, 如果没有安装足够的排气阀和泄水阀或者阀门安装位置不合适, 将致使管道中局部存有空气, 当水流倒流时, 一部分由排气阀吸入的空气或因负压产生的水蒸汽随水流运动, 大量气体被压缩在管顶并被水流等分割成较大分散的气囊, 气囊的运动造成管内压力振荡管内压强的连续升高会对管壁形成连续冲击而超过管材的抗压能力, 最终造成管道损坏。

由于气囊和水锤作用, 会使管网存在不同的安全隐患, 可能会导致下列情况的发生:

⑴管道上游通水后下游滴水不见, 这是因为管道内的气囊阻断水流, 形成水柱分离。

⑵管道内被压缩的气体, 压缩到最大极限时, 急速膨胀, 导致管道破裂。

⑶当高处水源的水, 利用重力按一定的速度向下游输送时, 急速关闭上游的阀门后, 由于落差及流速的惯力, 管道内上游的水柱并没有立即停止, 它仍按一定的速度向下游流动, 此时管道内因无法及时补气形成真空, 对管道造成破损。

3.4 不规范施工造成管道爆裂

对于城市供水管道爆管另一主要原因就是不规范施工、安全保护措施不到位.据统计, 在我市近3年发生的自来水爆管事故中有30%是由于不规范施工引起的。在城市建设中, 管道地基附近会被不同的施工单位多次开挖, 管道的基础极易遭到破坏, 导致管道发生不均匀沉降, 出现裂缝。

按照2005年5月1日起施行的《城市地下管线工程档案管理办法》规定, 凡是城市新建、扩建、改建各类地下管线时, 应当到城建档案管理机构取得该施工地段地下管线现状资料。但在实际操作中, 很多施工单位并没有这样执行, 由于城建工期相对紧张, 不少工地日夜赶工, 忽视施工安全, 挖掘机、钻探机、推土机等机械违规操作, 很容易损坏地下管线;有些地段禁止使用大型机械开挖, 但是, 个别工地管理者只追求工程进度, 不严格按操作规章施工, 导致人为破坏有增无减。

4 城市供水管道爆管处理措施

4.1 合理选用管材

选择管材的基本原则是:承压能力强, 使用性能可靠, 施工方便, 使用年限长, 内壁光滑, 输水能力基本保持不变, 造价低.选用优质的管材是保证给水管道工程安全运行的前提条件.

4.1.1 加强钢管的阴极保护, 提高钢管抗腐能力

随着我国经济的发展和城市化进程的加快, 长距离输水管道工程在各地不断兴建钢管具有取材制作方便、安装技术成熟、适应复杂地形等特点, 既适用于埋地敷设, 又可用于跨越架空、过河倒虹和顶管施工, 是输水管道中采用较多的一种管材。但钢管最大的缺陷是在自然环境中易产生腐蚀, 因此做好钢管的内外防腐是延长钢管使用寿命的重要施工环节.现行国标《给水排水管道工程施工及验收规范》 (GB50268-97) 在“钢管道内外防腐”一节中, 对水泥砂浆内防腐层和石油沥青及环氧煤沥青外防腐层的施工作出了相应的规定, 但没有提及对钢管道进行阴极保护施工的问题。但在实际中, 由于阴极保护在国外输水管道和国内石油天然气管道的成功应用, 使其日益受到我国供水界的重视, 并且近年来, 上海、深圳、成都、大连、厦门、宁波等大城市相继进行了输水钢管阴极保护的应用实践;钢制管道在土壤环境中的腐蚀主要为电化学过程, 腐蚀原电池是其最基木的形式。对土壤的腐蚀性进行正确评价是实施阴极保护的前提, 在工程实际中常通过测量钢管环境土壤电阻率和自然电位来评价土壤腐蚀性, 对于大多数情况, 土壤电阻率小, 自然电位负值越大, 则土壤的腐蚀性越强;土壤环境经测定和评价为腐蚀性强、较强和中等的, 一般都应进行阴极保护。

4.1.2 推广使用球墨铸铁管

球墨铸铁管是将铸铁球化处理后离心浇铸而成, 球墨铸铁管在抗拉、抗弯、硬度、延伸率、耐冲击性及水压试验等方面的技术性能都优于灰口铸铁管和混凝土压力管, 而在耐腐蚀性能及使用寿命方面又优于钢管, 从灰口铸铁管、钢管和球墨铸铁管的力学性能看, 球墨管的抗拉、抗压强度比灰口铸铁管高出一倍以上, 比钢管也要高许多, 球墨铸铁管和其它管材相比具有如下特征:

⑴抗拉强度高, 是一般灰口铸铁管的3倍;

⑵韧性好, 延伸率高, 为5%～15%, 而一般灰口铸铁管为0;

⑶工作压力可达2.45 MPa, 而一般灰口铸铁管为0.74MPa;

⑷耐冲击、耐震动、耐腐蚀, 比钢管好;

⑸壁厚较灰口铸铁管薄1/3, 可节约金属。

由于球墨铸铁管采用了T型柔性接口, 有良好的密封性和可挠性, 且管材本身就具有较大的延伸率, 使管道具有较好的柔性, 因此, 在埋地的管道中能够接受少量的不均匀沉降, 改善管道及周围土壤的受力状态另外, 管道因受水温变化而引起的伸缩在接口内也可以被吸收一部分, 不会导致接口漏水。

4.2 抓好管道工程施工安装

在给水管道的安装工程中, 保证其施工质量是防止接口漏水, 使管网安全、可靠运行的关键.在实际设计中, 对管道的埋置深度、管道地基、夯实覆土的密度、接口的施工工艺等都有具体的规定和要求, 在管道施工中应严格按照要求施工, 提高施工技术, 保证施工质量。

4.3 改进接口形式提高接口质量

钢管的机械强度好, 可以承受较高的内外压力, 管身的可焊性方便制造各种管件、特别能适应地形复杂及要求较高的管线使用, 但易腐蚀是其最大缺点, 如果钢管内外防护处理得当, 使用年限也很长。目前国外已普遍使用承插式焊接接口钢管, 它是传统钢管的第二代产品, 它把传统钢管的对接焊缝接口改为搭接焊缝接口, 提高了接口焊缝的质量, 使环向焊缝减少应力集中, 尽可能减少和避免管道发生爆漏。

4.4 加装管道伸缩管和排气阀

城市供水管爆管原因之一是由于轴向应力作用在脆弱接口处发生断裂, 为减小轴向应力, 应首先解除一些部位对管道的约束, 也就是允许管道伸缩。伸缩短管即伸缩器, 或修复管套, 是目前国内使用较普遍的管道附件, 具有能补偿管路因热胀冷缩而引起的位移、挠曲、错位等功能.在直管段上加伸缩器是释放固定端应力最有效可行的方法。

另外, 在地形起伏较大的地区, 在管道的高点, 应安装自动排气阀, 即使是地形起伏不大的平原地区, 也要在挖槽时, 人为的将管线设计出起伏, 呈循环上升或下降, 坡度不小于1/500, 在每千米的最高处设计1～2个排气阀.

4.5 立法规保护供水管网设施

加强城市规划及管理, 严厉打击破坏城市供水管道设施的行为, 严禁在管线上违法修建围墙及房屋。

5 结语

综上所述, 通过对DN400及以上管径的城市供水管爆管资料统计分析发现, 钢管爆管事故较多, 发生爆管的主要原因腐蚀问题、管沟地基不均匀沉陷、沟槽开挖不符合规定、气囊与水锤和不规范施工等。

城市供水水管爆管因素往往不是单一的, 而是由各种主客观因素多方面造成的, 因此对管段的分析应从整体的角度出发, 收集区域管网的爆管资料, 把区域管网作为一个有机整体, 对管网的连接形式、管材材质、承压、受力等情况进行综合分析, 确定各影响因子之间的相互关系, 对管网爆管进行综合控制, 从而最大限度减少供水管道爆管现象的发生。

参考文献

[1]何芳, 刘遂庆.供水管网爆管事故分析与对策探讨[J].管道技术与设备, 2004, 5

[2]杨玉思, 张世昌, 付林.有压供水管道中气囊运动的危害与防护[J].中国给水排水, 2002, 18

供水与废水处理技术 篇4

城市供水管网是供水系统中首要的基础设施, 中等及以上城市供水系统结构较为复杂, 庞大的供水网络系统保证了城市持续、长期发展。近些年来, 随着城市现代化水平的快速发展, 供水管网的建设也在不断地加快, 这就造就了更加巨大的供水管网系统, 因此, 城市供水管网以及附属设施的管理和维护显得尤为重要。我国传统的供水设施维护管理理念并未完全改变“先爆管, 后维修”的模式, 管理相对被动。但随着时代的进步, 社会各项事业发展日趋科学合理, 这种理念已经与现代城市供水管理中的“事前控制, 维抢修工作前移”的管理维护理念不相符合, 而城市供水管理理念更应把重点放在管线巡检制度化、管道抢修计划与实施协调化、阀门及阀门井维护程序化、消防栓和排气及泄水阀等维护常态化等综合性管理方面。

1 城市供水管网管道的维护管理

1. 1 中小管道的维护管理

城市供水管网中的中、小管道 ( ≤DN200) 一般属于小街巷配水管道或者用户支线管道, 以枝状管网为主, 也有环状管网的情况, 长度较短, 管理相对较容易, 通过提前调查摸底周边用户用水情况, 可以大致掌握此范围内的管道运行情况, 可提前制定抢修计划, 准备部分抢修材料。若管道发生破裂, 需进行抢修时, 一般情况下可以分为两个部分, 即任务抢修和值班抢修。通常而言, 当发生口径100 mm以上的管道或者阀门受损破坏, 而值班人员又不能及时到达现场进行处理时, 需要派遣其他人员及时去处理现场的问题, 这就是所谓的任务抢修。在进行任务抢修的过程中, 需由一名班组长带领小组成员一起工作, 根据近些年来发生的案例来看, 任务抢修的人员需要完成值班抢修人员不能完成的大部分任务, 由此而言, 当中小管道出现突发状况时, 任务抢修能够在很大程度上解决出现的问题, 发挥任务抢修的优势, 从而减少损失, 给管道维护也带来了便利。与此同时, 值班抢修和任务抢修之间存在着相互补充的关系, 值班抢修就是将抢修人员划分成许多个小组, 每个小组轮流值班, 并且配备了专用车辆和日常抢修工具设备, 这样不仅能够有利于及时的进行抢修工作, 而且还可以有效的提高管道维护的效率。值班抢修一般是来处理口径100 mm以下的或者阀门损坏的用户支线。简而言之, 对于中小管道的抢修工作, 当值班小组接到管道破裂维修任务时, 要立即开车前往事发现场, 对现场进行判断能否立即施工, 如果条件允许就及时地开展抢修, 如果条件不允许, 就要及时地报告上级并且进行任务抢修。

1. 2 大型管道 ( ≥DN300) 的维护管理

大型管道基本上全是环状管网, 各路口南北东西四个方向管道纵横交错、互为连通, 止水阀门设置令人眼花缭乱, 如果再有分区、分水质、分压力供水的要求, 更让管理无从下手, 管理难度极大。当城市供水管网的主管道发生爆裂时, 首先要做的就是尽量减少停水面积, 关闭最合理阀门以止水, 防止管道破裂加剧, 减小水量损失和交通影响范围。例如, 由道路的坍塌或者路面积水而带来的管道破裂时, 首先要找到该区段的相关阀门并关闭, 及时上报并进行抢修, 避免带来不必要的影响。对于系统复杂的城市供水管网来说, 环状网环环相扣, 互为影响, 在遇到大型管道破裂需要紧急关闭阀门时, 科学合理地关闭破裂区段的有关供水阀门并采取切实有效的维修措施是非常重要的。为了及时有效地处理管道破裂的问题, 城市供水部门应制定一套完整的、可行的、结合本单位实际的应急方案, 接到管道破裂信息后, 根据影响程度逐级上报, 同时供水调度部门赴现场关闭阀门止水, 抢修人员就位, 抢修材料和机械设备到场, 配合交警对交通进行临时管制和疏导, 技术人员确定抢修方案后进行抢修施工, 抢修完工后立即恢复现场和交通。

2 城市供水管网管道的巡查管理

近年来, 随着我国经济的迅速发展, 市政建设也取得了长足的进步, 这其中包括了对道路的改造和地铁的建设, 而这势必会对铺设在道路下方的城市供水管道的安全运行造成一定的威胁。为了确保城市供水管网正常和安全的运行, 供水部门应成立专业的管道线路巡检队, 对城市供水管网以及附属设施进行巡视和检查, 并能够及时的处理突发情况。

1) 巡查小组每天要在负责的区域进行巡查, 若发现事故隐患要及时制止并上报, 情况紧急时先行予以简单修复, 防止更大事故发生。同时还要对管道阀门的铭牌、锈蚀情况、阀体、启闭情况等进行检查, 对阀门井的墙体和井盖儿的稳固性和外观及井室内是否有积水、石块等杂物进行检查, 同样对消防栓和排气、泄水等设施及井室进行检查, 发现损坏的附属设施或存在安全隐患的要及时上报或先行处理。

2) 巡查小组要做好供水管道、阀门等设施的日常管理巡查工作, 并且要做好巡查记录, 以备日后工作的需要。每天按照规定及时、准确填报巡视报表, 且上级部门应不定时予以抽查, 安排各巡视人员交叉互检, 并按照巡视工作好坏与经济责任考核挂钩, 防止巡好巡坏一个样。

3) 对于重点施工区域, 有关部门应该安排专业人员进行全天候轮班专项巡查, 向施工单位现场书面交底供水设施位置、埋深、走向等信息, 并要求施工单位在书面交底表上签字盖章确认, 施工中应持续重点监督监测, 发现隐患及时制止并上报, 制定预防事故发生的有效措施和应急预案。同时还要及时主动与施工单位进行联系, 了解施工进度和施工情况, 确保供水设施的正常运行。

4) 对从河 ( 渠) 槽底下穿的过河管道、从河道上方经过的架空管道、过铁路高速公路的管道及上述管道两侧设置的排气、泄水、检查等附属设施及井室应加密巡视, 单独制定巡视办法, 确保重点部位重点巡视, 保证供水安全。

3 城市供水管网阀门的维护管理

1) 阀门的日常维护。

对于阀门的日常维护和管理, 要根据GIS地理信息系统统计到的阀门资料, 并制定合理的阀门管理维护计划, 对阀门进行定期的检查和维护。一般情况下, 阀门的定期检查和维护工作主要有检查阀门的开关, 确保阀门铭牌完好, 修复阀门井室的破损和固定阀门井盖, 清除阀门井内的垃圾, 排放阀门井内的积水, 并对阀门井内的传动装置添加润滑油等。如果阀门出现轴封漏水的问题, 要及时的更换轴封填料等有效措施进行维修, 并且应及时将维护修理记录在册。对阀门进行定期的检查和维护, 不仅能够充分的了解到阀门的运行状态, 而且还可以对可能发生的事故进行预判, 即使出现问题, 根据记录也会有针对性的对策来解决, 以确保阀门的良好性能。

2) 阀门普查以及档案的建立。

阀门普查的工作也需要借助GIS地理信息系统的相关信息和数据, 来制定完善的普查计划, 从而能够有效的进行阀门普查工作。对于阀门口径超过100 mm的要分别建立纸质档案卡和电子档案卡, 同时还要记录好各种阀门的种类、检修时间、安装位置以及维修记录、生产厂家等信息, 并将其进行专部门、专人妥善保管。

3) 大口径阀门的启闭管理。

一般情况下, 在城市供水管网的主管网上都会安装大口径的阀门, 这能够有效的确保城市供水系统的稳定性和安全性。对于大口径阀门而言, 如果出现了管道爆裂事故, 关闭阀门势必影响很大范围内的居民厂矿用水, 若阀门启闭不严, 因爆管损耗的水量也会增大, 且严重影响抢修工作, 也会对城市供水企业带来较大的经济损失, 对城市供水企业声誉和形象造成极大的负面影响。因此, 做好大口径阀门的定期检查和常态化启闭管理工作是非常重要的, 同时应提升大口径阀门的维护管理工作的规范性和制度性, 以保证大口径阀门的安全性。

4 城市供水管网阀门井室的维护管理

阀门井与阀门之间存在着紧密的联系, 它们的安全性对城市供水管道有着非常重要的影响, 而对于阀门井的维护管理通常分为两个部分, 即日常维护和改造。阀门井的日常维护主要是依赖于管道巡查人员巡查时的检查和管理, 如果阀门井出现损坏或井内有水和杂物, 要及时上报并处理。随着城市道路改造的增优提质和高架立交建设的不断发展, 阀门井也要随着不同的情况进行有效的改造, 以满足城市供水系统的安全高效运行。

5 城市供水管网消防栓 ( 消防鹤) 的维护管理

在我国, 几乎所有的城市街道上都分散布置着地上式或地下式市政消防栓 ( 消防鹤) , 南方地区消防栓基本都是露天设置, 长期的风吹日晒雨淋必定会导致消防栓生锈以及油漆脱落等问题, 北方地区地下式消防栓因井室内阴暗潮湿或个别井内存水浸泡也会导致消防栓和阀门生锈以及油漆脱落, 另外, 消防栓使用频率不高, 也有可能造成消防栓的开关轴及水泵接合器等配件被铁锈锈死或污物堵死的情况。所以, 巡查人员须对市政消防栓及井室进行定期的管理维护工作, 编制相应的检查维修计划, 确保市政消防栓的使用性能。同时, 还可以充分的利用消防栓进行水压测定和水质监测, 个别条件下经技术人员商定后可利用消防栓进行供水管道清洗, 进而保证城市供水管网水体的质量。

6 结语

城市供水管网的日常管理与维护在现代化城市建设中的地位尤为重要, 随着城市人口的不断增加, 城市范围的不断扩大, 人们对水的需求更为明显和迫切。因此, 对城市供水管网的有效管理和维护, 不仅能够保证城市供水管网的安全运行, 减少管道爆破事故的发生, 而且也能为城市供水企业带来良好的经济效益和社会效益。

摘要：介绍了城市供水管网中管道的维护管理措施, 阐述了供水管网及其附属设施的巡视和检查方法, 并对阀门、阀门井室及消防栓的日常维护和管理技巧进行了总结, 保证了城市供水管网的安全运行。

关键词：城市供水管网,供水管道,阀门,消防栓

参考文献

[1]陈金强, 韦武军.城市供水管网维护管理探讨[J].城镇供水, 2010 (4) :91-93.

[2]卢云飞.城市供水管网维护抢修工作探讨[J].价值工程, 2010 (14) :56-57.

[3]朱戈文.城市供水管网GIS系统的建设管理与维护[J].中国给水排水, 2011 (10) :42-43.

供水与废水处理技术 篇5

1 分质供水的构思和现状

居住区实施分质供水在我国是近两、三年的事, 其最早出现在上海浦东新区锦华小区, 随后国家建设部决定在水源污染较为严重的无锡、蚌埠、岳阳、南京、江阴等城市展开试点。由于目前国家还没有优质饮用水水质标准, 这方面的工作还处于摸索和起步的阶段, 处理工艺、运营方式、技术经济指标尚待统一和完善。而在国外, 特别是美、英、法、德、日等西方发达国家, 由于相关部门注重处理水资源的经济投入, 饮用优质的饮用水已是几十年的事了, 如欧共体的“水质标准”Ames实验呈阴性, 在保质期里可直接生饮。

分质供水是将以自来水为水源, 经一定处理技术处理后的优质饮用水与一般的供生活、生产用的自来水分流, 即喝干净的饮用水, 用一般的自来水。这一方面是人们生活水平提高的必然要求;另一方面也是水源污染迫使人们所采取的必要和可行的措施。

天津是我国第三大直辖市, 市区人口逾七百万, 市区由三大水厂供水, 日供水能力超过150万m3, 自来水处理工艺大体上是传统的混凝、沉淀、过滤、消毒, 然后进入城市管网供生活和生产使用。水质符合国家饮用水水质标准, 至今没有已建成并投入使用的分质供水居住小区。

2 采用分质供水、改善饮用水质量标准的必要性

有资料表明, 美国在八十年代中期城市人均总用水量达605.6L/d人, 属于生活范畴部分占40%, 其中洗浴、洗衣、刷餐具和其他杂用水占95%以上, 纯生活用水实际不足5%, 饮用水仅为1.89L/d人, 在国内最近有人对上海的情况做了分析指出, 纯生活饮用水部分所占比重极少, 仅约0.5%左右。另一资料显示, 城市自来水的消耗中, 仅1%--2%直接用于饮用, 绝大部分作为工业和生活用水使用后被排放掉了。可见, 无论是国内或国外, 采用复杂技术提高全部自来水的水质, 然后不分用途、不分水质地去用, 显然是不合理的。

以滦河水为水源的引滦入津工程, 一方面解决了天津市的水源问题, 结束了天津人喝苦咸水的历史;但另一方面, 在滦河长433Km、流域面积32366Km2的范围内, 共有污染源近170个, 年排入废水超过6000万m3, 全长234Km的引滦入津工程沿线及潘家口水库以上滦河干、支流, 有2000多家工矿企业, 日排废水近30万m3, 年排放废水约9000万m3, 大都未经处理即排入河道。因而相对受污染程度较轻的滦河水源, 也检出15种挥发性有机物和216种其他有机物, 致突变阳性率高达50%。

水源污染最突出的是有机物污染。地表水中的有机物大体上分两类, 腐植质 (土壤的有机组分) 是最主要和常见的天然有机物;另一类污染性有机物以合成有机物为主, 它们是人类生活活动和工业生产种类、规模不断扩大的结果。自Book (1972) 发现氯化后水中THMS (三卤甲烷) 及其危害之后, 水中有机物种类和浓度越来越引起人们的关注。我国绝大部分水厂目前均采用氯消毒, 并在过滤设备前投氯, 这使整个处理过程都有氯存在。天津自来水公司的有关研究表明, 引滦水的浊度 (即悬浮物含量) 与氯化后生成氯仿含量有很显著的正相关关系;氯化后挥发性与非挥发性卤代?含量也均有所增加。淘澎等人的研究表明, 引滦水氯化后生成四种挥发性卤代烃, 其中大部分是氯仿、一溴二氯甲烷.THMS改善办法需要一个探索过程, 深度处理建设的资金和随之所需要提高的水价难以解决, 所以在探索常规净化工艺技术改造和管理水平、减少有机物危害的同时必须谋求有效地改善饮用水质的措施。

水是人生命的重要组成部分, 人体部分的70%是水, 人体的新陈代谢也是通过水为介质的。然而, 水被污染之后, 进入人体却成了百病之源, 有资料表明, 有50种疾病来源于不符合标准的饮用水, 至少有90%的膀胱癌和18%的直肠癌与饮用不符合标准的自来水有关。相反, 国际水质协会水处理专家Gorge曾说:“尽管纯水在美国家庭已普及了将近十年, 美国至今尚未发现有饮用纯水而导致人们身体不良反应的案例”。鄂学礼认为:自然界的水中可能含有一定量的矿物质, 但针对人所需矿物质的贡献则微乎其微。更何况, 自然界的水中所含有害 (污染) 的物质较之营养而言确实得不偿失。李文君指出:据统计, 长期饮用纯净水 (活性) 可以使泌尿系统疾病率下降60%, 心血管疾病发病率下降40%, 癌症发病率下降20%。江泽民总书记也曾指出:“大力发展饮用水工程, 改善市民饮用水质量”。无疑, 改善饮用水质, 关系国计民生。

实行分质供水有五大好处:

(1) 安全可靠。免除外购桶装水开封后不能短期用完可能产生的二次污染。

(2) 使用方便。开之即用, 免除订水、等水、搬运水之繁杂。

(3) 水质优良。去除了细菌、病毒、致癌物和重金属, 保留了有益健康的微量元素、矿物质和水中的活性氧。

(4) 工程造价低, 施工简便。只需投入几十万元即可满足300~500户饮用水使用30~50年, 平均每平方米造价30元左右。

(5) 水价低廉。只相当于桶装水的1/5。

3 分质供水的技术经济可行性

大体上讲, 我国净水厂工艺和构筑形式与国外相当, 与发达国家相比, 常规净化技术并不逊色, 某些方面还有独到之处。近二、三十年来发展起来的常规处理以外的技术如活性炭吸附、离子交换以及以电渗析、反渗透和超滤为代表的膜技术等, 无论是其技术本身和处理费用都为人们喝上优质的饮用水提供了技术上的可行性。

管道分质供水在我国刚刚起步, 但市场前景极为广阔, 具有很强的可操作性, 是我国饮水发展的必然趋势, 也是住宅小区建设的发展方向, 是房地产业以较少投资就可获得丰厚回报的高科技配套项目, 已被建设部列为康居示范工程六大突破之一。

近20年来, 我国经济建设取得了可喜的成就, 人民生活水平不断提高, “小康”已不再是可望而不可及的事了。生活水平的提高必然随着对饮用水水质的改善的需求, 人们对常规工艺处理出来的自来水的置信程度不再是那么坚定了。一句话, 城镇居民增强了对优质饮用水的需求。

我国在改革开放以来, 基本建设取得了突飞猛进的进展。住宅小区如雨后春笋, 特别是近三年来, 住宅建设标准不断提高, 跨世纪“小康”型住宅及示范小区已成为现实。与之相应的房地产和物业管理行业、机构体制日趋完善, 这一方面为分质供水, 完善配套增强了可行性, 找到了资本;另一方面也为分质供水处理单元管理运行提供了必要条件。可以预见, 分质供水这一事业行将走向市场。有资料显示, 上海浦东新区某些分质供水示范小区为我们提供了典范。

4 中水应用技术

何谓“中水”?它起名于日本, 其定义有多种解释, 在污水工程方面称为“再生水”, 工厂方面称为“回用水”, 一般以水质作为区分的标志, 其主要是指城市或生活污水经处理后达到国家规定的水质标准, 可在一定范围内重复使用的非饮用水。在美国、日本、以色列等国, 厕所冲洗、园林和农田灌溉、道路保洁、洗车、城市喷泉、冷却设备补充用水等, 都大量地使用中水。

中水回用是缓解水资源紧张的重要途径, 水资源短缺条件下城市发展的真正出路应在于: (1) 在合理利用水资源的前提下, 充分提高现有水资源的使用效率和效益; (2) 开发、利用替代水资源, 积极开发低质水, 如使用再生水, 建设中水工程; (3) 保护水资源, 实现城市的可持续发展。开展中水回用工作是对水资源最大限度的节约, 同时也使水资源的使用效率达到最高;中水回用以城市污水作为水源, 符合开发低质水的原则;而水资源保护中最重要的一条正是废水回用资源化。中水回用是建立水资源循环型城市的根本性措施, 是建设现代化城市的需要。大力开展中水回用工作大规模实施中水回用工程和增加中水设施, 不失为打开我市水资源缺乏这一瓶颈的良策。

将中水引入小区, 实现双路供水是建设节水型城市的重要体现, 小区中的冲厕用水、绿化用水、洗车等方面都可以用中水代替。如天津市梅江小区就拟将中水管线直接介入用户的马桶内用于冲厕, 即避免了居民误饮误用, 又使得管理收费方便易行。为了使中水引入小区首先应加大中水宣传力度, 在社会上普及中水概念, 增强节水意识, 通过各种喜闻乐见的宣传形式逐步消除人们心理上的障碍。其次制定相应的法规, 并加强法规约束力, 保证小区规划阶段同时考虑中水回用。再次应在水处理技术的创新应用上下功夫, 研究更经济实用的水处理办法, 提高中水水质, 扩大小区使用范围。

5 结语

分质供水在天津尚属空白, 天津市自来水水质在我国也属较好的, 应当结合实际情况, 选择建设标准较高又较具规模的小区进行试点, 并增加宣传力度, 在试点的同时不断完善工艺, 降低造价和成本, 使这项造福人民的事业得以推广, 让越来越多的人获益。

中水回用, 充分开发利用污水这一再生的资源是节约淡水、实行分质供水的前提和基础, 二者是相辅相成, 缺一不可的。只单纯的靠自来水进行处理提供分质供水是不够的, 不能完全解决我市水资源短缺的问题, 只有在充分利用中水回用的基础上, 才能保障分质供水的可行性。如何处理好中水回用与分质供水的在城市居住小区实际应用问题, 是当前我们研究的重点。

保护地区水环境, 要从珍惜—滴水做起, 做到精心处理、合理配置用水, 提高用水效率。为城市建设和经济发展提供安全可靠的供水保障和良好的水环境, 以水资源的可持续利用, 支持和保障城市经济社会的可持续发展。

摘要：水是生命的源泉, 是人类生存和发展不可替代的资源, 水资源紧缺现己成为世界性的问题。我国是水资源短缺的国家, 城市缺水问题尤为突出。随着经济发展和城市化进程的加快, 当前相当部分城市水资源短缺, 城市缺水范围不断扩大, 缺水程度日趋严重;与此同时, 水价不合理、节水措施不落实和水污染严重等问题也比较突出。天津市依水而立、饮水而兴, 有着水陆通达、工商业兴旺的历史, 也曾饱偿缺水之苦。

关键词：分质供水,中水回用技术

参考文献

[1]中国给排水.

[2]工业用水与废水.

供水与废水处理技术 篇6

关键词：粉末活性炭,供水处理,应用研究

1 粉末活性炭在供水处理中的作用

自1929年美国新米尔福水厂首次使用粉末活性炭去除氯酚产生的嗅味以来, 粉末活性炭在水处理中的使用已有80多年的历史, 随后的研究发现它对水中的色、嗅、味的处理效果都非常显著[1]。粉末活性炭在欧、美、日等国应用很多, 美国上世纪80年代初期每年在给水处理中所用粉末活性炭约2.5×104t, 且有逐年增加趋势。我国上世纪60年代末期开始注意污染水源的除嗅、除味问题。粉末活性炭在哈尔滨、合肥、广州等都曾试用过。粉末活性炭投加技术已经成为供水处理中除去色, 嗅, 味以及有机物的有效方法之一。

目前随着国内对水质安全和质量的日趋重视, 特别是为满足2006年国家标准化委员会、卫生部联合发布的《生活饮用卫生水标准》 (主要是CODMn<3mg/L, 特殊情况下不得超过5mg/L) , 大多数供水厂均面临技术改造的问题, 各级政府也对各地方水厂提出深度处理的要求。但是对大多数供水厂而言, 水质污染一般是间断性和突发性的, 常规工艺在大多数时间是能满足新规范要求的, 相对于深度处理的大量资金投入, 很多水厂更需要设备投资省, 价格便宜, 见效快, 对短期及突发性水质污染适应性强的改造技术。2005年底发生的松花江水污染事件, 是对我国城市供水行业应对水源突发污染事件能力的极大考验, 根据污染物硝基苯的去除特性, 应急处理中在取水口处投加粉末炭, 把安全屏障前移, 是应急处理取得成果的关键措施[2]。因此投加粉末活性炭技术是一项适应能力强的技术, 其特点是设备投资少, 成本较低, 吸附速度快, 投用灵活, 目前已广泛应用于自来水行业。

2 粉末活性炭投加方法

粉末活性炭投加的方式有两种, 分别为干式投加和湿式投加。干式投加采用水射器作为主要投加工具, 干式投加具有建设投资少, 运行费用低, 无管道堵塞, 提高活性炭利用率, 适用于变投加点工艺。湿式投加方式先将粉末活性炭配成一定浓度的炭浆, 再用泵投加[3]。在对粉末活性炭进行投加时, 投加方式需要结合场地条件、投加量来进行选择[4]。湿式投加是将干粉末活性炭加水调制成一定浓度的炭液后用泵投加, 湿法投加工艺在全球已有近百年的使用历史, 其工艺和相关的设备已经非常成熟, 但这种工艺设备组成比较庞大, 占用空间多。粉末炭相对密度小, 不易与水混合, 常浮于水面, 甚至扬尘, 调制成浆液进行湿投, 解决了干式粉末活性炭投加方式的粉尘污染问题, 改善了操作环境, 避免干式粉末活性炭易燃、易爆的危险性[5]。

3 粉末活性炭湿式投加系统设计注意事项

很多研究中都使用湿式投加方式[3,4,5]。凯发下属江苏某县供水厂及安徽某市供水厂新增加粉末活性炭投加装置, 供应商也都是推荐使用湿式投加方式。供应商选用这种投加方式主要考虑的也是场地条件和投加量, 供应商在设计投加系统时还充分考虑系统可靠性以及减少对环境的影响。

安全可靠性主要体现在系统设计中, 特别是料仓系统、炭浆槽、投加泵和管路系统。系统的可靠性设计主要有以下几点:

3.1 吨包和25kg小包系统共用。

吨包及25kg小包共用系统原因是吨包炭厂家调运不及时也可以储存25kg小包预备应急, 一旦吨包系统出现故障可以采用小包袋装应急, 所以多了一道安全防范措施。

3.2 多级分离杂料, 确保系统稳定运行。

由于粉末活性炭通常会夹杂一些杂料, 如木片、袋片、水泥块, 大块的杂料一旦进入料仓, 容易引起后续设备的故障。在粉料进入小料仓时, 经过一道细格栅, 去除杂料, 保证给料机的安全运行;两级炭浆槽之间的精密筛网确保去除颗粒杂质, 防止堵塞水泵和管道。

3.3 设计应急投料口, 确保系统在最不利情况下也能使用。

在炭浆槽设置应急投料口, 这主要是考虑到极端情况 (上料系统, 料仓系统不能运行) , 仍能保证系统运行。应急投料口设置网筛防止袋片和垃圾进入炭浆槽。

3.4 放空阀门和反冲电磁阀设计。

浆槽底部设置放空口, 防止浆槽底部杂质的过度累积。炭浆管路设置自来水清洗管道, 运行结束时自动开启电磁阀进行冲洗, 防止管道内炭沉积堵塞管道。

3.5 电气的可靠性设计。

所有动力设备可以自动运行, 也可以手动单独运行。当自动控制出现问题时, 仍能手动开启, 进行炭粉投加。

尽量减少到对环境的影响。将容易产生噪音的空压机放在设备间内, 隔绝噪音;适当扩大料仓, 根据凯发下属江苏某县供水厂产水量, 由常规的1m3扩大为3m3, 这样, 即使在最大使用量下也可以保证24h加一次料, 从而可以保证在白天加料, 最大程度减少加料对工人的影响。

4 粉末活性炭投加点的选择

在对粉末活性炭投加点选择时, 粉末活性炭与水的接触时间是影响活性炭吸附效果的重要因素。为充分发挥粉末活性炭的吸附作用, 需要使其与水充分接触反应, 并保证足够的反应时间和尽量避免与混凝剂产生竞争吸附, 另外, 在滤池前段投加粉末活性炭有可能穿透滤池而影响水质。所以粉末活性炭投加点的选择非常重要。对于常规的混凝、沉淀、过滤水处理工艺, 粉末活性炭的投加点可以有以下选择:原水吸水井投加、混凝前端投加、滤池前投加[3]。不同粉末活性炭投加点优缺点分析如下:

4.1 在原水吸水井处投加粉末活性炭, 优点是粉末活性炭与原水接触时间足够长, 能充分发挥粉末活性炭的吸附作用, 缺点是存在与后续混凝反应竞争吸附有机污染物的问题。杜永灼等人认为在吸水井中投加粉末活性炭缺点除与混凝去除有机污染物竞争外, 还有就是大分子有机物堵塞活性炭的大孔、中孔、限制了较小分子在孔隙内的扩散迁移, 并认为反应池中段投加时因为混凝竞争和絮体包裹都较小, 所以吸附效果比较理想[6]。

4.2 在混凝前端投加, 理论上分析认为投加混凝剂后, 在絮凝池中形成的微小絮体尺度发展到与粉末活性炭颗粒尺度相近的位置应作为最佳投加点[3]。此点投加粉末活性炭颗粒和水中的絮凝体颗粒大小相当, 不会产生竞争吸附, 粉末活性炭吸附作用和混凝剂絮凝效果都比较好。在混凝前端投加的优点是理论分析上的最佳状态, 在实际操作中, 很难把握最佳投加点。如果控制不好, 产生的结果是, 无论混凝剂和粉末活性炭投加多少, 混凝剂产生的絮体会把粉末活性炭包裹起来, 对水中其他有机物质的絮凝效果就会大打折扣, 活性炭的吸附作用也会失效, 这将增加水厂的处理成本, 而且效果不佳。蒋峰等人的研究表明粉末活性炭投加对混凝有负面影响, 认为可能是由于粉末活性炭表面的负电荷影响了混凝效果[7]。

4.3 在滤池前端投加, 好处是不存在吸附与混凝竞争问题, 缺点是粉末活性炭进入滤池后, 有可能会堵塞滤料层, 使滤池过滤周期缩短以及部分活性炭穿透滤料层影响产水水质, 而且吸附时间难以得到保证。

车腾腾研究表明在吸水井或混凝过程中投加粉末活性炭能较为明显提高对水中有机物的去除效果, 在投加混凝剂30s后投加粉末活性炭去除效果最好;另外在滤池前端投加粉末活性炭能更好地发挥粉末活性炭的吸附作用, 利用效率更高[8]。凯发下属江苏某县供水厂考虑场地条件, 选择在原水吸水井投加, 经过3km~5km的输送, 活性炭与原水经过30min~60min的混合, 充分发挥了作用, 在源水轻度污染时, 也能保证供水质量合格, 特别是CODMn都能达到低于3mg/L的要求。

5 粉末活性炭投加量的确定

粉末活性炭的投加量一般需根据水质污染状态确定, 《室外给水设计规范》中规定投加量“宜为5 mg/L~30mg/L”, 而工程应用中应根据目标期望值 (出厂水CODMn) 以及运行成本来综合考虑。从生产试验来看, 投加量并不需要一个精确的数字, 事实上也很难做到。但是有两个原则必须满足:一是投加量上限以不穿透滤池为原则, 同时考虑到经济因素;二是投加量下限以出厂水各项指标符合要求为原则[9]。

6 结语

随着国内水体环境的不断恶化, 水质要求的不断提升, 而目前我国的经济水平的限制, 发展深度处理技术对我国大部分地区还不现实, 且水源的污染呈现出不同时期的特点, 因此发展灵活、经济的处理措施对现阶段的水处理工作更具有现实意义。粉末活性炭以其优良的吸附性能, 可吸附去除源水中大量有机物, 而且投加粉末活性炭是一种见效快、成本低的投资方法, 针对一些规模较大, 设备陈旧的水厂基建投资省, 不需增加特殊的设备和构筑物, 应用灵活。因而对我国目前大部分供水厂的改造有着重要意义。

参考文献

[1]金伟, 李怀正, 范瑾初.粉末活性炭吸附技术应用的关键问题[J].给水排水, 2001, 27 (10) :11-12.

[2]张晓健.松花江和北江水污染事件中的城市供水应急处理技术[J].给水排水, 2006, 32 (6) :6-12.

[3]白玉华, 王南威, 刘百仓, 等.粉末活性炭投加系统应用于给水厂的设计[J].给水排水, 2010, 10:41-43.

[4]邓建文.粉末活性炭投加系统在自来水厂的应用[J].华东科技:学术版, 2014 (11) :482-482.

[5]张艳, 吴德意.粉末活性炭投加系统在自来水厂的应用[J].科技向导, 2013 (3) :64-64.

[6]杜永灼.应用粉末活性炭处理微污染源水生产性实验[J].城镇供水, 2000 (3) :32-34.

[7]蒋峰, 范瑾初.粉末活性炭应用研究[J].中国给水排水, 1995 (5) :4-8.

[8]车腾腾.滤池前端投加粉末活性炭工艺的水处理效果研究[J].四川化工, 2012 (2) :3-7.

供水与废水处理技术 篇7

关键词：水量调度,供水厂事故,应用实例

北海市自来水公司现有集中式供水厂3座,日供水能力32万m3,DN75以上的城市供水干管长413km,供水辐射面积达65km2,2011年供水量达5048万m3。2011年夏季供水高峰期,北海市城市供水系统发生了几起较大的供水厂事故,直接影响到城市正常的生产生活用水。作为应急供水调度的课题研究刻不容缓,同时,在事故处理中水量调度的作用发挥及效果也值得总结。

1 北海市自来水公司供水现状

1.1 水源

北郊水厂(15万m3/d)是以牛尾岭水库、合浦水库联合供水为水源的地表水厂,于2011年10月28日竣工投产试运行,但因故至今尚未正式供水;龙潭水厂(10万m3/d)和禾塘水厂(7万m3/d)是地下水厂,其原水井群各有10口以上深井,分布于龙潭和禾塘水源地。

1.2 供水量

2009—2011年最高日供水量分别为14.7万m3、15.9万m3、16.7万m3,日平均供水量分别为12.9万m3、13.9万m3、13.8万m3,对应时变化系数Kh分别为1.31、1.29、1.32。

1.3 供水调度

供水调度按行政机构划分,可分为一级调度和二级调度。一级调度设在中心调度室;二级调度设在供水厂,负责原水及水处理工艺的生产调度,同时服从中心调度指挥。供水调度按工作性质可分为常态调度和非常态调度。非常态调度又可分为管网爆漏、供水厂事故等突发事件的应急调度。

2 水量调度的重要性

城市供水安全是城市供水系统必须在任何时间保证达到水量、水质和水压的运行指标和为用户提供合格的服务标准。以地下水为水源的供水厂事故一般指供水厂设施故障、供电线路故障和深井原水管爆漏等突发事件。北海自来水公司多年运行的是龙潭和禾塘两个地下水厂,水质相对稳定,供水厂事故发生时,基本上只对城市供水量不足方面造成较大影响。自2008年以来,由于北郊水厂续建工程尚未启动建设,北海市供水日益紧张,龙潭和禾塘两个水厂的井群深井泵组除故障维修外一直处于满负荷运行中,水量调度成为北海水司调度工作开展的重心。

作为中心调度,不管常态调度还是应急调度,尤其需要关注和侧重于水量调度的研究及实践。如每月调度报表分析中,提取龙潭、禾塘两水厂的最大日联合供水量及各自的最大供水量数据列表汇总;每年春末夏初,中心调度要编制《北海市用水高峰季节开机预测表》,主要从水量调度方面统一及规范调度员的调度思路并指导供水厂的二级调度。

在北郊水厂尚未投产的前提下,龙潭、禾塘两水厂的井群(一级泵站)联合供水能力约16.6万m3,具体计算如下:

龙潭井群(泵组)供水能力为:4300m3/h×24h=103200m3/d;

禾塘井群(泵组)供水能力为:2650m3/h×24h=63600m3/d。

但在实际调度运行中,很难实现城市用水量等于各供水厂井群供水总量的模式。因为,各供水厂井群供水是24h均匀流,而北海市城市用水特点是典型的生活用水规律,呈现明显的早高峰、下午次低峰、晚高峰和凌晨低峰期等四个用水时段特征(见图1)。

为此,中心调度出台《用水高峰季节调度控制原则》,旨在积极做好水量调度应对用水高峰,高效处置各种突发事件,最大限度地实现两供水厂供水能力的最大化,努力满足城市正常生产、生活用水的需要。

3 应用实例

3.1 数据支持

做好水量调度需要以掌握龙潭和禾塘两供水厂的基本情况为前提,从而获得数据支持:(1)龙潭井群22台深井的供水总流量为4300m3/h,禾塘A、B线井群总供水量为2650m3/h。(2)龙潭和禾塘的清水池最低开机水位均为1.6m。(3)龙潭清水池容积15000m3,折算数据为39m3/cm;禾塘清水池容积6000m3,折算成数据为16.39m3/cm。(4)龙潭和禾塘的最低清水池实际液位控制均为0.8m。(5)龙潭二级泵房三种型号泵组,1号、3号为大机,额定流量Q大=1872m3/h,2号为中机,流量Q中=1600m3/h,4～6号为小机,流量Q小=1260m3/h。(6)禾塘二级泵房只有一种型号泵组,额定流量684m3/h,4用2备。

3.2 龙潭水厂井群原水管爆漏事件

2011年7月17日下午4时许,龙潭水厂原水管(双管线)的东、西线相继发生爆漏,导致整个龙潭水厂井群22口深井中的18口深井泵组被迫停机。时值用水晚高峰时段,北海市用水需求量约为8300m3/h。由于龙潭水厂仅剩4口深井约800m3/h的流量,扣除禾塘水厂的2650m3/h,用水量缺口达4850m3/h。在充分发挥龙潭水厂清水池水位调蓄余量的前提下,龙潭二级泵房机组坚持运行至19时10分后停机停产,全市范围内的供水管网服务压力大幅度下降,大囊测压点压力不足0.1MPa(如图2所示),基本上只能满足低楼层一楼的住户用水需求,二楼以上广大市民用户几乎完全断水。具体情况分述如下:

(1)下午16:00分,中心调度接到龙潭报告,井群西线原水管(38号杆处)爆漏。

中心调度根据原水管关阀及剩下的17台深井泵组运行的情况,测算出龙潭井群供水量仍有3300m3/h,结合当前调度系统显示两供水厂清水池液位均在2.6m以上的实际情况,预测晚高峰时段可调开禾塘的第四台机组运行2h补水,以缓解龙潭清水池下降速度,同时管网压力控制宜低于正常2m水头运行,延长龙潭二级泵房开机时长,以尽量减少对城市居民晚高峰用水的影响。

(2)下午16:35分,龙潭报告,东线原水管(8号杆处)爆漏,16:50起逐台停运井群共18台深井泵组。

这个信息意味着龙潭水厂将因原水水量供应不足而导致停产。中心调度立即启动了城市供水系统重大事故应急预案,第一时间向公司应急指挥办、各应急小组进行了紧急信息通报,并进入应急水量调度程序。调度系统显示(见图3),禾塘清水池水位2.546m,龙潭清水池水位2.870m。龙潭水厂清水池的调蓄余量2.87-1.1≈1.7m所存贮的水量约39×1.7×100=6630m3,加上龙潭井群剩4口深井800m3/h水量,若按龙潭二级泵房当前开机为1号、2号机组(即“大中”组合),出厂水流量达4000m3/h,那么龙潭水厂可坚持运行6630/(4000-800)≈2h。除此之外,水量调度中还应考虑的因素,一是龙潭井群18台深井逐步停车中有一个3min间隔的时间要求,换言之总时长约3min×17=51min,因此,在这个过程中井群的供水量是由3300m3/h递减至800m3/h,二是由于时值进入晚高峰供水时段,城市用水呈逐步加大趋势,故所预测的龙潭机组运行2h,可适当延长些许时间,但不会超过0.5h。

有了以上的水量调度分析及预测,中心调度迅速将预测龙潭水厂停产时间段为19时许的信息作了紧急发布,并通过供水热线、北海市365网等渠道向广大市民发布停水信息,以争取在较短时间内做好蓄水准备。

19:10分,中心调度根据对龙潭水厂清水池水位的监控情况,在实际水位已降至1.1m的情况下,不得已下达了调度指令。

在以上案例中,尽管水量调度在供水厂事故处理中未能真正解决城市应急供水的根本性问题,但至少可以为民生供水服务做出更多的具体工作,尤其在信息发布方面,让老百姓尽可能及时地了解确切的供水信息,努力把各方面的损失降到最低。

4 结语

在正常的水量调度过程中,通过把握城市用水量日变化规律、时变化规律以及两供水厂的清水池液位控制原理,可以较好地处理供水系统运行过程中的事故,最终满足城市正常的生产、生活用水所需的水质、水压和水量,确保城市供水安全。

参考文献

[1]中国城镇供水协会.供水调度工[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.

[2]中国城镇供水协会.城市供水行业2010年技术进步发展规划及2020年远景目标[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.