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西塘河应急水源地水质特性研究
来源: 发布时间:[2017-04-10]

伏俊奕 张雪 华伟 郭安 蒋福春

(苏州市自来水公司,苏州,215002)

摘要:应急水源水质特性研究对于应对水质突发事件具有重要的现实意义,在对西塘河与太湖水质对比监测分析的基础上,重点探讨了浊度、色度、耗氧量、氨氮、总磷、碱度等14类水质参数的变化特性和净水厂工艺试运规律。结果表明,西塘河水源浊度在30NTU上下波动,河水源色度基本上维持在25度左右,较为稳定;耗氧量变化规律与太湖水质类似,范围为3.28~5.76mg/L,平均耗氧量为4.73mg/L;氨氮及硝酸盐呈明显的W型的规律特性,氨氮及硝酸盐年平均含量约分别为太湖水源的4与6.29倍;TP含量远高于太湖,变化范围在0.04~0.14mg/L;碱度高于太湖水源,变化范围在73~151mg/L;硬度与太湖水相当,变化较为恒定;氯化物含量要高于太湖水,呈v型规律变化;其他指标含量较低,满足水质标准要求;制水耗药量高于太湖水源,制水工艺较太湖水源复杂。

关键词:应急水源地;饮用水;臭氧活性炭;

近几年水源地水质污染事件频频发生,给供水行业带来了前所未有的运营压力。2007年5月无锡太湖蓝藻事件给太湖周边城市造成了广泛而深远的影响。同样处于太湖流域,苏州市为应对水源地水质危机,于2008年3月18日启动市区供水应急水源工程建设,保证供水生产过程中由于水源地水质突变情况下的供水安全。该工程利用已经建成并投入使用的西塘河引水工程和望虞河水利枢纽,在西塘河边建设一座应急泵站,就近连接苏州市自来水公司的B水厂和X水厂的浑水管道。在太湖水源地出现突发情况时,工程可通过望虞河、西塘河引长江水,供应B水厂和X水厂,保障供水安全。

科学运行管理应急水源,合理调配和监管应急水源,保证应急水源的有效性具有重要的现实意义,对于整个应急水源地建设管理具有重要的推广价值。为此,苏州市自来水公司通过水源地水质监测和应急水源生产试用来积累应急水源地运行管理经验,旨在为饮用水应急水源地建设提供参考。

1.应急水源地建设概述

1.1工程建设

西塘河全长18 km,是苏州的一条清水通道,水质时刻受到监控。西塘河应急水源工程建于2008年3月,于当年6月30日即基本建成,西塘河应急水源工程泵站距离水厂仅8km,苏州市自来水公司于当年7月30日至31日对其进行了联合调试,启动西塘河应急水源工程机泵进行应急水源地试用。

 

 1.2净水工艺和相关参数

西塘河应急水源主要供给对象是苏州市自来水公司X水厂,其一期设计供水能力为30万m3/d,水厂净水工艺流程如图1所示。目前供水主要集中在20~22万m3/d。臭氧—活性炭工艺自2008年3月开始正式投运,截止到目前为止运行状况良好,臭氧活性炭工艺对有机物具有良好的截留效果[1-7]

1.3水源地运行管理

为了实时掌控西塘河水质变化特征,保证水源地水质的可靠性,定期会监测分析西塘河水质,监测频率为1次/月,监测指标涵盖浊度、耗氧量、氰化物、六价铬等14项指标,详细指标见第2节分析。同时每年会不定期抽取西塘河原水供入水厂进行生产试用,以保证水厂对西塘河水源水质的适应性,以提高水厂应对突发事件的快速反应能力。

2.应急水源地水质

苏州市饮用水厂的供水水源主要取自太湖,为此在水源地水质监控过程中,主要以太湖水源地水质为对象。西塘河应急水源建成后,西塘河水质监测与太湖水源同时进行,通过对比分析以提高水厂制水的针对性,相关对比分析如下。

2.1浊度、色度分析

图2反应了西塘河与太湖水源地的色度与浊度监测情况,2009年太湖浊度呈U型变化特性,1-2月份浊度最高,基本维持在58NTU,3-5月份急速下降,6-11月份基本保持在3 NTU左右,12月份上升至31NTU,而西塘河水源浊度在30NTU上下波动。由于太湖水源地水深较浅,冬季西北风易将太湖水源地底泥掀起而引起浊度的升高,而西塘河为南北向河流,显狭长状,与太湖相比受风浪的影响较小。

太湖水源色度变化特性呈W型3、7、12月份色度最高,达到了30度左右,其余月份维持在10度左右,季节性变化明显,西塘河水源色度基本上维持在25度左右,较为稳定。

 

2.2耗氧量分析

图3展示了西塘河与太湖水源地的耗氧量监测情况,太湖水源地呈现1月份最高,达6.08mg/L,随后逐步下降,7月份有短暂上升,其他月份基本维持在4 mg/L水平,全年平均耗氧量为3.89mg/L。西塘河水源耗氧量变化规律与太湖水质类似,范围为3.28~5.76mg/L,平均耗氧量为4.73mg/L,相比太湖水源地略高,符合III类水质要求[9]

2.3氮磷含量分析

图4显示了西塘河与太湖水源地的氨氮及硝酸盐监测情况,西塘河水源氨氮及硝酸盐呈明显的W型的规律特性,1、2、3、7、11、12月份的含量较高,其他月份含量相对平稳,含量明显高于太湖水源,氨氮及硝酸盐年平均含量约分别为太湖水源的4与6.29倍,其中氨氮的年平均含量在0.99mg/L,基本满足III类水质要求[9]

 

图5反应了西塘河与太湖水源地的TP监测情况,西塘河水源中TP含量远高于太湖,变化范围在0.04~0.14mg/L,年平均含量在0.11mg/L,基本满足III类水质要求[9]

2.4碱度、硬度分析

图6反应了西塘河与太湖水源地的碱度与硬度监测情况,西塘河水中碱度高于太湖水源,变化范围在73~151mg/L,平均含量为112mg/L,完全能够满足制水厂混凝剂水解(Al2(SO4)3)的碱度要求[8]

西塘河水中的硬度与太湖水相当,变化较为恒定,二者年平均硬度分别为155与138mg/L,完全能够满足出厂水水质标准要求[10]

2.5氯化物分析

图7反应了西塘河与太湖水源地氯化物的监测情况,由图7可见西塘河中氯化物含量要高于太湖水,同时二者氯化物呈v型变化趋势,氯化物的最低含量点分别出现在6与8月份,相关原因有待于进步分析。

2.6其他物质含量分析

除以上指标外,还监测了嗅和味、PH、氰化物、六价铬与挥发酚,水质指标与太湖相当,其中氰化物、六价铬与挥发酚均符合水源地水质标准I类水质标准要求,含量较低。

3.水质处理

针对西塘河的原水水质情况,X水厂在现有工艺基础上,进行了生产调试运行,经过工艺调整后,出厂水质能够符合生活饮用水卫生标准[10],相关工艺技术参数见表1。

表1  工艺技术参数

 

编号

参数

太湖水源

(mg/L)

西塘河水源

(mg/L)

1

预臭氧

0.8

1.4

2

混凝剂

(液态硫酸铝)

48.25

88

3

PAM

0

0.06

4

二次絮凝

0

1.27

5

后臭氧

1.0

1.3

6

加氯量

2.29

5.76

 

由表1可见,西塘河水源水质相比太湖水源而言,药耗较高,处理难度较大,需要借助PAM助凝和二次絮凝进行工艺保障。

4.结论与建议

(1)2009年太湖浊度呈U型变化特性,西塘河水源浊度在30NTU上下波动。

(2)太湖水源色度变化呈W型特性,季节性变化明显,西塘河水源色度基本上维持在25度左右,较为稳定。

(3)西塘河水源耗氧量变化规律与太湖水质类似,范围为3.28~5.76mg/L,平均耗氧量为4.73mg/L,相比太湖水源地略高。

(4)西塘河水源氨氮及硝酸盐呈明显的W型的规律特性,氨氮及硝酸盐年平均含量约分别为太湖水源的4与6.29倍,其中氨氮的年平均含量在0.99mg/L。

(5)西塘河水源中TP含量远高于太湖,变化范围在0.04~0.14mg/L,年平均含量在0.11mg/L。

(6)西塘河水中碱度高于太湖水源,变化范围在73~151mg/L,平均含量为112mg/L。

(7)西塘河水中的硬度与太湖水相当,变化较为恒定。

(8)西塘河中氯化物含量要高于太湖水,二者氯化物呈v型规律变化。

(9)西塘河嗅和味、PH、氰化物、六价铬与挥发酚指标含量较低,满足水质标准要求。

(10)西塘河水源制水耗药量高于太湖水源,制水工艺较太湖水源复杂。

水源地水质特性规律的研究有助于净水厂有针对性地调整生产工艺,节能降耗,预防水质突发事件,应急水源水质特性的跟踪研究能够指导净水厂在突发情况下的工艺生产,应对水质突发事件,具有重要的现实意义,建议该类水源地水质规律研究能够得到众多单位的参与支持。

参考文献

[1]刘文君 施周主译.水质与水处理 公共供水技术手册(第五版)/美国自来水厂协会[M].北京.中国建筑工业出版社,2008.82.

[2]张金松 尤作亮主编.安全饮用水保障技术[M].北京.中国建筑工业出版社,2008.267-268.

[3] Gunten U. V. Ozonation of drinkingwater: Part II. Disinfection and by-product formation in presence of bromide,iodide or chlorine[J]. Water Research 2003, 37(7):1469–1487.

[4] Li Jing, Liu Hui-juan, Zhao Xue., et al. Effect of preozonation on the characteristic transformation of fulvic acid and its subsequent trichloromethane formation potential:Presence or absence of bicarbonate[J]. Chemosphere 2008,71(9):1639–1645.

[5] Pera-Titus M., Garc´ıa-Molina V., A. Baños M., et al. Degradation of chlorophenols by means of advanced oxidation processes: a general review[J]. Environmental 2004, 47(4):219–256.

[6] Li Tao, Yan Xiao-ming, Wang Dong-sheng., et al. Impact of preozonation on the performance of coagulated flocs[J]. Chemosphere 2009,75(2): 187–192.

[7] 代荣. 南星水厂臭氧预处理及臭氧活性碳深度处理生产运行研究[D].杭州: 浙江大学建筑工程学院,2007.

[8]严旭世 范瑾初主编.给水工程(第四版)[M].北京.中国建筑工业出版社,1999.357.

[9] GB3838-2002. 地表水环境质量标准[S].

[10] GB5749-2006. 生活饮用水卫生标准[S].

 

 

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