二次供水末端水质应急保障研究

2023-08-09赵晓旻殷晓岚王宏军

山东水利 2023年6期

赵晓旻，殷晓岚，王宏军

（济南水务集团有限公司，山东济南 250000）

济南市地形南高北低，东西狭长，供水管网庞大，加上建筑物高度越建越高，为了满足用户的供水压力需求，弥补城市管线供水压力不足等缺陷，越来越多二次供水泵站投入运行。目前加压供水管理部下辖349 座二次供水泵站，后期随着小区物业逐步向水务集团移交进行统一管理，2023 年加压供水管理部还要接收100 座左右，二次供水泵站数量较多，管理难度逐步增大。

二次供水泵站作为城市公共供水的重要组成部分，目前水源多为市政自来水水厂经处理合格后通过管道输送的水。在城市供水过程中，出厂水要经过数十公里甚至数百公里的距离才能到达用户，水在管网中流动数小时甚至数天时间，在这个过程中，水质偶尔会受到管网、供水管道及其附属设备和周边环境的影响，出现突发状况。

1 课题研究背景

二次供水泵站在长期运行过程中，由于输送管线长短不一，末端余氯参差不齐，不可避免的会出现类似余氯较低的突发情况，而目前大部分泵站均未设计应急消毒设备，容易造成因突发原因停水的情况发生。为了保证用户长期用水安全，针对二次供水泵站现场实际，根据二次供水泵站水质问题突发事件中应急消毒设备应用的要求，寻找一种安全有效、易于调节的二次供水泵站应急消毒方式，实现应急消毒设备对二次供水泵站稳定运行的可靠支持，提升二次供水泵站应对水质突发情况的处理能力，提高末端水质的余氯值和水质安全，切实保障居民的用水安全。

2 研究方法及步骤

2.1 前期调研

目前济南市区二次供水泵站大致分为两种情况：一种是水箱式恒压供水；另一种是无负压恒压供水。目前加压供水管理部所管辖的二次供水泵站多为无人值守，有人巡检管理模式的地下泵站，且泵房空间有限，为便于应急补氯的及时快速和安全高效，已有部分泵站加装消毒设施（紫外线）。在日常使用中，因紫外线杀菌没有持续消毒能力，存在微生物的光复活现象，不能保证余氯值，容易造成末端水细菌复活不达标的情况，无法完全保证水质的安全。且用紫外线产品消毒时，紫外线强度能达到正午太阳光强度的数倍，存在对人体造成一定伤害等弊端。

相比紫外线消毒，次氯酸钠消毒设备使用过程中只需要盐水箱内有充足的食盐用于溶解即可，部分型号的设备还可以实现数据远传可控等技术手段，实现智能投加，保证消毒效果及设备长期稳定运行，方便使用、节省人力、节省时间。解决了其他消毒方式存在的安全隐患，为泵站运行提供安全保障，避免安全事故的发生，是目前适用于二次供水泵站较为稳妥的一种消毒方式。

2.2 方法比较

目前二次供水泵站比较常用的次氯酸钠消毒方式是使用维护成本低、操作简单、安全有保障的次氯酸钠原液和次氯酸钠发生器现场制备两种形式：

次氯酸钠原液应用于水厂及一级加压站，但由于原液容易分解，运输受限，对于只用于应急投加、不经常使用的二次供水泵站，容易造成次氯酸钠溶液分解失效。

次氯酸钠发生器现场制备应用于水厂、一级加压站及二次供水泵站使用，利用电解食盐水产生的次氯酸钠溶液进行消毒，安全性高，原材料易于采购，且次氯酸钠溶液加入水中，具有持续杀菌能力。

由于次氯酸钠消毒设备相比紫外线前期投资较大，鉴于各泵站的实际运行情况，采用体积小，占地面积小，可快速移动和拆装，可实现泵站间快速转移的设备，迅速达到显著、及时的应急消毒效果。适用普遍泵站使用的小型移动式可拆装插接连接方式的次氯酸钠消毒设备，针对二次供水泵站可实行区域性的应急补氯措施。

2.3 二次供水泵站特点

1）水箱式泵站：消毒设备投加点安装在水箱进水口，投加点无备压，消毒剂可与进水充分混合，并有足够的消毒停留时间。

水箱式泵站特点：水箱容量较大（大部分容积约在90 m3）；停留时间长（按平均用水量可停留4~10 h 不等）；有时进水流量较大。

2）无负压式泵站：消毒设备投加点安装在市政来水总进水处，消毒剂可在前端管道及缓冲罐内与来水充分混合，考虑到市政来水有一定备力，故消毒剂投加泵选用了高输出压力投加泵（输出压力1 MPa），可保证消毒剂正常加入来水管道。

无负压式泵站特点为：水罐容积小（大部分容积在0.2 m3左右），停留时间短，进出水流量相对均匀且流量小，高低峰流量偏差大。通过调研发现无负压供水一般设置高区供水、中区供水，恒压泵最大流量为16 m3/h，最大的二次供水泵站最多运行2 台。即所有无负压供水泵站最大流量为32 m3/h。

2.4 研究方法

根据对二次供水的水质、数据及分布情况进行分析、分类，结合水质中心出具的参数标定等项目权威数据，选取几个有代表性的站点，实地考察，针对不同类型的二次供水泵站情况提出具体方案及实施方法。结合各泵站实际调研情况进行合理配置，针对长期余氯偏低或无余氯的二次供水泵站可安装固定式次氯酸钠发生器；针对余氯正常的二次供水泵站按比例配备一定数量的次氯酸钠发生器，用于突发事件应急使用，确保在遇突发情况下，采用移动式次氯酸钠发生器快速实现应急消毒。依据调研情况及二次供水末端水质应急保障的需要，对具备合作研发的设备厂家进行实地考察调研，制定具体实施方案后，进行应急补氯设备的研发、安装及相关试验，对试验结果进行分析总结，形成系统的二次供水末端水质应急保障方案。

3 应用效果

3.1 应用场景

济南市燕子山路小区位于历下区燕子山路38-2 号，属于老小区，整个小区共4 栋楼，每栋楼最高6 层，住户只有20～40 户，每天用水10 m3左右，平均流量0.5～0.8 m3/h，每小时流量变化不大。小区二次供水站为叠压供水，进水余氯基本为0.07～0.09 mg/L。

绿地滨河国际城小区位于天桥区泺安路5号，属于新建小区，小区住户多，最高层为26 层，每小时用水量为9～20 m3/h，晚上18：00～20：00 和周末用水量最大，周一至周五上班时间用水量小。小区二次供水站为水箱供水，水箱共两套，底部联通，总容积100 m3，进水余氯0.15～0.45 mg/L。

3.2 实际应用情况

本次实验的目的主要分为以下两部分：一是根据两个小区二供泵站供水的情况，设置最佳的投加频率或脉冲，保证两个小区二供泵站出水余氯达到0.2～0.4 mg/L。二是检验智能消毒机配套的氢气消解装置运行情况。

3.2.1 燕子山路小区设备应用情况

1）投加效果。该小区进水余氯基本为0.07～0.09 mg/L，设计利用智能消毒机在一定脉冲下，持续稳定投加，保证二供站出水余氯0.2～0.4 mg/L。

在触摸屏上输入“进水余氯0.08 mg/L”“瞬时流量0.7 m3/h“”要求出厂余氯0.3 mg/L”，点击“开始投加”，设备自动投加。投加前取样检测试验记录详见表1。

表1 燕子山路小区智能消毒机使用效果

2）氢气处理效果。电解制备次氯酸钠消毒液时会有氢气产生，而JZ-300 智能消毒机配有氢气消解装置，可以解决密闭空间氢气无法外排的问题。试验表明：投加量在0.028 L/h 条件下，泵站出水余氯稳定在0.2～0.4 mg/L 之间。设备在启动制备的前20 min 内，会有少量氢气释放（最高浓度287ppm，在安全范围内），20 min 后无氢气排放详见表2。

3.2.2 绿地滨河国际城小区设备应用情况

1）投加效果。该小区泵站进水余氯在0.15～0.45 mg/L 波动，水箱出水余氯0.18～0.37 mg/L,设计利用智能消毒机在一定脉冲下，持续稳定投加，保证水箱出水余氯0.2～0.4 mg/L。

在触摸屏上输入“进水余氯0.2 mg/L”“瞬时流量12 m3/h”“要求出厂余氯0.35 mg/L”，点击“开始投加”，设备自动投加。投加取样检测试验记录见表3。