上海市安全飲用水保障技術(shù)

1、上海市安全飲用水保障技術(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(wèn)題，提出了改善上海市供水水質(zhì)的技術(shù)措施。構(gòu)建上海市安全飲用水保障體系的對(duì)策：中心城區(qū)通過(guò)改善原水水質(zhì)，強(qiáng)化給水廠常規(guī)處理，全面實(shí)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(shí)施從源頭到龍頭的供水管理新機(jī)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(shí)完善城市供水監(jiān)控體系。關(guān)鍵詞：上海市安全飲用水保障技術(shù)1 上海市供水概況城市供水是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，城市供水的發(fā)展水平是城市現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志，也是城市可持續(xù)發(fā)展的重要保障。上海城市供水從“九五”時(shí)期

2、的“在發(fā)展中提高”轉(zhuǎn)向“十五”時(shí)期的“在提高中發(fā)展”，發(fā)展目標(biāo)從水量的增長(zhǎng)轉(zhuǎn)向提高水質(zhì)和供水的安全可靠性，對(duì)外服務(wù)從保證供給轉(zhuǎn)向優(yōu)質(zhì)服務(wù)。1.1 供水系統(tǒng)概況1.1.1 水源水質(zhì)特征上海地處長(zhǎng)江、太湖兩大流域下游，境內(nèi)河網(wǎng)密布，水系發(fā)達(dá)，水資源決量并不缺乏。但由于目前地表水污染較為嚴(yán)重，水環(huán)境質(zhì)量還不能滿足要求，被國(guó)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(jī)污染為主，各骨干河流主要超標(biāo)項(xiàng)目為：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%的黃浦江原水基本為IV類水體，占上海市原水總量23.7%的長(zhǎng)江原水基本為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(jī)

3、物占多數(shù)，就全年平均值而言，分子量小于1000的DO845%UV54為44%黃浦江水中有機(jī)物分子量分布的變化特點(diǎn)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(jī)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(wàn)m3/d，其中以黃浦江上游水為水源的給水廠有8座，以的江水為水源的給水廠有6座，基本采用混凝、沉淀、過(guò)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，絮凝大部分為網(wǎng)格、折板、孔口等絮凝沉淀以平流沉淀和斜管為主，石英砂過(guò)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

4、的消毒效果，普遍采用氯胺消毒，即在預(yù)氯化點(diǎn)或后加氯點(diǎn)投加氨。常規(guī)工藝對(duì)黃浦江原水的有機(jī)物CO4去除率在40說(shuō)右，對(duì)長(zhǎng)江原水的有機(jī)物CODJ去除率在35%-40%1.1.3 管網(wǎng)系統(tǒng)市區(qū)供水管網(wǎng)管徑75mm總長(zhǎng)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(zhǎng)度的88%供水管網(wǎng)管齡超過(guò)50年的約占3%最長(zhǎng)的甚至達(dá)100多年，從管網(wǎng)管材日常養(yǎng)護(hù)維修記錄來(lái)看，管齡長(zhǎng)的管道大部分因內(nèi)壁無(wú)涂襯，漏水發(fā)生率較高。在全市供水管網(wǎng)中灰口鑄鐵管長(zhǎng)度5962.57km,球墨鑄鐵管長(zhǎng)度960.37km,鋼管407

5、.43km,其余為水泥管、PVG-U管等。灰口鑄鐵管占管網(wǎng)總長(zhǎng)的79.9%,而20世紀(jì)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，部分使用剛性更強(qiáng)的膨脹水泥，部分管道施工中對(duì)基礎(chǔ)、覆土、防護(hù)等方面注意不夠。主要問(wèn)題為：爆管和漏水頻率較高，增加了斷水率、漏損率和養(yǎng)護(hù)工作量，其中有部分管道管壁尤其是內(nèi)壁腐蝕嚴(yán)重，影響了管道使用壽命、供水水質(zhì)和供水安全。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(jì)說(shuō)明，DN50-700爆管次數(shù)69次，占爆管總數(shù)的71.8%,基本上都是連續(xù)澆鑄的灰口鑄鐵管。漏水損失和爆管事故的發(fā)生，嚴(yán)重影響了管網(wǎng)運(yùn)行的安全。二次供水系統(tǒng)有屋頂水箱約

6、10萬(wàn)只10m7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(wàn)岳/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(lái)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(lái)水公司負(fù)責(zé)，而從街坊小區(qū)內(nèi)泵房及墻外1m或進(jìn)水閥門到室內(nèi)不了解自來(lái)水公司與房管物業(yè)部門的職責(zé)分工的提升。這種缺乏專業(yè)規(guī)劃管理的體制，嚴(yán)重影響居民用水的質(zhì)量與服務(wù)，成為提升自來(lái)水水質(zhì)的“瓶頸”。1.2 供水水質(zhì)1.2.1 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19992000200120022003濁度/NTU0.420.430.300.230.18COD/mg/L3.34.0

7、3.63.53.5表2長(zhǎng)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(zhǎng)江原水給水廠出水濁度年平均值在0.1NTU以下，CODn/、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(zhǎng)江原水給水廠。資料分析說(shuō)明：黃浦江原水給水廠出水水質(zhì)中存在的主要問(wèn)題是CODm氨氮、鎰的含量略高，酚、色度、鐵偶有超標(biāo)GB5749-85；長(zhǎng)江原水給水廠出水水質(zhì)中存在的主要問(wèn)題是氨氮、鎰和酚含量有時(shí)偏高，

8、咸潮期間氯化物較高；自來(lái)水臭與味較差。自來(lái)水口感較差的主要原因：一是出廠水殘余有機(jī)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(jī)物占多數(shù)，現(xiàn)有常規(guī)工藝對(duì)小分子量溶解性有機(jī)物去除能力有限，出廠水中除余有機(jī)物量和自來(lái)水的臭和味有直接的關(guān)系，改善自來(lái)水的口感，進(jìn)一步提高水質(zhì)，應(yīng)用深度處理工藝勢(shì)在必行。1.2.2 管網(wǎng)水與二次供水水質(zhì)表3上海市自來(lái)水管網(wǎng)水濁度年平均值年份19992000200120022003濁度/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(duì)水質(zhì)資料的分析結(jié)果說(shuō)明：管網(wǎng)水

9、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(guò)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(yán)重影響了供水水質(zhì)的提高，主要問(wèn)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(wú)內(nèi)襯管道總長(zhǎng)度為378km約占管網(wǎng)總長(zhǎng)度5%;二是居民使用的自來(lái)水管和部分街坊內(nèi)管材基本是鍍鋅管，設(shè)施老化，二次供水體制不順。1.3 上海市安全保障技術(shù)的目標(biāo)上海市安全飲用水保障技術(shù)圍繞飲用水供給從源頭到龍頭的三個(gè)階段：“原水水質(zhì)改善”、“給水廠高效凈化

10、”、“管網(wǎng)安全輸配”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(diǎn)，針對(duì)供水系統(tǒng)存在的問(wèn)題以及目前的技術(shù)現(xiàn)狀，通過(guò)采用高效、實(shí)用和經(jīng)濟(jì)的先進(jìn)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(cè)體系，集成上海市安全飲用水保障技術(shù)，將現(xiàn)有的常規(guī)供水系統(tǒng)改造成為具有安全飲用水保障技術(shù)的現(xiàn)代化供水系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)上海市供水水質(zhì)與國(guó)際先進(jìn)水質(zhì)W標(biāo)準(zhǔn)接軌的目標(biāo)。安全保障體系總體目標(biāo)是：建立安全飲用水安全供給體系；建立安全飲用水評(píng)價(jià)體系；建立安全供水的應(yīng)急機(jī)制。供水水質(zhì)的目標(biāo)：到達(dá)上海市供水水質(zhì)目標(biāo)要求，與國(guó)際先進(jìn)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)接軌。2上海市安全飲用水保障技術(shù)針對(duì)原水、水

11、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(guó)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)建上海市安全飲用水保障體系的主要對(duì)策與措施：中心城區(qū)主要通過(guò)改善原水水質(zhì)，強(qiáng)化給水廠常規(guī)處理，全面實(shí)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(shí)施從源頭到龍頭的供水管理新機(jī)制；效區(qū)推進(jìn)供水集約化建設(shè)，建設(shè)城鄉(xiāng)一體的供水系統(tǒng)；同時(shí)完善城市供水監(jiān)控體系。上海市安全飲用水保障體系將實(shí)現(xiàn)供水體系的四個(gè)提升：一是在過(guò)程控制上，從原來(lái)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(gè)環(huán)節(jié)；二是在水處理工藝上，從原來(lái)水廠常規(guī)處理提升到強(qiáng)化水廠常規(guī)處理和深度處理并舉；三是在水質(zhì)

12、管理上，從原來(lái)的水質(zhì)靜態(tài)管理提升到水質(zhì)動(dòng)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(lái)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(jī)污染和氨氮、鐵、鎰、酚的含量較高，以及色度略高的特征，此外，原水的Ames試驗(yàn)呈陽(yáng)性；長(zhǎng)江原水氨氮、鐵、猛、酚的含量有時(shí)偏高，冬季咸潮影響時(shí)，氯化物超標(biāo)較嚴(yán)重。改善原不水質(zhì)，使黃浦江原水水質(zhì)基本到達(dá)m類，長(zhǎng)江原水水質(zhì)基本到達(dá)n類，抗咸保證率到達(dá)95%對(duì)540萬(wàn)m/d黃浦江原水進(jìn)行生物預(yù)處理，經(jīng)較短時(shí)間生物接觸氧化后的原水，不進(jìn)行泥水別離，只補(bǔ)充溶解氧，利用40余公里的原水輸送渠道，使

13、之在渠道內(nèi)能發(fā)生有效的生物降解，部分去除原水臭和味、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(jī)物濃度。長(zhǎng)江原水水質(zhì)屬于出類，經(jīng)長(zhǎng)江陳行水庫(kù)自然凈化后，出3水水質(zhì)除氯化物外均符合地面水n類垣魚，但由于水庫(kù)庫(kù)容嚴(yán)重不足830萬(wàn)m，在咸潮入侵期間，氯化物超標(biāo)，為此將在陳行增建1座1100萬(wàn)m3的原水水庫(kù)，提高長(zhǎng)江原水儲(chǔ)蓄容量，避開咸潮期取水，提高長(zhǎng)江原水水質(zhì)。2.2 強(qiáng)化常規(guī)處理、增加深度處理工藝鑒于上海市現(xiàn)有水源狀況，常規(guī)水處理工藝按目前給水廠運(yùn)行方式，出廠水雖然滿足國(guó)家水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),但難以到達(dá)衛(wèi)生部生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的要求。因此必須改良給水廠凈水工藝，目標(biāo)到2010年，全

14、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(dá)2010年上海市供水專業(yè)規(guī)劃供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。2.2.1 黃浦江原水凈水藝上海在周家渡水廠進(jìn)行了1萬(wàn)n3/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(shuō)明：其出水水質(zhì)基本到達(dá)2010年上海市供水專業(yè)規(guī)劃供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求,因此將對(duì)黃浦江原水給水廠進(jìn)行改造，強(qiáng)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)，同時(shí)臭氧可氧化許多小分子以及分解大分子有機(jī)物成為小分子有機(jī)物，從而使得水中因腐殖質(zhì)引起的色、臭和味能被部分去除，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(yàn)結(jié)果說(shuō)明：

15、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(qiáng)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(fù)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，占地面積小；澄清速率較高，斜管區(qū)上升流速可達(dá)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(jiǎn)化污泥處理系統(tǒng)；使用助凝劑，并采用污泥回流外循環(huán)，產(chǎn)生的礬花均勻、密實(shí)，對(duì)水質(zhì)水量變化適應(yīng)性強(qiáng)。黃浦江原水處理試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明：在斜管區(qū)上升流速25m/h時(shí)，澄清池出水濁度基本小于1NTU排泥含固率大于3%最高可達(dá)10%認(rèn)上。對(duì)于現(xiàn)有的平流沉淀池則應(yīng)用活化硅酸助

16、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)?；罨杷崽幚睃S浦江原水生產(chǎn)性應(yīng)用說(shuō)明：平流式沉淀池在混凝劑量一定時(shí)，投加活化硅酸助凝劑2.5g/m3以SiO2計(jì)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(jī)物，及由此引起的色、臭和味等，并對(duì)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(dāng)減少。工藝中臭氧的作用有兩個(gè)方面，一是直接將部分能被其氧化成無(wú)害物質(zhì)的污染物去除，二是將大分子有機(jī)物分解成可為生物降解的小分子有機(jī)物，同時(shí)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

17、續(xù)活性炭處理中的生物降解提供必要的條件。實(shí)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(jī)物，降低出水COD、鐵、猛，改善自來(lái)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(zhǎng)江原水凈水工藝將對(duì)長(zhǎng)江原水凈水工藝改造作進(jìn)一步探索，目前僅根據(jù)其水源特點(diǎn)和出廠水水質(zhì)狀況，初步考慮工藝改造，同時(shí)開展粉末活性炭在長(zhǎng)江原水中的試驗(yàn)研究。通過(guò)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(shí)偏高問(wèn)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

18、條件，且水中殘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)成的磯花大而密實(shí)，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(dá)15%。解決在冬季水溫較低時(shí)硫酸鋁混凝效果不佳，跑礬問(wèn)題，并降低水中鋁離子的投回量，提高出水水質(zhì)。2.2.3 儲(chǔ)備技術(shù)同時(shí)，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(zhǎng)江原水中的應(yīng)用研究；新的消毒方式如多點(diǎn)投加氯及管網(wǎng)遠(yuǎn)點(diǎn)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(jìn)行技術(shù)儲(chǔ)備，尤其是進(jìn)一步提高長(zhǎng)江

19、原水自來(lái)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(biāo)是確保供水水質(zhì)、降低管網(wǎng)漏失率，力求做到經(jīng)濟(jì)、合理，提高供水水質(zhì)和供水安全。2.3.1 管網(wǎng)更新與改造管網(wǎng)更新改造應(yīng)循序漸進(jìn)，突出重點(diǎn)，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能好的產(chǎn)品，新管盡量采用球墨鑄鐵管。管網(wǎng)改造實(shí)施原則：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年基本改造無(wú)內(nèi)襯管道，更換爆管頻率高的管段；2010全面完成易漏、易爆管段改造，并逐步建立管網(wǎng)監(jiān)測(cè)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

20、。2.3.2 建立供水管網(wǎng)爆管事故預(yù)警與快速反應(yīng)機(jī)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(gè)方面，一是管網(wǎng)中管道部分老化，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(guó)際先進(jìn)水平存在差距的根本問(wèn)題；二是科學(xué)管理水平和手段比較落后，缺乏預(yù)防爆管事故的主動(dòng)條件和快速反應(yīng)及處理能力，容易造成重大的社會(huì)影響和經(jīng)濟(jì)、財(cái)產(chǎn)損失，影響市民生活和城市安全。研究應(yīng)用供水管網(wǎng)GIS系統(tǒng)和管網(wǎng)運(yùn)行電腦動(dòng)態(tài)模擬軟件，建立以運(yùn)行安全保障為目標(biāo)的信息化管理平臺(tái)；進(jìn)行管網(wǎng)漏水和爆裂事故數(shù)據(jù)及因素分析，建立安全保障體系和建設(shè)方案；建立管網(wǎng)漏水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)反映管網(wǎng)漏水狀態(tài)，調(diào)研和選用適合上海地方特點(diǎn)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(diǎn)和需求的管網(wǎng)漏水和事故監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備，健全SCADA；時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，制定事故快速反應(yīng)和快速處理預(yù)案；實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)安全運(yùn)行調(diào)度和安全運(yùn)行。通過(guò)應(yīng)用研究成果加強(qiáng)科學(xué)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