史上最全集中報(bào)道—“十一五”水專項(xiàng)集成與示范(一)
國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)
之典型城市飲用水安全保障共性技術(shù)集成與示范
2009ZX07424
張國(guó)祥,張亞峰,高云鶴,張樹(shù)冬,高國(guó)偉
(沈陽(yáng)水務(wù)集團(tuán)有限公司)
針對(duì)城市:沈陽(yáng)、鄭州
1 關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題
地下水作為我國(guó)重要的供水水源,在保證居民生活用水、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和維持生態(tài)環(huán)境平衡等方面起著重要的作用。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)城鎮(zhèn)供水地下水水廠數(shù)量約為水廠總數(shù)的37%,供水量約為總水量的17%,華北、西北和東北地下水供水人口占城市總供水人口的比例分別高達(dá)66%、65%和47%。
沈陽(yáng)市、鄭州市均是我國(guó)取用地下水量較大的城市。由于水源井沿河分布,其主要補(bǔ)給源為河水,這也造成了污染物補(bǔ)給過(guò)程中遷移至地下水的問(wèn)題。水質(zhì)分析表明,目前沈陽(yáng)市地下水水源主要問(wèn)題是錳、鐵、氨氮、臭味超標(biāo),同時(shí)有機(jī)污染嚴(yán)重;黃河鄭州段兩岸地下水中砷、鐵、錳、氨氮等超標(biāo)具有普遍性,其中砷含量達(dá)到0.06mg/L,鐵、錳等含量也較高。
隨著國(guó)家新的生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的GB5749-2006全面實(shí)施,水中超標(biāo)項(xiàng)目有可能進(jìn)一步增加,目前采用的常規(guī)地下水處理工藝已不能保障飲用水的水質(zhì)安全,水源水質(zhì)惡化與供水技術(shù)之間的矛盾愈顯突出。因此針對(duì)典型地區(qū)地下水水源污染物超標(biāo)、特別是砷超標(biāo)的嚴(yán)重問(wèn)題,建立完善的飲用水安全保障體系十分必要。
2 主要研究?jī)?nèi)容與關(guān)鍵路線
本課題針對(duì)我國(guó)普遍存在的地下水水質(zhì)安全問(wèn)題,以我國(guó)重要的地下水源城市——沈陽(yáng)、鄭州為示范基地,開(kāi)展特征污染物辨識(shí)并進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,研究典型污染物的遷移規(guī)律及富集、釋放機(jī)理與關(guān)鍵因素,開(kāi)發(fā)不同水文地質(zhì)條件下的水源水質(zhì)控制技術(shù),研究微污染含鐵錳地下水除鐵錳、除氨氮和有機(jī)物機(jī)制與相互作用機(jī)理及水質(zhì)凈化主要影響因素與關(guān)鍵工藝參數(shù),在系統(tǒng)研究高級(jí)氧化預(yù)處理、生物降解和吸附多種處理工藝耦合與技術(shù)集成的基礎(chǔ)上,開(kāi)發(fā)微污染含鐵錳地下水水質(zhì)凈化優(yōu)化集成工藝系統(tǒng);研究基于曝氣--接觸過(guò)濾除鐵工藝的強(qiáng)化除砷技術(shù),開(kāi)發(fā)以復(fù)合金屬氧化物為活性組分、能同時(shí)去除砷、鐵、錳等關(guān)鍵污染物的原位負(fù)載-包覆再生強(qiáng)化除砷技技術(shù)。
課題技術(shù)路線總的原則是:結(jié)合地方需求,研發(fā)關(guān)鍵技術(shù);支撐示范工程,創(chuàng)建技術(shù)體系;保障飲水安全,實(shí)現(xiàn)跨越發(fā)展。
3 主要技術(shù)成果
3.1 地下水源污染優(yōu)化監(jiān)測(cè)及預(yù)報(bào)系統(tǒng)
3.2 PBB復(fù)合介質(zhì)復(fù)配與地下構(gòu)建技術(shù)
3.3 微污染含錳含鐵地下水處理集成技術(shù)
3.4 基于現(xiàn)行曝氣——接觸過(guò)濾除鐵工藝的強(qiáng)化處砷
3.5 基于原水中砷等特征污染物控制的監(jiān)控、優(yōu)化組合調(diào)配系統(tǒng)
略...
4 結(jié)論
(1)滲透反應(yīng)格柵技術(shù)不僅有效降低了地下水源水廠原水的污染物濃度,降低了后續(xù)處理工藝負(fù)荷,為出廠水達(dá)標(biāo)做出了貢獻(xiàn),而且對(duì)地下水體水環(huán)境具有良好的修復(fù)作用,有利于地下水體可持續(xù)利用。
(2)微污染含錳含鐵地下水處理集成技術(shù)以現(xiàn)有工藝為基礎(chǔ),通過(guò)功能菌群的篩選復(fù)配以及運(yùn)行工藝、參數(shù)的優(yōu)化集成,實(shí)現(xiàn)了降解超標(biāo)鐵、錳、氨氮等處理功能的復(fù)合,對(duì)我國(guó)地下水源原水鐵、錳等超標(biāo)的水廠改造起到了示范作用。
(3)基于曝氣-接觸過(guò)濾工藝的強(qiáng)化除砷技術(shù)突破了大型水廠除砷技術(shù)難題,完成20萬(wàn)m3/d的東周水廠示范性改造,為同類型水廠的技術(shù)改造提供了重要借鑒作用。
顧軍農(nóng) 李玉仙 王敏 曹楠 白迪祺 樊康平
(北京市自來(lái)水集團(tuán)有限責(zé)任公司)
針對(duì)城市:北京、鄭州
1 擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題
“南水北調(diào)”中線工程是一項(xiàng)規(guī)?涨暗妮斔{(diào)水工程,對(duì)于緩解我國(guó)南北水資源不平衡有重大意義。隨著“南水北調(diào)”中線工程逐步發(fā)揮作用,多水源的供水模式將有效保障受水區(qū)城市的水量需求,為受水區(qū)城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)的協(xié)調(diào)發(fā)展提供重要支撐。與此同時(shí),受水區(qū)的供水水源將會(huì)呈現(xiàn)多樣性和復(fù)雜性,影響安全供水的因素越來(lái)越復(fù)雜,從而對(duì)處理工藝與輸配水系統(tǒng)適應(yīng)水源水質(zhì)多樣性的能力也提出更高的要求。
本課題擬在對(duì)南水北調(diào)京石段進(jìn)行水質(zhì)沿程調(diào)查的基礎(chǔ)上,對(duì)南水北調(diào)全線受水區(qū)水質(zhì)進(jìn)行預(yù)測(cè),基于水質(zhì)指標(biāo)協(xié)同效應(yīng)規(guī)律,對(duì)各種調(diào)水工況條件下多水源水質(zhì)進(jìn)行模擬;針對(duì)供水系統(tǒng)的多水源調(diào)度中的問(wèn)題,建立多水源供水的科學(xué)調(diào)度決策體系;針對(duì)受水區(qū)城市主要水源水質(zhì)條件,研究基于丹江口水源、南水北調(diào)應(yīng)急水源和黃河水源水質(zhì)的工藝適應(yīng)性;對(duì)南水北調(diào)受水區(qū)多種水源的水質(zhì)特征以及不同水源通水條件下管網(wǎng)管垢特征開(kāi)展大量調(diào)查及檢驗(yàn)檢測(cè)分析,建立水源切換條件下管網(wǎng)“黃水”的預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)方法并提出有效控制管網(wǎng)“黃水”產(chǎn)生的綜合技術(shù)方案。
2 技術(shù)研究與集成方法
本課題研究?jī)?nèi)容設(shè)置如下:
子課題1:南水北調(diào)長(zhǎng)距離引水水質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律及多水源優(yōu)化運(yùn)行研究
子課題2:基于多水源供水的工藝適應(yīng)性與水質(zhì)安全保障技術(shù)系統(tǒng)與工程示范
子課題3:水源頻繁切換條件下管網(wǎng)腐蝕產(chǎn)物釋放控制與水質(zhì)穩(wěn)定化研究與示范
面對(duì)南水北調(diào)后受水區(qū)城市供水系統(tǒng)面臨的問(wèn)題,本項(xiàng)目實(shí)施的技術(shù)路線如下:首先開(kāi)展針對(duì)未來(lái)各種水源開(kāi)展水源水質(zhì)、污染源等方面的調(diào)查,研究水質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律,探尋危害安全供水的水源方面的不利因素。并針對(duì)多水源供水在水源水質(zhì)以及不同季節(jié)各水源的供水負(fù)荷存在的差異性,實(shí)現(xiàn)多水源水量、水質(zhì)的統(tǒng)一科學(xué)管理。針對(duì)南水北調(diào)工程逐步發(fā)揮作用,結(jié)合受水區(qū)城市典型城市(北京市和鄭州市)供水廠的現(xiàn)有工藝以及南水北調(diào)工程的配套工程,積極開(kāi)展對(duì)南水北調(diào)水影響工藝凈化效果和配水管網(wǎng)的研究,提出針對(duì)外調(diào)水源水質(zhì)條件下的水廠工藝運(yùn)行參數(shù)和南水北調(diào)中線受水區(qū)水廠建設(shè)原則,研究水源更換/混合過(guò)程中輸配系統(tǒng)腐蝕產(chǎn)物釋放與水質(zhì)惡化控制技術(shù)、管網(wǎng)黃水的預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)方法、管網(wǎng)黃水的應(yīng)急控制調(diào)度運(yùn)行技術(shù)等。
3 關(guān)鍵技術(shù)成果
3.1 南水北調(diào)水源及供水系統(tǒng)微生物風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別技術(shù)
3.2 基于南水北調(diào)受水區(qū)多水源切換的飲用水凈水技術(shù)
3.3 南水北調(diào)受水區(qū)多水源切換管網(wǎng)黃水預(yù)測(cè)、預(yù)防與控制技術(shù)
3.4 南水北調(diào)中線長(zhǎng)距離輸水水質(zhì)模擬技術(shù)
3.5 多水源系統(tǒng)供水調(diào)度決策集成控制技術(shù)
略...
4 結(jié)論
本課題依托南水北調(diào)受水區(qū)北京和鄭州兩個(gè)重要城市,針對(duì)“南水北調(diào)”中線工程通水后受水區(qū)城市供水系統(tǒng)中存在的問(wèn)題,圍繞全面提升受水區(qū)城市供水保障能力的目標(biāo),重點(diǎn)開(kāi)展了南水北調(diào)水源水質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律、多水源水質(zhì)條件下的水廠工藝適應(yīng)性、水源切換條件下管網(wǎng)“黃水”的預(yù)測(cè)控制技術(shù)研究。
課題在對(duì)南水北調(diào)京石段進(jìn)行水質(zhì)沿程調(diào)查的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了南水北調(diào)水質(zhì)演化模型系統(tǒng),初步提出了南水北調(diào)中線水質(zhì)演化規(guī)律;針對(duì)受水區(qū)城市主要水源水質(zhì)條件,研究基于丹江口水源、南水北調(diào)應(yīng)急水源和黃河水源水質(zhì)的工藝適應(yīng)性;初步闡明了大規(guī)模水源切換條件下的管網(wǎng)“黃水”產(chǎn)生機(jī)制,提出了有效控制管網(wǎng)“黃水”產(chǎn)生的綜合技術(shù)方案;集成研發(fā)了多項(xiàng)技術(shù)體系并在北京市和鄭州市進(jìn)行技術(shù)示范,大大提高了供水安全性,對(duì)于保障社會(huì)穩(wěn)定,改善民生、促進(jìn)社會(huì)和諧,發(fā)揮了積極的作用。
蔣紹階1向平1胡云進(jìn)2田勝海3 葉建宏4姜文超1龍?zhí)煊?/span>1吳學(xué)鋒5 陳忠林6 陳春光7
(1重慶大學(xué);2浙江大學(xué);3重慶水務(wù)集團(tuán)股份有限公司;4綿陽(yáng)市水務(wù)(集團(tuán))有限公司;5中國(guó)城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院;6哈爾濱工業(yè)大學(xué);7西南交通大學(xué))
針對(duì)城市:重慶、綿陽(yáng)
1 擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題
山地丘陵是一組具有許多高度大、坡度陡的高坡地的總稱,其面積占我國(guó)陸上國(guó)土面積的69%左右,承載著超過(guò)50%的我國(guó)人口。與平原城市相比,山地丘陵城市一般地形高差大、管網(wǎng)多級(jí)多池系,互聯(lián)互通低,調(diào)度難,易漏損,水質(zhì)保障低;同時(shí)地質(zhì)災(zāi)害較為嚴(yán)重,地震多發(fā),震后水源易突發(fā)污染,管網(wǎng)分片布局,易受沖擊用水負(fù)荷影響;而且山地水源水質(zhì)多變,用地匱乏,常規(guī)工藝適應(yīng)性差。過(guò)去,對(duì)飲用水安全問(wèn)題的關(guān)注主要集中在經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的沿海城市,對(duì)西部山地丘陵城市飲用水安全保障問(wèn)題長(zhǎng)期以來(lái)一直沒(méi)有得到有效的重視,目前水質(zhì)和水量安全問(wèn)題正逐步顯現(xiàn)且日益突出。
本研究針對(duì)西南山地與丘陵地區(qū)地形地質(zhì)條件、地震災(zāi)害情況和水源水質(zhì)特點(diǎn),研究山地城市多級(jí)加壓供水系統(tǒng)優(yōu)化與運(yùn)行安全及管網(wǎng)水質(zhì)保障技術(shù),地震頻發(fā)區(qū)供水管網(wǎng)系統(tǒng)抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù),震后重建期飲用水源污染預(yù)警監(jiān)測(cè)和水質(zhì)安全保障技術(shù),沖擊用水負(fù)荷下丘陵城市分區(qū)管網(wǎng)安全保障技術(shù),開(kāi)發(fā)針對(duì)地震頻發(fā)區(qū)震后水源突發(fā)性污染的應(yīng)急凈水技術(shù)及針對(duì)長(zhǎng)江上游水源水質(zhì)特點(diǎn)的新型水處理集成技術(shù)和強(qiáng)
化常規(guī)處理成套化工藝技術(shù)。
2 課題技術(shù)路線(見(jiàn)圖一)
3 關(guān)鍵技術(shù)成果
3.1 山地城市多級(jí)加壓供水系統(tǒng)分區(qū)分級(jí)與安全調(diào)控技術(shù)體系
3.2 地震頻發(fā)區(qū)管網(wǎng)抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)與漏損檢測(cè)定位技術(shù)
3.3 基于水壓、水質(zhì)保障的沖擊用水負(fù)荷下管網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度技術(shù)
3.4 長(zhǎng)江上游地區(qū)高注水強(qiáng)化常規(guī)處理技術(shù)
略...
4 示范工程建設(shè)
4.1 重慶市江南片區(qū)供水管網(wǎng)改造工程
4.2 綿陽(yáng)市園藝片區(qū)供水管網(wǎng)抗震優(yōu)化改造示范工程
4.3 綿陽(yáng)市三水廠及其輸配水設(shè)施預(yù)警監(jiān)測(cè)與應(yīng)急處理配套工程
4.4 綿陽(yáng)市二、三水廠輸配水管網(wǎng)災(zāi)后重建工程與優(yōu)化調(diào)度平臺(tái)
4.5 長(zhǎng)江上游地區(qū)高濁度水源強(qiáng)化常規(guī)處理技術(shù)集成示范
略...
5 中試基地建設(shè)
5.1 給水管網(wǎng)綜合模擬平臺(tái)
5.2 山地城市多級(jí)加壓供水管網(wǎng)綜合中試平臺(tái)
略...
6 結(jié)論
課題針對(duì)我國(guó)山地丘陵城市的飲用水問(wèn)題特征,從飲用水處理技術(shù)、飲用水安全輸配等飲用水安全保障的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行研究,建立基于多級(jí)加壓供水系統(tǒng)分區(qū)分級(jí)優(yōu)化及聯(lián)動(dòng)控制、山地城市多級(jí)加壓供水管網(wǎng)水質(zhì)安全、沖擊用水負(fù)荷下丘陵城市分區(qū)管網(wǎng)安全保障、地震頻發(fā)區(qū)供水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)與運(yùn)行、地震災(zāi)后重建期城市飲用水水質(zhì)安全保障、高濁度水的單級(jí)混凝沉淀(澄清)技術(shù)的山地丘陵城市飲用水安全保障的完整技術(shù)支撐體系。為類似地區(qū)提供了示范,為西部山地丘陵城市近億人口飲用水安全保障提供了技術(shù)支撐。
袁一星1,關(guān)小紅2,馬軍1,張杰1,3,于水利2
(1 哈爾濱工業(yè)大學(xué); 2 同濟(jì)大學(xué); 3 北京工業(yè)大學(xué))
針對(duì)城市:北方寒冷地區(qū)
1 研究目標(biāo)與關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題
我國(guó)北方寒冷地區(qū)一年低溫時(shí)期常達(dá)數(shù)月,水溫在5°C以下,水質(zhì)長(zhǎng)時(shí)間處于低溫低濁狀態(tài),混凝劑難以水解,水中剩余鋁濃度較高,出水水質(zhì)較差,一直是十分棘手、尚未解決的難題;東北老工業(yè)基地化工廢水排放導(dǎo)致水體突發(fā)性有機(jī)污染頻繁,嚴(yán)重影響飲用水水質(zhì);地下徑流量少,冬季徑流緩慢,漫灘潛流水中,鐵、錳和氨氮濃度高且穩(wěn)定性高,十分難以處理;北方地區(qū)植被覆蓋率高,由于地表徑流導(dǎo)致水中含有高濃度的腐殖質(zhì),導(dǎo)致水的色度升高,難以處理。本課題研究目標(biāo)為:針對(duì)北方寒冷地區(qū)給水處理存在的問(wèn)題,通過(guò)科學(xué)研究與示范工程研發(fā)出解決北方寒冷地區(qū)飲用水安全保證問(wèn)題的技術(shù)及其集成。
北方寒冷城市在給水處理技術(shù)上存在低溫低濁水、穩(wěn)定性有機(jī)物污染水、高氨氮復(fù)合污染地下水以及面源污染高色水處理難、處理效率低等問(wèn)題,導(dǎo)致現(xiàn)行給水處理工藝難以滿足我國(guó)推行的新飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006)。
在以上情況下,對(duì)北方寒冷城市現(xiàn)行的給水處理工藝進(jìn)行強(qiáng)化、升級(jí)改造,從技術(shù)上改良或完善現(xiàn)行工藝,并通過(guò)示范工程集成關(guān)鍵技術(shù),形成行之有效的適用于北方寒冷城市的給水處理成套技術(shù),對(duì)推行新的飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),保障飲用水安全有著重大意義。
2 技術(shù)研究和集成方法
本課題的研究思路是以工程應(yīng)用為目標(biāo),以關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新和實(shí)用技術(shù)集成為核心,以示范工程為依托,以標(biāo)準(zhǔn)體系為指導(dǎo),解決我國(guó)寒冷地區(qū)飲用水供水面臨的主要問(wèn)題,保障寒冷地區(qū)飲用水安全。
本課題針對(duì)我國(guó)北方寒冷地區(qū)給水處理中四大關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題開(kāi)展研究:長(zhǎng)達(dá)5個(gè)月的寒冷季節(jié)中的低溫低濁原水的高效處理;較高濃度、多種類、高風(fēng)險(xiǎn)的化工有機(jī)污染物的有效去除;低溫下漫灘潛流水中高鐵、錳含量、高氨氮的生物同步去除;低溫條件下高色度水的高效處理;課題目標(biāo)明確目標(biāo),重點(diǎn)突破,以開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)為核心;針對(duì)主要問(wèn)題,進(jìn)行技術(shù)集成;針對(duì)代表性區(qū)域,進(jìn)行工程示范,建設(shè)技術(shù)平臺(tái)。
圖1 技術(shù)路線
3 主要技術(shù)成果
3.1 寒冷地區(qū)低溫低濁水強(qiáng)化常規(guī)處理技術(shù)及工程示范
3.1.1旋轉(zhuǎn)網(wǎng)格機(jī)械強(qiáng)化混凝技術(shù)
3.1.2高適用性雙向流斜板與高速氣浮耦合技術(shù)
3.2 寒冷地區(qū)地表水中有機(jī)污染物的強(qiáng)化去除技術(shù)
3.2.1臭氧與過(guò)氧化氫聯(lián)用分解低溫水中有機(jī)污染物技術(shù)
3.2.2均相與非均相耦合催化氧化技術(shù)
3.3 寒冷地區(qū)漫灘潛流水高氨氮復(fù)合污染生物同步去除技術(shù)
3.3.1高氨氮復(fù)合污染生物同步去除工藝工程菌培養(yǎng)與篩選技術(shù)
3.3.2高氨氮復(fù)合污染生物同步去除工藝
3.3.3示范工程建設(shè)
3.4 寒冷地區(qū)面源污染高色地表水處理技術(shù)
3.4.1旋繞流組合渦混凝技術(shù)
3.4.2 高密度沉淀池組合工藝
略...
4 結(jié)論
(1)旋轉(zhuǎn)網(wǎng)格機(jī)械強(qiáng)化混凝與旋擾流組合混凝技術(shù)的研發(fā)并通過(guò)示范工程驗(yàn)證,可以有效地解決原水低溫低濁的水質(zhì)問(wèn)題,尤其是對(duì)寒冷地區(qū)給水廠的升級(jí)改造更有意義。
(2)臭氧與過(guò)氧化氫聯(lián)用及均相與非均相耦合催化氧化技術(shù)的研發(fā)并通過(guò)示范工程驗(yàn)證,對(duì)于寒冷地區(qū)地表水中穩(wěn)定有機(jī)污染物的去除效果良好。
(3)漫灘潛流高氨氮復(fù)合污染(高鐵、高錳)生物同步去除技術(shù)的研發(fā)并通過(guò)示范工程驗(yàn)證,可以有效地解決寒冷地區(qū)地下水高氨氮復(fù)合污染問(wèn)題,該技術(shù)成為本課題的標(biāo)志性成果在機(jī)理上取得重大突破。
更多內(nèi)容請(qǐng)查閱《給水排水》雜志2013年第9期國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)專欄。