上海市安全飲用水保障技術(shù)(012815)

1、上海市平安飲用水保障技術(shù)摘要： 介紹上海市供水及供水技術(shù)概況，就目前原水水源、出廠水水質(zhì)及管網(wǎng)水水質(zhì)現(xiàn)狀 與存在的問題， 提出了改善上海市供水水質(zhì)的技術(shù)措施。 構(gòu)建上海市平安飲用水保障體系的 對策： 中心城區(qū)通過改善原水水質(zhì)， 強化給水廠常規(guī)處理，全面實施給水廠深度處理， 更新 和改造城市供水管網(wǎng)， 改造二次供水設(shè)施， 實施從源頭到龍頭的供水管理新機制； 郊區(qū)推行 供水集約化建設(shè)，建設(shè)城鄉(xiāng)一體化的供水系統(tǒng)；同時完善城市供水監(jiān)控體系。關(guān)鍵詞： 上海市 平安飲用水 保障技術(shù)1 上海市供水概況城市供水是城市根底設(shè)施的重要組成局部， 城市供水的開展水平是城市現(xiàn)代化程度的重 要標志， 也是城市可持續(xù)開展

2、的重要保障。 上海城市供水從 “九五 時期的“在開展中提高 轉(zhuǎn)向“十五時期的“在提高中開展 ，開展目標從水量的增長轉(zhuǎn)向提高水質(zhì)和供水的安 全可靠性，對外效勞從保證供應(yīng)轉(zhuǎn)向優(yōu)質(zhì)效勞。1.1 供水系統(tǒng)概況1.1.1 水源水質(zhì)特征上海地處長江、太湖兩大流域下游，境內(nèi)河網(wǎng)密布，水系興旺，水資源決量并不缺乏。 但由于目前地表水污染較為嚴重， 水環(huán)境質(zhì)量還不能滿足要求， 被國家列為水質(zhì)型缺水的城 市。上海市河流水質(zhì)污染以有機污染為主，各骨干河流主要超標工程為：氨氮、溶解氧、耗 氧量CODn和生化需氧量BOD。占上海市原水總量 76.3%的黃浦江原水根本為W類水 體，占上海市原水總量 23.7%的長江原水根

3、本為nm類水體。黃浦江原水的水質(zhì)特征是溶解性的小分子有機物占多數(shù)，就全年平均值而言， 分子量小于1000的DOC為45% UV254為44%黃浦江水中有機物分子量分布的變化特點是湖泊水質(zhì)和 工業(yè)廢水、 生活污水共同影響的結(jié)果， 特別是小分子有機物的變化主要受到太湖和淀山湖的 影響。腐殖酸含量夏季較高，冬季較低。1.1.2 給水廠處理工藝上海市中心城區(qū)總供水能力為716萬 m3/d ，其中以黃浦江上游水為水源的給水廠有8座，以長江水為水源的給水廠有 6 座，根本采用混凝、沉淀、 過濾及消毒等的常規(guī)水處理工 藝，即原水經(jīng)預(yù)加氯和硫酸鋁后，經(jīng)混合，絮凝大局部為網(wǎng)格、折板、孔口等絮凝沉淀 以平流沉淀和

4、斜管為主 ，石英砂過濾 普通濾池、 氣水反沖濾池為主 如氯消毒后出廠。 上海市給水廠為保證管網(wǎng)水的消毒效果， 普遍采用氯胺消毒， 即在預(yù)氯化點或后加氯點投加 氨。常規(guī)工藝對黃浦江原水的有機物CODn去除率在40%左右，對長江原水的有機物CODJ去除率在35%- 40%管網(wǎng)系統(tǒng)市區(qū)供水管網(wǎng)管徑?75mr總長度為7463km,其中1950年前敷設(shè)的有208.71km, 19501976年敷設(shè)的有632.27km, 19762000年敷設(shè)的約6600km,占管網(wǎng)總長度的 88% 供水管網(wǎng)管齡超過 50年的約占3%最長的甚至達100多年，從管網(wǎng)管材日常養(yǎng)護維修記錄 來看，管齡長的管道大局部因內(nèi)壁無涂襯

5、，漏水發(fā)生率較高。在全市供水管網(wǎng)中灰口鑄鐵管長度5962.57km，球墨鑄鐵管長度 960.37km，鋼管407.43km，其余為水泥管、PVC U管等。 灰口鑄鐵管占管網(wǎng)總長的 79.9%,而20世紀6080年代大量使用的連續(xù)澆鑄的灰口鑄鐵管， 其接口多數(shù)為石棉水泥，局部使用剛性更強的膨脹水泥，局部管道施工中對根底、覆土、防護等方面注意不夠。主要問題為：爆管和漏水頻率較高，增加了斷水率、漏損率和養(yǎng)護工作量，其中有局部管道管壁尤其是內(nèi)壁腐蝕嚴重，影響了管道使用壽命、供水水質(zhì)和供水 平安。上海市區(qū)從2001年1月2003年5月輸水管道爆管次數(shù) 統(tǒng)計說明，DN50C700爆管 次數(shù)69次，占爆管總

6、數(shù)的 71.8%，根本上都是連續(xù)澆鑄的灰口鑄鐵管。漏水損失和爆管事 故的發(fā)生，嚴重影響了管網(wǎng)運行的平安。二次供水系統(tǒng)有屋頂水箱約10萬只10R1/只，泵房或水池 6294座，小區(qū)立管14486km,可調(diào)節(jié)供水量為100萬m/d。由于歷史的原因，上海門共同管理，出廠水到街坊管道 由自來水公司與房管物業(yè)部門共同管理，出廠水到街坊管道由自來水公司負責，而從街坊小區(qū)內(nèi)泵房及墻外1m或進水閥門到室內(nèi)不了解自來水公司與房管物業(yè)部門的職責分工的提 升。這種缺乏專業(yè)規(guī)劃管理的體制，嚴重影響居民用水的質(zhì)量與效勞，成為提升自來水水質(zhì)的“瓶頸。1.2供水水質(zhì)出廠水水質(zhì)見表表1黃浦江原水出廠水濁度和耗氧量年平均值年份

7、19992000200120022003濁度/NTU0.420.430.300.230.18CODn/mg/L3.34.03.63.53.5表2長江原水出廠濁度和耗氧量年平均值年份19992000200120022003濁度/NTU0.180.150.140.110.08COD/mg/L1.81.71.71.71.6從表1和表2可見，目前長江原水給水廠出水濁度年平均值在0.1NTU以下，CODV小于2mg/L,黃浦江原水給水廠出水濁度年平均值 0.2NTU以下，COD大于3mg/L,黃浦江原水出 廠水耗量明顯高于長江原水給水廠。資料分析說明：黃浦江原水給水廠出水水質(zhì)中存在的主要問題是CODn氨

8、氮、錳的含量略高，酚、色度、鐵偶有超標GB5749 85；長江原水給水廠出水水質(zhì)中存在的主要問 題是氨氮、錳和酚含量有時偏高，咸潮期間氯化物較高；自來水臭與味較差。自來水口感較差的主要原因： 一是出廠水剩余有機物含量較高； 二是出廠水余氯量偏高； 氯消毒形成的氯酚。水處理工藝效能決定了出廠水水質(zhì)，而黃浦江原水分小子量的溶解性有機物占多數(shù)，現(xiàn)有常規(guī)工藝對小分子量溶解性有機物去除能力有限，出廠水中除余有機物量和自來水的臭和味有直接的關(guān)系，改善自來水的口感， 進一步提高水質(zhì)，應(yīng)用深度處理工藝勢在必行。管網(wǎng)水與二次供水水質(zhì)表3上海市自來水管網(wǎng)水濁度年平均值年份19992000200120022003濁

9、度/NTU0.610.600.520.430.33從表3可以看出，管網(wǎng)水的濁度逐年降低， 但對水質(zhì)資料的分析結(jié)果說明： 管網(wǎng)水水質(zhì) 與出廠水相比，濁度平均增加 0.15NTU左右，色度平均增加 2度，鐵平均增加 0.01mg/L。 經(jīng)過二次供水設(shè)施后，居民龍頭水水質(zhì)與管網(wǎng)水相比，濁度平均增加0.57NTU，色度平均增加4度，鐵平均增加 0.1mg/L。因此，上海管網(wǎng)水和二次供水嚴重影響了供水水質(zhì)的提高，主要問題：一是中心城區(qū)管齡在百年左右的管網(wǎng)有 100多公里和1968年前敷設(shè)的無內(nèi)襯管道總長度為378km約占管網(wǎng)總長度5% ;二是居民使用的自來水管和局部街坊內(nèi)管材根本是鍍鋅管，設(shè)施老化，二

10、次供水體制不順。1.3上海市平安保障技術(shù)的目標上海市平安飲用水保障技術(shù)圍繞飲用水供應(yīng)從源頭到龍頭的三個階段：“原水水質(zhì)改 善、“給水廠高效凈化、“管網(wǎng)平安輸配和“二次供水系統(tǒng)，即水源地、給水廠、 輸配水和二次供水四大系統(tǒng)。根據(jù)上海市原水水質(zhì)的特點，針對供水系統(tǒng)存在的問題以及目 前的技術(shù)現(xiàn)狀，通過采用高效、實用和經(jīng)濟的先進供水技術(shù)，優(yōu)化供水系統(tǒng)工藝和設(shè)備，并 建立完善的供水監(jiān)測體系，集成上海市平安飲用水保障技術(shù)，將現(xiàn)有的常規(guī)供水系統(tǒng)改造成為具有平安飲用水保障技術(shù)的現(xiàn)代化供水系統(tǒng)，實現(xiàn)上海市供水水質(zhì)與國際先進水質(zhì)標準標準接軌的目標。平安保障體系總體目標是：建立平安飲用水平安供應(yīng)體系；建立平安飲用水

11、評價體系；建立平安供水的應(yīng)急機制。供水水質(zhì)的目標：到達上海市供水水質(zhì)目標要求，與國際先進水質(zhì)標準標準接軌。2上海市平安飲用水保障技術(shù)針對原水、水處理工藝和管網(wǎng)系統(tǒng)的現(xiàn)狀，以及制約上海市城市供水與國際化大都市接軌的因素，提出改善上海市供水水質(zhì)的技術(shù)措施，構(gòu)建上海市平安飲用水保障體系的主要對策與措施：中心城區(qū)主要通過改善原水水質(zhì)，強化給水廠常規(guī)處理， 全面實施給水廠深度處理，更新和改造城市供水管網(wǎng)，改造二次供水設(shè)施，實施從源頭到龍頭的供水管理新機制； 效區(qū)推進供水集約化建設(shè)，建設(shè)城鄉(xiāng)一體的供水系統(tǒng)；同時完善城市供水監(jiān)控體系。上海市平安飲用水保障體系將實現(xiàn)供水體系的四個提升：一是在過程控制上，從原來

12、的管理出廠水、管網(wǎng)水水質(zhì)提升到管理從源頭到百姓龍頭的每個環(huán)節(jié)；二是在水處理工藝上， 從原來水廠常規(guī)處理提升到強化水廠常規(guī)處理和深度處理并舉；三是在水質(zhì)管理上， 從原來的水質(zhì)靜態(tài)管理提升到水質(zhì)動態(tài)管理，應(yīng)用信息技術(shù)建立供水水質(zhì)模型；四是在供水格局上，從原來的城鄉(xiāng)分塊供水格局提升到郊區(qū)推行供水集約化，建設(shè)城鄉(xiāng)一體化的供水系統(tǒng)。2.1改善原水水質(zhì)黃浦江上游原水存在著有機污染和氨氮、鐵、錳、酚的含量較高，以及色度略高的特征，此外，原水的Ames試驗呈陽性；長江原水氨氮、鐵、猛、酚的含量有時偏高，冬季咸潮影 響時，氯化物超標較嚴重。改善原不水質(zhì)，使黃浦江原水水質(zhì)根本到達川類，長江原水水質(zhì)根本到達n類，抗

13、咸保證率到達95%對540萬nf/d黃浦江原水進行生物預(yù)處理，經(jīng)較短時間生物接觸氧化后的原水，不進 行泥水別離，只補充溶解氧，利用40余公里的原水輸送渠道，使之在渠道內(nèi)能發(fā)生有效的生物降解，局部去除原水臭和味、氨氮、耗氧量、色、鐵、猛等，并盡可能地提高原水的溶 解氧，降低揮發(fā)性有機物濃度。長江原水水質(zhì)屬于川類，經(jīng)長江陳行水庫自然凈化后，出3 水水質(zhì)除氯化物外均符合地面水n類標準，但由于水庫庫容嚴重缺乏830萬m，在咸潮入侵期間，氯化物超標，為此將在陳行增建i座iioo萬m的原水水庫，提高長江原水儲蓄容量，避開咸潮期取水，提高長江原水水質(zhì)。2.2強化常規(guī)處理、增加深度處理工藝鑒于上海市現(xiàn)有水源狀

14、況，常規(guī)水處理工藝按目前給水廠運行方式，出廠水雖然滿足國家水質(zhì)標準，但難以到達衛(wèi)生部 ?生活飲用水衛(wèi)生 標準?的要求。因此必須改進給水廠凈水 工藝，目標到2022年，全面完成中心城區(qū)14座給水廠深度處理和污泥處理，出廠水水質(zhì)到達2022年?上海市供水專業(yè)規(guī)劃?供水水質(zhì)標準的要求。2.2.1 黃浦江原水凈水藝上海在周家渡水廠進行了1萬m/d臭氧生物活性炭工藝處理黃浦江原水生產(chǎn)性應(yīng)用，結(jié)果說明：其出水水質(zhì)根本到達2022年?上海市供水專業(yè)規(guī)劃?供水水質(zhì)標準的要求，因此將對黃浦江原水給水廠進行改造，強化常規(guī)工藝，增加臭氧生物活性炭工藝。臭氧預(yù)氧化取代預(yù)加氯， 可防止預(yù)氯化后產(chǎn)生大量三鹵甲烷物質(zhì)， 同

15、時臭氧可氧化許多 小分子以及分解大分子有機物成為小分子有機物， 從而使得水中因腐殖質(zhì)引起的色、 臭和味 能被局部去除， 改善后續(xù)工藝的混凝效果。 臭氧預(yù)氧化處理黃浦江原水生產(chǎn)性試驗結(jié)果說明： 降低色度和紫外吸光度 30%以上，降低鐵、猛約 20%，并可提高溶解氧 40%。應(yīng)用高效澄清池等強化常規(guī)處理工藝， 盡可能降低濁度和耗氧量， 減少后續(xù)活性炭處理 工藝污染物負荷。高效澄清池與平流沉淀池相比， 絮凝與澄清結(jié)合緊密，整體布置緊湊，占 地面積??；澄清速率較高，斜管區(qū)上升流速可達 20m/h;沉淀區(qū)域有較大的污泥濃縮空間， 排泥水含固率不小于 3%，可簡化污泥處理系統(tǒng)；使用助凝劑，并采用污泥回流外

16、循環(huán)，產(chǎn) 生的礬花均勻、 密實，對水質(zhì)水量變化適應(yīng)性強。 黃浦江原水處理試驗結(jié)果說明： 在斜管區(qū) 上升流速25m/h時，澄清池出水濁度根本小于1NTU排泥含固率大于 3%最高可達10鳩上。對于現(xiàn)有的平流沉淀池那么應(yīng)用活化硅酸助凝劑， 改善混凝效果， 降低混凝劑硫酸鋁的投 加量， 提高出水水質(zhì)。 活化硅酸處理黃浦江原水生產(chǎn)性應(yīng)用說明： 平流式沉淀池在混凝劑量 一定時，投加活化硅酸助凝劑2.5g/m 3以SiO2計為0.85mg/L，沉淀池出水濁度可降低 30%40%，混凝劑投加量至少降低 25%，沉淀池的水處理量可增大 10%15%。臭氧生物活性炭能有效去除水中溶解性有機物， 及由此引起的色、

17、臭和味等， 并對賈第 蟲和隱孢子蟲滅活效果顯著， 后續(xù)氯消毒的投加量可適當減少。 工藝中臭氧的作用有兩個方 面，一是直接將局部能被其氧化成無害物質(zhì)的污染物去除，二是將大分子有機物分解成可為生物降解的小分子有機物， 同時利用臭氧分解后產(chǎn)生的氧使水中的溶解氧充足， 從而為后續(xù) 活性炭處理中的生物降解提供必要的條件。 實踐證明： 臭氧生物活性炭深度處理工藝能有效 去除水中有機物，降低出水COD、鐵、猛，改善自來水臭和味，提高出廠水的生物穩(wěn)定性，出廠水Ames致突變結(jié)果可轉(zhuǎn)變成陰性。2.2.2 長江原水凈水工藝將對長江原水凈水工藝改造作進一步探索，目前僅根據(jù)其水源特點和出廠水水質(zhì)狀況， 初步考慮工藝改

18、造，同時開展粉末活性炭在長江原水中的試驗研究。通過臭氧預(yù)氧化、 活性炭一雙層砂濾池， 解決氨、 氮、鐵、猛、 酚的含量有時偏高問題， 并改善出廠水的臭和味。應(yīng)用了新型混凝劑聚硅硫酸鋁。 聚硅硫酸鋁是由聚硅酸與金屬鋁鹽復(fù)合而成的一種新型 絮凝劑， 具有吸附架橋和電中和等性能， 能適應(yīng)不同的水質(zhì)和氣候條件， 且水中剩余的鋁含 量可大大降低。聚硅硫酸鋁絮凝效果受低溫影響小，凈水效果明顯優(yōu)于硫酸鋁，節(jié)約礬劑20% 50%。結(jié)成的礬花大而密實，沉降速度快，能提高沉淀澄清設(shè)備的產(chǎn)水量，增大水 處理量可達 15%。解決在冬季水溫較低時硫酸鋁混凝效果不佳，跑礬問題，并降低水中鋁離 子的投回量，提高出水水質(zhì)。2

19、.2.3 儲藏技術(shù)同時， 根據(jù)上海市規(guī)劃供水水質(zhì)要求和原水水質(zhì)條件，開展不同原水的深度處理工藝的研究如超濾和納濾在處理黃浦江和長江原水中的應(yīng)用研究；新的消毒方式如多點投加氯及管 網(wǎng)遠點加氯等，在保證消毒效果前提下，盡量減少加氯量，降低消毒副產(chǎn)物及氯的臭和味； 開發(fā)和選用新消毒劑等， 進行技術(shù)儲藏， 尤其是進一步提高長江原水自來水水質(zhì)的技術(shù)積累。2.3 改造城市供水管網(wǎng)城市供水管網(wǎng)改造的目標是確保供水水質(zhì)、降低管網(wǎng)漏失率， 力求做到經(jīng)濟、 合理，提 高供水水質(zhì)和供水平安。2.3.1 管網(wǎng)更新與改造管網(wǎng)更新改造應(yīng)循序漸進， 突出重點，積極推廣新工藝、 新材料， 新敷設(shè)的管道采用抗 腐蝕材料或防腐性

20、能好的產(chǎn)品，新管盡量采用球墨鑄鐵管。管網(wǎng)改造實施原那么：管網(wǎng)改造與城市規(guī)劃相結(jié)合；管網(wǎng)改造與降低漏損和爆管相結(jié)合； 管網(wǎng)改造與提高水質(zhì)相結(jié)合；管網(wǎng)改造與優(yōu)化供水調(diào)度和主干管布置相結(jié)合。2005年根本改造無內(nèi)襯管道，更換爆管頻率高的管段； 2022 全面完成易漏、易爆管段 改造，并逐步建立管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)和管網(wǎng) GIS 系統(tǒng)，完善供水區(qū)域間管網(wǎng)調(diào)水能力。2.3.2 建立供水管網(wǎng)爆管事故預(yù)警與快速反響機制上海市城市供水管網(wǎng)大口徑管道爆裂事故的原因主要有兩個方面， 一是管網(wǎng)中管道局部 老化， 以灰鑄鐵管為主要管道材料的管道質(zhì)量差， 管道耐壓和耐沖擊性能差， 是上海市供水 管網(wǎng)與國際先進水平存在差距的根本

21、問題； 二是科學管理水平和手段比擬落后， 缺乏預(yù)防爆 管事故的主動條件和快速反響及處理能力， 容易造成重大的社會影響和經(jīng)濟、 財產(chǎn)損失， 影 響市民生活和城市平安。研究應(yīng)用供水管網(wǎng) GIS 系統(tǒng)和管網(wǎng)運行電腦動態(tài)模擬軟件， 建立以運行平安保障為目標 的信息化管理平臺； 進行管網(wǎng)漏水和爆裂事故數(shù)據(jù)及因素分析， 建立平安保障體系和建設(shè)方 案；建立管網(wǎng)漏水監(jiān)測系統(tǒng)， 實時反映管網(wǎng)漏水狀態(tài)， 調(diào)研和選用適合上海地方特點和需求 的管網(wǎng)漏水狀態(tài)， 調(diào)研和選用適合上海地方特點和需求的管網(wǎng)漏水和事故監(jiān)測儀器設(shè)備， 健 全SCADA實時監(jiān)測系統(tǒng)，制定事故快速反響和快速處理預(yù)案；實現(xiàn)管網(wǎng)平安運行調(diào)度和平安運行。 通過應(yīng)用研究成果加強科學管理，降低爆管事故發(fā)生率；逐年更新改造管網(wǎng)材料，提高管網(wǎng)抗御災(zāi)害能力，最大限度減少管網(wǎng)爆管事故隱患。2.4 二次供水設(shè)施改造與管理改善二次供水的水質(zhì)， 顯著提高居