基于杭州亞運會重大賽事期間的城市水質(zhì)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(chǎn)之要、生態(tài)之基,隨著人民生活水平的提高和水質(zhì)標準的提升,人民群眾對飲用水水質(zhì)越來越關(guān)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(yī)院共計32個,提升水質(zhì)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(fā)事件頻發(fā),高pH、咸潮、藻類對水廠生產(chǎn)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(jié)合生產(chǎn)性試驗,提供切合生產(chǎn)實際的應(yīng)急處置措施。同時,提高原水突發(fā)情況預(yù)警及處置能力,瞄準龍頭水水質(zhì)達標,展開水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)[1]。通過全過程的水質(zhì)監(jiān)測預(yù)警、線上線下聯(lián)合三級監(jiān)測模式等管理措施,加強原水、出廠水、管網(wǎng)水及二次供水的水質(zhì)監(jiān)測,嚴把水質(zhì)關(guān),提升亞運會期間飲用水安全保障能力和飲用水品質(zhì)。

1 水質(zhì)提升目標及現(xiàn)狀

1.1 杭州亞運會期間的水質(zhì)提升目標

(1)針對原水高pH、高藻、咸潮等凸顯問題,優(yōu)化水廠內(nèi)部應(yīng)急凈水藥劑,如CO2調(diào)節(jié)原水pH技術(shù)、酸化聚合氯化鋁(PAC)投加工藝等[2]。開展水廠生產(chǎn)性試驗,提出原水突發(fā)情況時的應(yīng)急處置方案,保障原水突發(fā)情況下的出廠水水質(zhì)。

(2)瞄準亞運會場館龍頭水水質(zhì),開展從龍頭到源頭的水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)。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(wǎng)運營管理能力,制定高效可行的亞運水質(zhì)保障方案,確保亞運會期間供水安全優(yōu)質(zhì)。

(3)對標新國標,開發(fā)土臭素、2-甲基異莰醇(2-MIB)等臭味物質(zhì)監(jiān)測方法,提升實驗室監(jiān)測能力和水平。針對蕭山原水藻嗅水質(zhì)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(guī)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(guī)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(zhì)提升保障措施

2.1 采取調(diào)節(jié)原水pH,保障出廠水質(zhì)

當三江口原水受藻類、高溫天氣等影響時,pH會隨著季節(jié)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(diào)節(jié)原水pH的應(yīng)急措施,其中A水廠采用的是常規(guī)工藝,在廠內(nèi)采取CO2投加裝置調(diào)節(jié)進廠原水pH,同時強化混凝[4]。研究結(jié)論如下。(1)CO2注入水產(chǎn)生碳酸是一種環(huán)保型酸化劑,調(diào)節(jié)出水pH可操控性強。當連續(xù)4 h(兩次人工檢測)進廠原水pH值≥7.8時,應(yīng)立即啟動CO2投加設(shè)備。高溫或高藻期應(yīng)連續(xù)投加,且出廠水不受原水pH的波動影響,能夠穩(wěn)定、有效控制水中pH。(2)CO2調(diào)節(jié)pH控鋁的方式,從滿足優(yōu)質(zhì)供水要求、投加曲線、人工經(jīng)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(shè)定為7.4較合理,出廠鋁質(zhì)量濃度可控制在0.1 mg/L以內(nèi),遠低于國標限值(0.2 mg/L),保障出水水質(zhì)安全優(yōu)質(zhì)。(3)從經(jīng)濟性分析,CO2調(diào)節(jié)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(chǎn)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(xiàn)廠內(nèi)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(jié)果如表1～表2所示。

表1 試驗原水水質(zhì)

表2 不同種類絮凝劑的混凝試驗結(jié)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(zhì)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(zhì)水量監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng),針對高藻期產(chǎn)生的異味問題,開展高錳酸鉀、活性炭等多重應(yīng)急投加措施,保障進廠原水水質(zhì)穩(wěn)定達到地表水Ⅱ～Ⅲ類水標準。2022年9月高藻期間,藻類數(shù)量為1.0×106～2.88×107個/L,均值為8.22×106個/L,優(yōu)勢藻類為藍藻,屬于中富營養(yǎng)至富營養(yǎng)狀態(tài)。復(fù)旦大學曾經(jīng)研究了藻類和藍藻及藻毒素濃度間的關(guān)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(zhì)量濃度為0.2 mg/L,活性炭為15 mg/L。常規(guī)工藝前后加氯量互調(diào),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(guī)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(yù)警應(yīng)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(nóng)歷初一、十五,特別是農(nóng)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(yīng)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(yīng)模式,針對抗咸新形勢,制定專項應(yīng)急預(yù)案。

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

圖4 電導(dǎo)率和氯化物變化趨勢

當水中電導(dǎo)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(dǎo)率可以作為預(yù)警。從咸潮電導(dǎo)率統(tǒng)計圖4可知,電導(dǎo)率和氯化物之間有一定的對應(yīng)關(guān)系,電導(dǎo)率為500～800 μS/cm時,氯化物質(zhì)量濃度為100～200 mg/L;電導(dǎo)率約為1 000 μS/cm時,氯化物質(zhì)量濃度約為250 mg/L;電導(dǎo)率約為1 500 μS/cm時,氯化物質(zhì)量濃度約為500 mg/L;錢塘江原水一般電導(dǎo)率在300 μS/cm以下,超過500 μS/cm需加密關(guān)注氯化物,超800 μS/cm可以作為預(yù)警。氯化物每1 h監(jiān)測一次,電導(dǎo)率為1 000 μS/cm時,氯化物可能超標,根據(jù)電導(dǎo)率和氯化物的對應(yīng)關(guān)系,可以很好地預(yù)警咸潮,有效降低咸潮的影響。

(3)加強與上級主管部門如區(qū)環(huán)保疾控、上游水司的聯(lián)動,分析錢塘江聞家堰段潮汛可能的影響趨勢;聯(lián)合杭州水務(wù)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(diào)度措施,提高原水咸潮預(yù)警應(yīng)對能力。

2.3 多措并舉重點保障亞運水質(zhì)安全

(1)內(nèi)外聯(lián)動、一點一方案、全面摸排,保障亞運水質(zhì):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(xiàn)場踩點并對渾濁度、余氯進行現(xiàn)場監(jiān)測。制定周密的亞運水質(zhì)保障方案,設(shè)置采樣組、檢測組、應(yīng)急組、后勤組,不同戰(zhàn)線,同一目標,多措并舉,全力推進亞運水質(zhì)保障工作有序開展。

(2)加強內(nèi)部管控,全流程多方位,保障龍頭水質(zhì)優(yōu)質(zhì):蕭山各水廠加強對水源、過程水及出廠水的監(jiān)控,取水泵站化驗室、廠級化驗室、水質(zhì)科構(gòu)成水質(zhì)三級檢測,同時采用人工采樣定期檢測與在線儀表實時監(jiān)測相結(jié)合的水質(zhì)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(guān)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(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測,每天開園前巡視每個水質(zhì)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(nèi)部質(zhì)控及監(jiān)督,保障水質(zhì)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(fā)土臭素、2-MIB、乙草胺等新增指標水質(zhì)指標的檢測能力,有序推進實驗室資質(zhì)認定工作。完善管網(wǎng)末梢水質(zhì)保障工作,及時處理用水水質(zhì)投訴,預(yù)防為主防治結(jié)合,減少異味投訴,確保用戶龍頭水水質(zhì)安全。

2.4 保障措施前后水質(zhì)提升情況

采用亞運保障措施后,出廠水水質(zhì)得到有效提升,通過比較改進前后數(shù)據(jù)(2022年及2023年1月—8月數(shù)據(jù)),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(xiàn)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(zhì)量濃度為0.053 mg/L,改進后出廠pH值平均為7.38,鋁平均質(zhì)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(zhì)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(zhì)量濃度可控制在5 ng/L以內(nèi),出廠水質(zhì)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(jié)論

(1)采用CO2調(diào)節(jié)pH技術(shù),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(yù)計全年節(jié)省大約30萬元,經(jīng)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(fā)應(yīng)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(xiàn)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(zhì),進一步促進深度水工藝在企業(yè)內(nèi)的推廣應(yīng)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(qū)將實現(xiàn)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(zhì)能力,精準監(jiān)測全流程水質(zhì),加強臭味指標定量監(jiān)測以及分析去除效果。監(jiān)測結(jié)果精準指導(dǎo)生產(chǎn),減少水質(zhì)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(yù)警處置能力,優(yōu)化水廠藥劑投加。采取過程水、出廠水、亞運保障管網(wǎng)點的水質(zhì)監(jiān)控等改進措施后,出廠水渾濁度平均可控制在0.1 NTU以內(nèi),鋁含量、pH等指標也明顯降低。有效保障亞運水質(zhì)優(yōu)良,提升蕭山飲水品質(zhì),助力“辦好一個會,提升一座城”的目標。