基于杭州亞運會重大賽事期間的城市水質提升與保障對策

侯寶芹,童佳佳,鄔夢緣,宋麗利,沈紅葉,戴 穎

(杭州蕭山供水有限公司,浙江杭州 311203)

水是生命之源、生產之要、生態之基,隨著人民生活水平的提高和水質標準的提升,人民群眾對飲用水水質越來越關注,要求也越來越高。今年是亞運會保障年,杭州蕭山作為亞運主陣地,涉及亞運會重大賽場、文體中心、酒店、醫院共計32個,提升水質護杭亞運盛會,是蕭山供水的主要使命擔當。杭州蕭山水源目前有兩個,分別為錢塘江、富春江、浦陽江的三江交匯處(三江口),以及富春江取水口,備用水源為湘湖。但是,近年來原水突發事件頻發,高pH、咸潮、藻類對水廠生產運行造成一定壓力,如何保障亞運重大賽事的供水安全已迫在眉睫。本課題主要針對錢塘江原水凸顯問題,如高pH、高藻、咸潮等,通過實驗室小試結合生產性試驗,提供切合生產實際的應急處置措施。同時,提高原水突發情況預警及處置能力,瞄準龍頭水水質達標,展開水質監測網[1]。通過全過程的水質監測預警、線上線下聯合三級監測模式等管理措施,加強原水、出廠水、管網水及二次供水的水質監測,嚴把水質關,提升亞運會期間飲用水安全保障能力和飲用水品質。

1 水質提升目標及現狀

1.1 杭州亞運會期間的水質提升目標

(1)針對原水高pH、高藻、咸潮等凸顯問題,優化水廠內部應急凈水藥劑,如CO2調節原水pH技術、酸化聚合氯化鋁(PAC)投加工藝等[2]。開展水廠生產性試驗,提出原水突發情況時的應急處置方案,保障原水突發情況下的出廠水水質。

(2)瞄準亞運會場館龍頭水水質,開展從龍頭到源頭的水質監測網。加強水廠智慧化管理,自動化水處理工藝控制,強化水廠、管網運營管理能力,制定高效可行的亞運水質保障方案,確保亞運會期間供水安全優質。

(3)對標新國標,開發土臭素、2-甲基異莰醇(2-MIB)等臭味物質監測方法,提升實驗室監測能力和水平。針對蕭山原水藻嗅水質特征,提出異味處置保障方案,降低居民異味投訴率。

1.2 目前水廠的處理工藝流程

目前,蕭山水廠中的A水廠采用常規水處理工藝流程,其余3座水廠均采用臭氧-生物活性炭深度處理工藝流程,工藝流程如圖1～圖2所示。

圖1 常規水處理工藝流程

圖2 臭氧-生物活性炭深度處理工藝流程

2 水質提升保障措施

2.1 采取調節原水pH,保障出廠水質

當三江口原水受藻類、高溫天氣等影響時,pH會隨著季節有較大幅度的波動。當pH較高時,混凝效果將受到影響,同時造成出廠鋁偏高[3]。針對高pH問題,在蕭山兩座水廠采用調節原水pH的應急措施,其中A水廠采用的是常規工藝,在廠內采取CO2投加裝置調節進廠原水pH,同時強化混凝[4]。研究結論如下。(1)CO2注入水產生碳酸是一種環保型酸化劑,調節出水pH可操控性強。當連續4 h(兩次人工檢測)進廠原水pH值≥7.8時,應立即啟動CO2投加設備。高溫或高藻期應連續投加,且出廠水不受原水pH的波動影響,能夠穩定、有效控制水中pH。(2)CO2調節pH控鋁的方式,從滿足優質供水要求、投加曲線、人工經濟成本等綜合考慮,相對安全、可靠、效果顯著。沉后水目標pH值設定為7.4較合理,出廠鋁質量濃度可控制在0.1 mg/L以內,遠低于國標限值(0.2 mg/L),保障出水水質安全優質。(3)從經濟性分析,CO2調節酸堿在保證出水渾濁度的情況下,可明顯降低水廠混凝劑的投加量,同時也減少了污泥的產生量,降低了制水成本,半年可減少成本30萬元。

B水廠采用臭氧-生物活性炭深度處理工藝,采取酸化PAC投加工藝,通過人為降低PAC的pH,實現廠內降低原水pH,解決出廠鋁偏高的問題。小試試驗采取4種不同的絮凝劑,分別為pH值為3.46的硫酸鋁(1號)、pH值為2.30的PAC(2號)、pH值為2.86的PAC(3號),pH值為4.20的PAC(4號)進行小試試驗,小試結果如表1～表2所示。

表1 試驗原水水質

表2 不同種類絮凝劑的混凝試驗結果

綜上,pH值為2.3的PAC,混凝效果相對較好,當投加量為40 mg/L時,渾濁度由6.73 NTU降低為0.736 NTU,pH值由8.57降低為6.98,沉后水鋁質量濃度降低至0.164 mg/L,整體混凝、降pH控鋁的效果相比硫酸鋁及其他PAC效果較好。

在蕭山水源地采取水質水量監測預警系統,針對高藻期產生的異味問題,開展高錳酸鉀、活性炭等多重應急投加措施,保障進廠原水水質穩定達到地表水Ⅱ～Ⅲ類水標準。2022年9月高藻期間,藻類數量為1.0×106～2.88×107個/L,均值為8.22×106個/L,優勢藻類為藍藻,屬于中富營養至富營養狀態。復旦大學曾經研究了藻類和藍藻及藻毒素濃度間的關系,提出了建立飲用水水源和飲用水中藻類和藍藻的限值,其研究推薦值如表3所示。

表3 飲用水源及飲用水中藻細胞的限制

由表4可知,水源為三江口原水,頭部投加高錳酸鉀質量濃度為0.2 mg/L,活性炭為15 mg/L。常規工藝前后加氯量互調,前加氯適當增加為3 mg/L,后加氯為1 mg/L,深度水工藝前加氯為2 mg/L,沉后水余氯控制在0.1 mg/L。深度水工藝前后臭氧投加量為0.6～1.0 mg/L,PAC投加量為15～20 mg/L,常規工藝水廠藻類去除率為97.3%～98%,深度水工藝水廠藻類去除率為99.6%～100%,如圖3所示。

表4 藻類去除小試試驗

圖3 藻類去除效果趨勢

2.2 提高原水咸潮預警應對能力

2022年錢塘江干旱少雨,各類用水量偏高,錢塘江上游下泄水量減少,頂潮拒咸能力減弱。遇上農歷初一、十五,特別是農歷十八大潮的時候,受天文大潮影響,咸潮上溯至自來水取水口,應積極采取以下措施減少咸潮的影響。

(1)蕭山供水目前采用雙水源供水,以“錢塘江直供水為主,湘湖蓄供為輔”雙水源供應模式,針對抗咸新形勢,制定專項應急預案。

(2)分析電導率與氯化物的相關性,加密檢測三江口、富春江頭部、湘湖原水氯化物特征水質,分析潮汛、原水氯化物、電導率的趨勢(圖4),動態掌握咸潮影響,提出原水咸潮預警措施。

圖4 電導率和氯化物變化趨勢

當水中電導率值大部分或全部是由氯化物引起時,如海水倒灌、咸潮引起的大部分離子是氯化物,電導率可以作為預警。從咸潮電導率統計圖4可知,電導率和氯化物之間有一定的對應關系,電導率為500～800 μS/cm時,氯化物質量濃度為100～200 mg/L;電導率約為1 000 μS/cm時,氯化物質量濃度約為250 mg/L;電導率約為1 500 μS/cm時,氯化物質量濃度約為500 mg/L;錢塘江原水一般電導率在300 μS/cm以下,超過500 μS/cm需加密關注氯化物,超800 μS/cm可以作為預警。氯化物每1 h監測一次,電導率為1 000 μS/cm時,氯化物可能超標,根據電導率和氯化物的對應關系,可以很好地預警咸潮,有效降低咸潮的影響。

(3)加強與上級主管部門如區環保疾控、上游水司的聯動,分析錢塘江聞家堰段潮汛可能的影響趨勢;聯合杭州水務采取增大上游泄洪量,蕭山供水采取避峰減量、錯峰搶水、啟用湘湖備用水源等調度措施,提高原水咸潮預警應對能力。

2.3 多措并舉重點保障亞運水質安全

(1)內外聯動、一點一方案、全面摸排,保障亞運水質:確定亞運會場館和保障賓館共計32個,主動對接亞運場館和保障賓館,現場踩點并對渾濁度、余氯進行現場監測。制定周密的亞運水質保障方案,設置采樣組、檢測組、應急組、后勤組,不同戰線,同一目標,多措并舉,全力推進亞運水質保障工作有序開展。

(2)加強內部管控,全流程多方位,保障龍頭水質優質:蕭山各水廠加強對水源、過程水及出廠水的監控,取水泵站化驗室、廠級化驗室、水質科構成水質三級檢測,同時采用人工采樣定期檢測與在線儀表實時監測相結合的水質取樣檢測制度。在亞運會前嚴格做到動作標準到位,在亞運會關鍵時期增加人工采樣點,增加檢測項目和檢測頻率。加強管網水質監測,每天開園前巡視每個水質取樣點和在線檢測點,并取樣分析,做到“定時”“定人”“定車”“定點”,加強內部質控及監督,保障水質指標精準可靠。

(3)對標飲用水新國標,提標增項,提升蕭山居民飲水滿意度:對照新國標,開發土臭素、2-MIB、乙草胺等新增指標水質指標的檢測能力,有序推進實驗室資質認定工作。完善管網末梢水質保障工作,及時處理用水水質投訴,預防為主防治結合,減少異味投訴,確保用戶龍頭水水質安全。

2.4 保障措施前后水質提升情況

采用亞運保障措施后,出廠水水質得到有效提升,通過比較改進前后數據(2022年及2023年1月—8月數據),可以看出,改進前出廠水渾濁度在0.08～0.18 NTU,平均為0.12 NTU;改進后渾濁度為0.08～0.12 NTU,平均值為0.10 NTU,滿足浙江省現代化水廠標準要求。出廠水pH值改進前平均為7.60,鋁平均質量濃度為0.053 mg/L,改進后出廠pH值平均為7.38,鋁平均質量濃度為0.039 mg/L,具體如圖5～圖6所示。此外,出廠水氯化物質量濃度可控制在30 mg/L左右,藻類及臭和味去除效果明顯,出廠水土臭素、2-MIB質量濃度可控制在5 ng/L以內,出廠水質得到有效提升。

圖5 改造前后出廠水渾濁度變化趨勢

圖6 改造前后出廠水pH值和鋁變化趨勢

3 結論

(1)采用CO2調節pH技術,可有效降低出水pH和鋁指標。同時,適當減少混凝劑后,污泥減量,預計全年節省大約30萬元,經濟效益較明顯,可有效解決原水高藻、高pH引起的出水鋁超高問題。此外,酸性PAC有較好的控pH和控鋁的作用,但鹽基度相對偏低,在突發應急時短暫使用有一定的效果,不建議長期投加使用。

(2)蕭山現有4座水廠,其中3座采用臭氧-生物活性炭深度水工藝。凈水工藝的提升有效保障飲用水水質,進一步促進深度水工藝在企業內的推廣應用。同時,拓展供水格局,隨著千島湖配水工程的建成,江南片區將實現富春江水源與千島湖配水雙水源格局,進一步提升飲用水口感。

(3)對標新標準,提升實驗室資質能力,精準監測全流程水質,加強臭味指標定量監測以及分析去除效果。監測結果精準指導生產,減少水質投訴,有效提升蕭山百姓飲水的幸福感和滿意度。

(4)采取提升水源預警處置能力,優化水廠藥劑投加。采取過程水、出廠水、亞運保障管網點的水質監控等改進措施后,出廠水渾濁度平均可控制在0.1 NTU以內,鋁含量、pH等指標也明顯降低。有效保障亞運水質優良,提升蕭山飲水品質,助力“辦好一個會,提升一座城”的目標。