宁东能源化工基地供水工程鸭子荡水库黄河引水水质分析研究

(宁东水务有限责任公司，宁夏 银川 750001)

1 基本情况

宁夏回族自治区煤炭资源相对丰富，其中，宁东煤田已探明煤炭储量273亿t，远景储量1394.3亿t，是一个全国罕见的储量大、煤质好、地质构造简单的整装煤田，被列为国家13个重点开发的亿吨级矿区之一。为促进宁夏经济的跨越式发展，宁夏2003年规划开发利用宁东丰富的煤炭资源，建设宁东能源化工基地，该基地分为3个基地：宁东煤炭基地、宁东火电基地、宁东煤化工基地。规划至2020年，形成煤炭生产能力1.1亿t，电力装机2000万kW以上，煤炭间接液化生产能力1000万t、煤化工产品500万t，被列为“宁夏一号工程”。

基地开发，水资源是第二主要资源，因此，宁东供水一期工程于2003年规划建设，日供水规模40万m3/d，于2006年5月建成并运行供水，2011年宁东供水工程日供水量首次突破40万m3，达到了一期供水规模的极限，根据园区发展规划，必须尽快启动二期供水工程的设计及建设工作，而二期水源工程鸭子荡水库蓄水运行方案的制定、二期水厂水处理工艺选择、消毒方案选择等均与水库水质关联。

2 黄河宁夏段各断面水质监测统计分析

根据《宁夏回族自治区环境质量报告书(2013—2018年)》资料，对2013—2018年黄河干流宁夏段宁东供水工程取水口上游段各断面水质类别、高锰酸钾指数、氨氮浓度及2018年逐月水质类别进行统计分析(见表1～表4)。

表1 2013—2018年黄河干流宁夏段各断面水质类别统计分析

表2 2018年黄河干流地表水国家考核断面水质状况

表3 2016—2018年黄河宁夏段高锰酸钾指数变化情况 单位：mg/L

表4 2016—2018年黄河宁夏段氨氮浓度变化情况 单位：mg/L

根据《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)，综合分析《宁夏回族自治区环境质量报告书(2013—2018年)》，宁东供水工程取水口上游宁夏段黄河2013—2018年监测断面水质为Ⅱ类水、高锰酸钾指数小于Ⅱ类水指标要求(≤4mg/L)、氨氮NH3-N浓度小于Ⅱ类水指标要求(≤0.5mg/L)，总体评价其取水水质符合集中式生活饮用水地表水源地一级保护区要求。

3 鸭子荡水库运行水质分析研究

通过对鸭子荡水库一期运行以来2011—2017年水库出库水质监测资料，统计分析水库水温、浊度、pH值、COD、氨氮的月均值、年平均值、多年月平均值，总结其相应规律，为鸭子荡水库后期蓄水运行方案的制定、二期水厂水处理工艺选择、消毒方案选择等提供依据。

3.1 鸭子荡水库水质情况分析

根据2018年环保、水资源局等单位提供的监测资料，对鸭子荡水库2018年水质情况进行分析，结果见表5。

表5 鸭子荡水库2018年水质统计分析

3.2 鸭子荡水库水温分析研究

对宁东鸭子荡水库2010—2017年输水水温观测资料进行统计分析，结果见表6、图1。

表6 鸭子荡水库水温统计分析 单位：℃

根据水温统计分析，鸭子荡水库的水温变化规律符合季节性的变化，夏季水温较高，最高可达约23℃，冬季水温较低，可低至2℃左右，水体表面可能会出现结冰现象。多年平均温度较为稳定，约为12℃，年际变化幅度较小。

图1 水温统计分析

3.3 鸭子荡水库输水浊度分析

对鸭子荡水库2010—2017年运行输水浊度观测资料进行统计分析，结果见表7和图2。

表7 2010—2017年鸭子荡水库输水浊度统计分析 单位：NTU

分析浊度的统计结果，从多年月平均值图中可以看出浊度与季节变化相关度较高，呈现夏季浊度较高、冬季浊度较低的规律。从多年均值图中可以得到浊度年际变化较小，基本处于稳定状态，其规律与水温非常相似。浊度整体上呈现着与水温相同变化的趋势，推测其原因可能为水温的变化会引起水中有机质

图2 浊度统计分析

或营养物质含量的改变，水中生物活动强度也与水温息息相关。并且在夏季当地人类活动较为频繁，用水量较大，水库调度更为频繁，而水库的水源为黄河水，其含沙量较大，因此，体现在浊度上为升高；水温较低的冬季，水库水质情况较好。

3.4 鸭子荡水库pH值分析

对鸭子荡水库2010—2017年输水pH值观测资料进行统计分析，结果见表8 和图3。

表8 2010—2017年鸭子荡水库输水pH值统计分析

图3 pH统计分析

从pH值的统计图表来看，pH值均大于8，水体呈碱性，其变化规律与季节并无关联，在年月变化上并不明显。pH年均值从2010—2016年上升了0.1，变化并不明显，处于稳定状态。

3.5 鸭子荡水库COD分析

对鸭子荡水库2010—2017年输水COD观测资料进行统计分析，结果见表9和图4。

表9 2010—2017年鸭子荡水库输水CODMn值统计分析 单位：mg/L

图4 CODMn统计分析

综上分析，COD值整体上处于稳定状态，其值基本分布在(2,3)区间内，从多年平均值图中可以看出COD含量随年际变化不大，处于平稳。从月平均图中可以看出COD含量在夏季有轻微的上升，冬季比夏季低，呈现着季节规律性变化。推测其原因可能与水温有关，夏季水温为20℃左右，接近水生物最适宜活动温度，生物活动较为活跃，因此改变了水中有机质的含量。

3.6 鸭子荡水库NH3-N分析

对鸭子荡水库2010—2017年输水NH3-N观测资料进行统计分析，结果见表10和图5。

水体NH3-N含量在多年平均上表现较为稳定，数值大小在(0.8,0.18)区间内。月均值方面，在1、2、3月高于其他月份。

图5 NH3-N统计分析

表10 2010—2017年鸭子荡水库输水NH3-N统计分析 单位：mg/L

4 结 论

按照《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)进行综合分析，宁东供水工程取水口上游宁夏段，黄河2013—2018年监测断面水质均为Ⅱ类水，取水口水质符合集中式生活饮用水地表水源地一级保护区要求。对鸭子荡水库2011—2017年一期运行水质监测资料的统计分析，结果表明：浊度最小月平均3.24NTU、最大月平均10.56NTU；NH3-N月均最小值0.07mg/L、月均最大值0.21mg/L；水温月均最小值3.05℃、最大值22.82℃；其他水质参数年际变化均较小，满足一类水质要求。