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水业导航:新时代的国家标准《室外给水设计标准》(4)

来源:给水排水 作者:王如华等 人气: 发布时间:2019-07-31 17:29:17

5.21 增加了次氯酸钠氯消毒、次氯酸钠与硫酸铵氯胺消毒

基于次氯酸钠氯消毒、次氯酸钠与硫酸铵氯胺消毒的广泛应用,提出了多项设计要求。通常情况下,当商品次氯酸钠溶液就近货源充足且保证率高时,宜首选商品次氯酸钠溶液;当货源不足、运输距离较远或存在短期限制因素(如气候)且保证率不高时,经技术经济比较后,可采用次氯酸钠发生器电解食盐现场制取使用;当难以或无法采购商品次氯酸钠溶液时,可采用次氯酸钠发生器电解食盐现场制取使用。

次氯酸钠为强氧化剂,化学性质极不稳定。在光照、受热、酸性环境或重金属离子存在下,极易发生分解反应,导致其商品溶液中有效氯含量降低。此外,较高温度下次氯酸钠和较长时间储存条件下,其分解产物中还会含有亚氯酸钠(亚氯酸盐)和氯酸钠(亚氯酸盐)等现行国家标准《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)有限值规定的常规毒理指标。因此,次氯酸钠溶液气温越高分解速度越快,浓度越低分解速度越慢,性能越稳定。在条件许可的情况下,送至水厂或泵站的商品次氯酸钠溶液宜稀释至5%浓度后储存和投加。

次氯酸钠为强氧化剂且其溶液呈强碱性,而硫酸铵为还原剂且其溶液呈弱酸性,当两种溶液相遇时会发生较强烈的氧化还原反应,且当两者达到一定的比例时可能产生极不稳定和易爆炸的三氯化氮,上海在使用这两种溶液时曾发生此类事件。因此,无论室内还是室外设置,两种溶液不应同处一室或一处,放空及废液处理系统的井不应连通。

5.22 新增了紫外线消毒

在相同管径、处理水量和有效剂量的条件下,因低压高强灯产生的有效剂量低于中压灯而导致其消毒设备中灯管数量多于中压灯消毒设备,处理水通过消毒设备的水头损失会大于中压灯。在采用低压高强灯消毒设备时,为达到与中压灯相同的过程水头损失,通常采用放大消毒设备管径或配置更多数量的同管径消毒设备。因此,紫外灯的选型应根据多种因素综合考虑后的确定。一般情况下,中小型水厂,宜采用低压高强灯;大中型规模水厂或用地条件较为紧张的水厂,宜采用中压灯。

紫外线消毒工艺对进水的水质要求较高,消毒效果受进入紫外线水消毒设备待消毒水的水温、pH值、浊度、紫外线穿透率(UVT)等因素的影响。为充分发挥紫外线消毒工艺的消毒效果,紫外线消毒工艺应设置于清水池进水之前。在进行紫外线消毒工艺设计前,应实测待消毒水的水质。

5.23 细化了上向流颗粒活性炭吸附池

考虑到上向流炭吸附池运行时炭床必须处于浮动床状态,同时考虑到水温越低则炭床膨胀度越高这一限制条件。因此,与下向流炭吸附池相比,其空床停留时间、滤速(上升流速)和炭床厚度均不宜过大,否则会导致吸附池的高度较高而不经济。

在相同水温和上升流速的条件下,活性炭的粒度越小膨胀度越高,通常上向流炭吸附池采用粒度较小的30目×60目规格,因此,设计时除水温和上升流速外,还应结合活性炭的粒度选择综合考虑。

上向流炭吸附池因处于浮动床的运行状态,不存在滤床堵塞问题,冲洗主要是洗掉炭粒表面老化的生物膜,保持活性炭持续的生物作用,故冲洗周期相对下向流可更长。采用气水冲洗则有利于提高冲洗效果,节约冲洗水量。因水流经过上向流炭吸附池后的浊度几乎很少变化,故也可采用进水作为冲洗水源。

在同样水冲洗强度条件下,因低水温会导致活性炭过度膨胀造成活性炭流失,故水冲宜采用具有调节水量能力的水泵冲洗方式。具体方法可采用变频水泵或增加水泵台数以及在水冲洗总管设计量设备等措施。

5.24 增加了中空纤维微滤、超滤膜过滤

在饮用水处理领域,压力式或浸没式中空纤维微滤、超滤膜过滤是目前国内外普遍采用和得到广泛认同的过滤方式。由于中空纤维膜产品、成膜材料和工艺的差异较大,即使在相同水质条件下,不同膜材料或产品的水处理性能往往有较大差异。而相同膜材料或产品在水质和水温变化的条件下其水处理性能同样会有较大变化,膜处理系统的主要工艺设计参数较难标准化。因此,主要设计参数应经过试验或者参照相似条件下的工程经验确定,本标准在行业标准《城镇给水膜处理技术规程》(CJJ/T 251-2017)基础上,提出了一些基本要求和参数。

5.25 新增了出厂水与管网水的铁稳定性控制

国内很多城市为多水源供水,水源切换过程中,无机离子浓度变化特别是氯离子、硫酸根离子、碱度、硬度等,会对裸露的金属管道内壁和管壁腐蚀产物产生影响,发生管道内铁稳定性破坏,管道受到腐蚀,用户龙头水出现浊度、色度以及铁超标的现象,即“黄水”问题。

水源切换时管网水质化学稳定性还与管壁腐蚀产物的性质相关,而管壁腐蚀产物的性质与原管网水水质相关。国内有研究机构提出了水质腐蚀性判断指数WQCR(Water Quality Corrosion Index),并结合LR,评判水源切换时不同地区管网发生“黄水”的风险性,制定合理的水质稳定处理方案。依据国家“十一五”科技重大专项“水体污染控制与治理”等研究成果而提出铁的稳定处理要求。

5.26 补充了排泥水浊度计算的取值倍数

对于设计浊度取值,一些工程按多年平均浊度的4倍取值,还有一些工程按多年平均浊度的2倍取值,还有一些工程根本就没有原水浊度资料,随意确定,取值比较混乱,急需解决这一问题。按多年平均浊度的4倍取值,是日本所采用的经验数据。其全量完全处理保证率达到95%及以上,也就是说多年日数的95%及以上可以达到全量完全处理。日本的保证率规定为95%,但我国由于国情不同,西南地区一些河流平均浊度达到几百度,若达到保证率95%,按多年平均浊度的4倍作为设计浊度的取值,设计处理干泥量很大,不堪重负。因此本标准规定全量完全处理保证率为95%~75%,提出设计浊度取值确定的经验计算公式,并分别按几种典型的保证率95%、90%、85%、80%、75%列出多年平均浊度的取值倍数,以方便计算。

理论上设计浊度的取值应按一定的保证率根据数理统计方法求出,但这需要10年以上原水浊度资料,一般工程上很难做到,而且水文计算所采用的数理统计分析也比较繁琐。依据皮尔逊Ⅲ型曲线在Cs=2Cv条件下,整理出了Kp值,由此计算更方便,结果更偏于安全。

5.27 补充了平衡池的要求

平衡池的入流来自于浓缩池排泥,出流对象则是脱水设备,其入流和出流的时机、持续时间和流量变化较大。通常情况下,浓缩池排泥排泥和脱水设备工作时机与持续时间是以日为周期来设计。因此,应按浓缩池排泥和脱水设备设计运行工况,进行24 h为周期的各时段入流和出流的流量平衡计算分析,并考虑一定的余量后确定。根据目前国内外已建净水厂排泥水处理设施的情况,若采用重力浓缩池进行浓缩,调节容积相对较大,应付原水浊度及水量变化的能力较强,平衡池的容积可小一些;若采用调节容积较小的斜板浓缩或离心浓缩,则平衡池容积宜大一些。

5.28 细化了排泥水回收利用

水厂排泥水水质与原水水质密切相关。一些排泥水只是悬浮物含量高,可直接回流至混合设备前,与原水及药剂充分混合后进入沉淀、过滤等水处理环节,去除悬浮物。但也有一些排泥水除悬浮物含量高外,一些有害指标也超标,如果不经处理直接回用,会造成铁、锰、藻类、两虫的循环往复而富集,并堵塞滤池,影响净水厂出水水质。排泥水经过处理后,根据处理的程度,可进入混凝沉淀(澄清)、滤池、颗粒活性炭吸附池,或经消毒后直接进入清水池。例如,北京市第九水厂滤池反冲洗废水和浓缩池上清液经膜处理后,送入颗粒活性炭吸附池。

排泥水是否回用,特别是排泥水水质较差,需要经过处理后才能回用,要经过技术经济比较后确定。如果当地水源充足,经过处理后再回用,经济上不合算,也可弃掉。

回流水量在时空上均匀分布是指在时间上尽可能24 h连续均匀回流,在空间上均匀分布是要求回流水量不能集中回流到某一期或某一点,即要求全部回流水量与全部原水水量均匀混合,应避免集中时段回流对水厂稳定运行带来的不利影响。

由于微滤或超滤膜对水中有机物、氨氮和藻源性有机物几乎无去除能力,为防止回用过程中的有害物的富集,在原水有机物、氨氮和藻含量较高时不主张采用膜法用于水厂滤池反冲洗废水的回用处理,可采用其他工艺处理这种滤池反冲洗废水。

5.29 新增了应急供水

应急净水设施、应急水源与常用水源的工程切换设施具备快速切换功能,是实现尽快启动应急供水和消除事件影响的必要条件。城镇配水管网具备一定的域外调水能力,可有力保障应急供水期间居民基本生活用水需求,维持社会稳定。

对城市供水具有重要作用的集中式水源工程和主要水厂具备应急净化处理能力,可有效保证应急供水水量和水质的需要。在一定条件下,充分发挥从水源到水厂现有设施的应急净水,不仅可节约应急净水设施的建设与维护成本,还可实现快速启动应急净水设施的目标。

在确定应急水源规模时,一方面要考虑到供水风险的持续时间,另一方面要考虑到风险期的日需水量。对于水资源丰富的城市,风险期日需水量可按平时的日需水量考虑。对于水资源贫乏的城市,应急水源的建设可只考虑基本的生活和生产用水需要,风险期日需水量可根据城市的实际情况和用水特征,可按平时日需水量的一定比例进行压缩。

应急供水时,应按先生活、后生产、再生态的顺序,降低供应。《城市给水工程规划规范》(GB 50282-2016)根据分析《城市居民生活用水量标准》(GB/T 50331-2002)的居民家庭生活人均日用水量调查统计表,规定了居民基本生活用水指标不宜低于80 L/(人?d),包括饮用、厨用、冲厕和淋浴。

当城市本身水资源贫乏,不具备应急水源建设条件时,应考虑域外建设应急水源,考虑几个城市之间的相互备用。当城市采用外域应急水源或几个城市共用一个应急水源时,应根据区域或流域范围的水资源综合规划和专项规划进行综合考虑,以满足整个区域或流域内的城市用水需求平衡。

由于水源保护的要求不同,应急水源水质可能和常用水源存在一定差异,其水质如能与常用水源相近、水量可满足应急供水期间的需求或水质能经过水厂应急处理实现基本达标,则供水风险期进行水源切换后,可有效保证水厂出水水质基本达标的要求。

为提高城镇供水系统应对突发性水源污染的能力,应通过对城市供水总体情况及水源地、水厂潜在风险及现有输配水与净水设施的基础资料收集,分析城市突发性水源污染的潜在风险(点源污染源、面源污染源和移动源污染)等,并对城市供水系统应对突发性水源污染的风险能力进行评估,确定所需应对的突发污染物的种类和应采取应急净水措施。

应急净水措施可包括新建设施和对现有从水源到水厂的输配水、调蓄以及水厂净水设施的充分利用或适度改造利用。不同的污染物需要采取针对性的应急处理技术,各种应急处理技术的适用范围和工艺及其参数的选用等,除可按规定的要求执行外,也可参照《城市供水系统应急净水技术指导手册》建议的有关方法实施。

6.结语

面临我国新时代的社会经济和给水技术现状与发展趋势,《室外给水设计标准》基于广泛调研,对标了国内外相关标准,借鉴了重大水专项和863等课题成果,结合原规范实施以来城镇给水工程的技术发展和工程应用修订而成,为城镇给水工程的设计标准化提供了依据。由于紧密结合我国实际情况,也考虑到给水技术新的发展方向和需求,提供的参数合理,实用性和可操作性强,有助于提高我国给水工程设计质量,促进给水行业新时代进步。

(编辑:小虫)

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