景泰縣城市應急備用水源建設淺析

安正蕓

(甘肅省景泰縣水務運營有限公司，甘肅 景泰 730400)

水是人們生活的必需品，其質量的好壞直接關系到民生問題，政府對居民飲用水管理十分重視，并且不斷調(diào)整政策和興建基礎設施來改變現(xiàn)有城鎮(zhèn)飲用水不合理現(xiàn)象，極大程度上實現(xiàn)了資源的優(yōu)化使用。

1 景泰縣供用水現(xiàn)狀

景泰縣引大英武水廠位于英武水庫下游300m處，是景泰縣唯一的供水水源。水廠包括日處理2萬m3凈水廠1座，2000m3清水池2座；輸水干管一條、輸水支管2條；二次消毒站1座，包括2000m3清水池1座，500m3的中間調(diào)蓄水池一座，水質化驗室、加藥間配備齊全。凈水廠日均供水量為8000m3，高溫天氣日供水量超過13000m3。供水主管道30km，包括減壓閥9個，檢修井60個，排氣閥井48個，壓力波動預止閥4個，已基本實現(xiàn)全自動化運行。城區(qū)供水水源為單一水源，沒有備用水源或應急水源作為城區(qū)補充水源，隨著城市的發(fā)展和人口的增加，現(xiàn)有水廠供水遠遠不能滿足目前1.2～1.6萬m3/d實際需水量，城區(qū)供水矛盾徹底暴露顯現(xiàn)，城區(qū)供水壓力逐年增加，城區(qū)應急備用水源工程的實施是非常必要和十分緊迫。

2 景泰縣城鎮(zhèn)供水工程中的不利現(xiàn)象及解決措施

供水水量及水壓不足，引大英武指揮部水廠產(chǎn)水設計能力2.0萬m3/d，水廠運行已10a以上，實際產(chǎn)水歷史最高產(chǎn)水量1.6萬m3/d，已接近滿負荷生產(chǎn)；中間消毒站的水池液位及消毒站建設的位置及容量靠自重壓力產(chǎn)生的水壓也滿足不了城區(qū)供水需求。

2.1 給水量預測說明

城市給水量包括生活綜合用水和工業(yè)用水兩大類。目前生活綜合用水預測一般是根據(jù)人口計算，工業(yè)用水根據(jù)行業(yè)的不同用水量也不同無詳細資料時一般按照生活綜合用水乘以一定系數(shù)來確定。

根據(jù)《景泰縣總體規(guī)劃修編》(2018-2035)，根據(jù)2018年景泰縣人口統(tǒng)計數(shù)字，景泰縣城區(qū)人口2018年已達到10.12萬人，以此人口作為基數(shù)，采用自然增長率為8‰，機械增長率為25‰，遠期(2035年)預計所得2035年景泰縣城區(qū)將達到18萬人。

2.2 給水量預測計算

1)合理科學確定景泰縣城區(qū)給水水源工程及管網(wǎng)規(guī)模，首先需要對本區(qū)域范圍內(nèi)的給水量進行預測分析。

以城區(qū)規(guī)劃人口，人均用水量標準以及供水普及率等為依據(jù)預測，受景泰縣城區(qū)所在的地理位置，居民生活習慣，城區(qū)發(fā)展規(guī)劃、發(fā)展程度，現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)政策等多種因素影響，其中有許多不確定因素，利用一定的科學方法參考國內(nèi)外其它地區(qū)經(jīng)驗，在現(xiàn)有資料的基礎上對城區(qū)未來一段時間內(nèi)需水量初步預測和估算，為確定工程規(guī)劃提供可靠依據(jù)[1]。

2)根據(jù)景泰縣修編的景泰縣總體規(guī)劃，到2035年城區(qū)規(guī)劃總人口18萬人，本工程設計年限為2035年。

3)根據(jù)《室外給水設計標準》GB50013-2018，景泰屬三區(qū)采用最大日綜合生活用水定額的平均值為180L/人·d(2035年)，根據(jù)總體規(guī)劃2035年人口規(guī)模為18萬人，供水普及率為100%。

a)2035年綜合生活用水量為：

Q1=180000×0.18=32400m3/d。

b)工業(yè)用水量：

根據(jù)《景泰縣城總體規(guī)劃》(2018-2035)，工業(yè)用水量按照綜合生活用水量的10%考慮。

Q2=32400×0.1=3240 m3/d。

c)市政道路澆灑和綠化用水量：根據(jù)總體規(guī)劃市政道路和綠化面積分別為140ha和107ha，根據(jù)《室外給水設計規(guī)范》用水定額為2L/m2·d則用水量Q3=(1400000+1070000)×2=4940 m3/d。

d)漏失水量：

Q4=(Q1+Q2+Q3)×10%=(32400+3240+4940)×10%=4058 m3/d。

e)未預見水量：

Q5=(Q1+Q2+Q3+Q4)×10%=(32400+3240+4940+4058)×10%=4463.8 m3/d。

2035年總需水量應為以上水量之和

Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5=32400+3240+4940+4058+4463.8=49101.8 m3/d。

取最高日用水量為49101.8 m3/d。

根據(jù)給水量預測， 2035年總給水量確定為49101.8 m3/d。

3 建設城市應急備用水源設施的措施

3.1 新建水廠增加供水能力

3.1.1 水廠選址

根據(jù)規(guī)劃，凈水廠廠址選擇在景泰縣縣城西側現(xiàn)狀井子川清水池所在位置。廠址選在此處主要有以下優(yōu)點：

1)原水可以自流至凈水廠，并有一定的富余水頭滿足水廠運行需要。

2)凈水廠位于較高的地方，有利于重力供水。

3)凈水廠位置附近為井子川應急水源，供水安全性較高。

4)凈水廠距離10kv 高壓線距離僅0.5km，輸電線路較短，節(jié)省投資。

3.1.2 設計年限

考慮目前已經(jīng)為2022年，又根據(jù)景泰縣總體規(guī)劃，因此將設計年限定為 2035年。

3.1.3 設計規(guī)模：

初步推算，應急備用凈水廠工程規(guī)模為2.0萬m3/d，處理達到《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB5749-2022)的生活飲用水。

3.1.4 水壓指標:

水廠出廠壓力滿足最不利點水壓不小于0.35Mpa，排泥水處理要求排泥水濃縮脫水處理后的脫水污泥含固率達40%，濃縮后上清液回用或達標排放。

3.2 供水水源與水質

3.2.1 水源選擇:

根據(jù)區(qū)域水資源條件，由于地下水的保護政策，優(yōu)先使用地表水，本工程凈水廠就近取自景泰縣永泰川水庫。

3.2.2 原水水質:

依據(jù)地表水水域環(huán)境功能和保護目標，按照《地表水環(huán)境質量標準》(GB3838-2002)的要求以及《景泰縣疾病預防控制中心檢驗報告書》監(jiān)測數(shù)據(jù)。對縣城擬供水水源(水庫)水環(huán)境控制區(qū)劃分：II類標準。水質良好，采用常規(guī)處理能夠滿足水源水質要求。

3.3 凈水工藝選擇原則

3.3.1 預處理工藝方案選擇

為了進一步保證供水安全性，防止水廠水源在出現(xiàn)水質污染時保證供水水質，設計在強化常規(guī)處理前設置原水預處理措施，作為水源水遭受微污染時保證安全供水的處理措施及應急措施。粉狀活性炭主要是能夠顯著改善水的色嗅味，而且對分子量為1000～5000的有機物有較好的去除效果，但是對于分子量較小的有機物，吸附效果往往隨有機物性質的不同而差別較大。粉狀活性炭具有基建與設備投資少，使用靈活，管理方便等特點，特別適用于季節(jié)性短期污染高峰負荷的水質凈化，在水源受污染較重的季節(jié)，投加粉狀活性炭作為應急措施特別適合。因此，建議采用投加粉狀活性炭預處理措施，主要目的是從安全供水出發(fā)，預防水源發(fā)生微污染時進行預處理，平時不投加。

3.3.2 常規(guī)水處理工藝方案選擇

常規(guī)水處理包括有兩層含義：其一是指被處理原水在水溫、濁度、含沙量以及污染物含量等方面均在允許的范圍以內(nèi)；另一層含義是指所采用的處理工藝僅限于混凝、沉淀(氣浮)、過濾和消毒。因此，常規(guī)水處理工藝系指對一般濁度的原水采用混凝、沉淀(或氣浮)、過濾、消毒的凈水過程，以去除濁度、色度和細菌、病毒為主的處理工藝。盡管常規(guī)水處理工藝有其一定的局限性，仍是給水處理中最常用和最基本的處理方法。為了改善濾池過濾性能，可根據(jù)原水情況考慮投加助凝劑，以提高去除率，降低出水濁度。若出水水質不能滿足水質穩(wěn)定要求時，還應投加水質穩(wěn)定劑，以使出水水質達到穩(wěn)定要求。強化常規(guī)處理工藝：“混合-絮凝-沉淀-過濾”工藝。建議深度處理采用：“臭氧-生活活性炭濾池”預留組合工藝[2]。

3.3.3 出水消毒工藝選擇

原水中的細菌及大腸桿菌只能是通過消毒去除。消毒是殺滅水中的病原菌、病毒和其它微生物。由于水質污染，總大腸菌群和耐熱大腸菌均不能滿足出水水質要求，為提高水的生物穩(wěn)定性和毒理安全性消毒是水處理必不可少的，建議考慮采用次氯酸鈉的消毒工藝。

3.3.4 構筑物選型設計

根據(jù)上章節(jié)建議的水處理工藝流程，對預處理單元、強化常規(guī)處理單元、深度處理單元的各構筑物進行選型設計，以確保各單元處理效果的實現(xiàn)。采用機械混合的混合方式絮凝反應池選型，為使微絮體良好成長，絮凝設施要有良好的水力條件，操作運行合理。實現(xiàn)絮凝階段的高速、高效處理，建議采用具有強化混凝效果的柵條網(wǎng)格絮凝池。

斜板(管)沉淀池根據(jù)淺層沉淀原理，采用傾斜的多層沉淀單元，從而使相同面積有效沉淀面積增加幾倍到十幾倍，因此，它的沉淀效率比平流沉淀池高、沉淀時間短，因而其占地面積比平流池小，因為采用淺層沉淀結構，流量、溫差等因素會對水流水力條件造成一定不利影響，控制進入的斜板(管)的水流均勻和穩(wěn)定是設計斜板(管)沉淀池的關鍵；高密池由于機械設備較多，藥耗大，且有機高分子絮凝劑聚丙烯酰胺的產(chǎn)品中含有微弱毒性的雜質，在經(jīng)常使用且藥量大的情況下，對人體有害。因此，推薦采用構造簡單，水力條件好，沉淀效果穩(wěn)定等優(yōu)點，對進水水質的適應性較強，沉淀效果穩(wěn)定，管理方便的斜板沉淀池。

4 輸水管線設計

4.1 輸水管道線路的選擇

1)應選擇經(jīng)濟合理的線路。應盡量做到線路短、起伏小、土石方工程量少、減少跨(穿)越障礙次數(shù)、避免沿途重大拆遷、少占農(nóng)田和不占農(nóng)田；

2)走向和位置應符合城市的規(guī)劃要求，并盡可能沿現(xiàn)有道路或規(guī)劃道路敷設，以利于施工和維護；

3)應盡量避免穿越河谷、山脊、沼澤、重要鐵路和泄洪地區(qū)，并注意避開地震斷裂帶、沉陷、滑坡、塌方以及易發(fā)生泥石流和高侵蝕性土壤地區(qū)；

4)應充分利用水位高差，結合沿線條件優(yōu)先考慮重力輸水；

5)應盡量節(jié)省造價，運行安全可靠。

6)應設測流、測壓點，并根據(jù)需要設置遙測、遙訊、遙控系統(tǒng)。

4.3 輸水管道數(shù)量

蓄水池上游水來自水庫，現(xiàn)狀敷設DN400輸水管道一根，設計最大來水量約為1萬m3/d。凈水廠出水管道規(guī)劃敷設DN300輸水管道兩根，設計最大出水量為2萬m3/d。

4.4 輸水管管材

本工程輸水管線是重力自流管，地形高差約12m。球墨鑄鐵管是一種廣泛使用的高性能管材，在長距離輸水管道中主要應用于水壓較高的場合。從供水安全、供水對象重要性、綜合造價、維護等方面考慮建議輸水管道選用強度和剛度均高，適用于壓力較高，安全性高且重量比混凝土管輕；防腐蝕性能比鋼管好，使用壽命較長的球墨鑄鐵管，以保證供水的安全。

5 結論及建議

1)本工程規(guī)劃設計規(guī)模為2萬m3/d。為保證景泰縣城的供水問題，建議本工程應盡快實施。

2)本工程規(guī)劃水源為永泰川水庫，原水為大通河河水，從水質和水量上是可靠的。

3)凈水廠凈水工藝進行方案技術經(jīng)濟比較，工業(yè)用水采用混合絮凝沉淀工藝；生活用水采用混合絮凝沉淀、砂濾池工藝；水廠廢水實現(xiàn)零排放。

4)鑒于縣城的需水迫切，建議有關部門對本工程應盡早決策。

相關政府應合理管理水資源，充分發(fā)揮現(xiàn)有水資源作用，調(diào)動一切力量進行可用水資源檢測，對水質較好的水源進行保護并建造相應的基礎設施，實現(xiàn)合理利用，實現(xiàn)景泰縣城區(qū)供水環(huán)狀供水，滿足消防供水需求，科學管理，充分發(fā)揮政府為人民服務的職能。