北京市农民安全饮水工程设计常见问题与对策（杨峰,林坜,田海涛）

时间：2021-01-17 08:06:06　来源：柠檬阅读网本文已影响人

摘要：针对北京市近几年郊区县农民安全饮水工程可研报告及初步设计编制过程中出现的常见问题, 进行了分类汇总, 对工程形式、供水规模、水压、水源形式、供水调节方式、净化消毒工艺等技术问题进行了系统的分析, 提出了相应的对策。

关键词：农民安全饮水设计问题对策

中图分类号TU991.53 文献标志码B 文章编号1673- 4637( 2007) 06- 0041- 03

北京市农民安全饮水工程从2005 年启动, 经过2005、2006 年2 a 建设共解决了62 万农民的安全饮水问题, 成效显著。但在农民安全饮水工程设计中存在一些共性问题, 下面进行分析探讨。

1 工程形式问题

北京市农民安全饮水工程采取现有水厂扩户、乡镇集中供水工程、联村供水工程、单村供水工程等4种形式, 其中现有水厂扩户、乡镇集中供水工程、联村供水工程属于集中式供水工程。从近2 a 工程建设实践中看, 存在单村供水工程数量较多、工程形式不合理的问题。具体分析如下。

1.1 单村供水工程存在的问题

单村供水工程存在着供水规模较小、布局分散、工艺简单、水厂建设标准低、运行管理专业化程度低,特别是供水保证率低、应急能力弱等一系列缺点。

近几年农村发生的饮用水污染事件全部集中在单村水厂。如海淀区北安河村单村供水工程, 2003 年由于村民误操作, 将自来水出水口通过软管直接插入农药配药箱中, 恰遇停电, 水箱中的药水被倒吸入自来水管道, 污染了供水管线。直接原因是村民的误操作,间接原因是水厂硬件设施不完善, 没有安装防止发生倒吸的止回阀。同时也缺乏应急处置措施。因此, 单村水厂由于自身条件限制, 无法有效地保障饮水安全。

1.2 集中式供水工程的优点

(1) 从水资源利用角度看, 集中式供水工程日供水量在1 000 m3 /d 以上, 相比单村水厂的分散取水而言, 有利于水资源的统一管理和优化配置, 可实现水资源的优水优用。

(2) 从经济角度看, 集中式供水工程人均建设投资和单位制水成本均比单村水厂低。据《2007 年大兴区农民安全饮水工程项目建议书( 代可研) 》, 新建的瀛海镇集中供水工程单位制水成本为0.6 元/ m3, 而单村供水工程平均为1.88 元/ m3。实际运行中, 集中式供水工程单位制水成本也相对较低。

(3) 从建设标准看, 集中式供水工程具备合理的供水工艺、先进的供水设备、水质检测设备以及自动化监控系统, 建设标准高, 水厂使用寿命长。

(4) 从运行管理角度看, 集中式供水工程拥有专业的管理技术人员、健全的运行管理制度和完善的应急预案, 供水保证率高, 大大减少了水污染事故的发生。集中式供水工程实现了供水的规模化、集中化和正规化, 促进农村供水向城镇化方向发展。

根据北京市发改委、北京市水务局共同制定的《北京市村镇集约化供水规划大纲》, 今后农村供水将按照统筹城乡、以供定需、优化布局的原则, 以建设集中式供水工程为主[1], 原则上平原区不再新建单村供水工程。

2 设计参数选取问题

(1) 用水定额取值偏大。农村生活用水定额, 平原区取100 L/人·d, 山区取60 L/人·d, 该用水量为高日用水量, 不需要乘以日变化系数计算, 以免造成供水规模增大, 增加管道口径和水泵的选型。同时, 对于集雨工程、截泉截流工程等分散水源供水工程, 要结合实际情况, 用水定额取值相对要小, 比如生活用水定额为30 ～50 L /人·d, 大牲畜30 ～50 L /头·d, 猪15 ～20 L/头·d[2]。

(2) 由于考虑消防用水量, 设计供水规模偏大。有的工程设计中因考虑消防用水而增加管道口径和水泵的选型, 增加工程投资, 影响了水厂本身的正常、安全运行。在设计中应结合当地消防部门的相关规定,适当考虑。对于集中式供水工程可按照有关规定考虑消防用水量。对于规模较小的联村水厂及单村水厂,无法满足消火栓的水量10 L /s ( 即36 m3 / h) 、管道口径100mm 的消防要求, 一般不考虑消防用水量, 仅设置消防水龙头即可。对于存在化工厂、粮仓等有重要防火要求的防火点, 用水单位可考虑自建消防贮水池。

(3) 时变化系数的取值不当。有些供水规模较小工程, 存在时变化系数取值偏小的问题。根据北京市实际情况, 日供水规模< 200m3 的工程, 时变化系数取2.3 ～3.0, 供水规模越小, 时变化系数取值越大。还应核定秒流量, 即最不利点管网处水龙头流量是否> 0.5个当量, 以保证用户的用水流量。特别是对于人口不足100 人的山区村, 可考虑定时供水。

(4) 供水压力不足。用户接管点的最小服务水头,单层建筑物为5 ～10 m, 两层建筑物为10 ～15 m, 2 层以上每增加1 层增加3.5 ～4 m[1]。特别要考虑山区地势较高的住户。

3 水源选择问题

在供水水源选择上, 出现了水源选择不当、经济不合理、新打水源井水质超标等问题。

3.1 平原区水源问题

(1) 通州、大兴等平原区主要存在浅层地下水水质超标问题, 采取新打水源井、取深层承压地下水的方式。为防止出现新打水源井水质超标问题, 设计之前, 必须进行水文地质勘察, 明确含水层位置、取水层位、封井深度等参数, 合理选择井位和滤料级配。

(2) 对原有水源井进行原水勾兑。比如村内一眼井氟略超标, 另外一眼井铁略微超标, 可将两眼井原水按照一定比例进行勾兑, 使勾兑后的水质达到生活饮用水卫生标准。

3.2 山区水源问题

(1) 房山、门头沟等山区村主要存在水量不足的问题。在选取水源时除水源井外, 还要考虑小水库、小水窖、集雨工程、截泉截流工程等水源形式。比如房山区小水窖适用性较好, 应用较多。

(2) 水源保护问题。井口要高于地面500 mm, 井口周围设不透水的散水坡, 宽度1.5 m, 散水坡下面填厚度不小于1.5 m 的黏土层, 防止周边垃圾产生废液或雨污水渗入[2]。水源井要配建井房, 井房墙壁及顶部应贴瓷砖或刷防水防霉涂料; 墙壁上安装排风扇或相应设备, 室内地面铺防滑瓷砖, 且有5 ‰左右的坡度,并在最低处设集水池和污水泵。水源井周边30 m 范围内不能有污水、垃圾、简易厕所、养殖粪污等污染源。

(3) 经济合理性问题。山区人口不足100 人的小村, 如打深井, 人均投资可达上万元, 经济技术不合理。可以向邻村引水、加装村级小型水处理设备或每户加装家用水处理设备等措施。

(4) 对于人口较少、水源条件恶劣的村庄, 如房山、门头沟煤矿采空区部分村, 可以考虑整建制搬迁,采取临时供水措施。

4 供水调节方式问题

目前, 北京市农村水厂供水调节方式主要分为两类: 一类是有调节池的, 如清水池、高位水池、水塔、压力罐等; 另一类是没有调节池的, 如变频供水或直接供水。

在设计出现了供水调节方式选择不当、片面追求变频调节一刀切以及调节池容积过大等问题。

4.1 供水调节方式选择

(1) 集中式供水工程, 宜采用清水池+二次加压变频供水的方式。

(2) 平原区单村水厂, 宜采用变频供水。

(3) 山区单村水厂, 可因地制宜采用变频供水、变频供水+压力罐、高位水池等工艺。对于供水规模小, 特别是夜间用水量非常小的, 可采用变频供水+压力罐的方式或定时供水的方式。对于地形高差较大, 可利用山区有利地形, 采取高位水池供水调节方式, 比如门头沟区大部分山村采用高位水池供水。

(4) 对于距离水厂较远、地势较高的自然村可采用管道加压泵进行二次加压供水。

4.2 调节池容积问题

高位水池容积不能太大, 过大不经济, 停留时间过长会造成水质变差。根据北京市卫生局相关规定,饮用水在储水设备中停留时间不能大于48 h。

4.3 调节池卫生问题

储水设备用材必须符合卫生、无毒的要求, 禁止使用国家已经淘汰的产品如水泥水塔、蓄水池等。

5 水质净化工艺选择问题

在设计中存在净化工艺选择不合理、处理环节过于复杂等问题。对策如下。

5.1 净化工艺选择问题

(1) 除氨氮工艺可采用臭氧+生物活性炭或沸石吸附的方法。

(2) 除盐工艺可采用膜过滤、电渗析、离子交换、电吸附等工艺。

(3) 除氟工艺可采用活性氧化铝、沸石、KDF 过滤吸附、膜过滤、电吸附等工艺。

(4) 除铁锰工艺可考虑曝气+锰砂过滤的方法, 其次选用曝气+石英砂过滤或电吸附的方法。

(5) 除砷工艺可采用KDF 过滤吸附、电凝聚法、接触氧化还原法和电吸附法等工艺。

5.2 净化常见问题

(1) 水质净化标准过高。农民安全饮水工程的供水水质达到生活饮用水卫生标准即可, 不需要进行深度处理, 因此净化工艺环节要尽量简化, 单指标超标的选择去除单项的净化工艺, 不使用繁琐的工艺组合。另外, 从水处理整体上进行考虑, 比如对于氨氮略微超标的, 由于二氧化氯具有去除氨氮的效果, 采用二氧化氯消毒, 不需要配备专门的水质净化设备。

(2) 反冲洗水的处理问题。水质净化设计要考虑反冲洗排水的处理, 不能随意排放, 成为新的污染源。

(3) 在产品选择上, 综合考虑处理工艺、产水率、耗电量、运行成本、投资以及操作管理方便程度等因素, 优先考虑操作管理简单、自动化程度高, 适于农村管水人员的产品。

6 消毒工艺选择问题

目前, 北京市农村消毒工艺主要有二氧化氯、次氯酸钠、紫外线、臭氧等4 种方式。对于设有清水池的乡镇集中供水工程和联村供水工程, 采用消毒方式的建议顺序依次为: 二氧化氯( 高纯法、复合法) 、次氯酸钠、臭氧、紫外线。对于单村供水工程和规模较小的联村供水工程, 建议采用消毒方式的顺序依次为:臭氧、紫外线、二氧化氯( 高纯法) 、次氯酸钠、二氧化氯( 复合法) 。

在设计中, 存在消毒工艺选择不合理、配套设施不健全等问题。对策如下。

(1) 设备选型中选用自动调节投加量的设备, 并配套在线的余氯( 次氯酸钠、亚氯酸钠) 或臭氧监测设备。设备最好带自动断流报警功能, 以保证投加安全。

(2) 次氯酸钠消毒设备冬季容易冻坏, 可以采用次氯酸钠成品消毒液, 如房山区农村使用北京市自来水集团生产的成品消毒液。

(3) 紫外线消毒宜选用进口的紫外线灯管。

(4) 臭氧消毒优先选用空气源臭氧发生器。氧气源臭氧发生器需通过电解纯净水而产生臭氧, 对纯净水质量要求严格, 实际运行中有些村由于使用纯净水不合格, 导致设备损坏, 因此不宜选用。另外, 臭氧对金属管道具有较强的腐蚀性, 臭氧消毒不宜用于金属管道系统。

(5) 消毒间要与泵房隔离, 消毒设备不能安装在泵房内。特别是选用二氧化氯进行消毒的, 要注意将消毒间设计成地上式, 半地下式的消毒间不利于二氧化氯气体的扩散, 同时要在消毒间墙面底部安装排风扇, 以利于二氧化氯气体的扩散。

(6) 配套设施问题。选用二氧化氯或次氯酸钠进行消毒的, 一般需要建清水池, 以满足消毒液与水的接触时间> 30min。

(7) 投加点位置。设计中应明确提出二氧化氯或次氯酸钠加药点位置, 对于有清水池的一般加在清水池前, 没有清水池的加在泵前或泵后的管道中。

7 结语

农民安全饮水工程不同于城市供水工程, 在设计中除按照《村镇供水工程技术规范( sl 310 - 2004) 》等有关技术规范要求外, 还要结合当地实际情况具体问题具体分析, 论证工程形式、水厂规模、水源形式、调节方式、净化消毒工艺等关键环节, 选择适合农村实际的供水模式。

参考文献

[1] 北京市发展和改革委员会, 北京市水务局. 北京市村镇集约化供水规划大纲[R]. 2007.