《城镇供水设施改造指南》

《城镇供水设施改造指南（试行）》解读刘文君教授[e-mail]清华大学环境科学与工程系饮用水安全研究所所长主要内容《城镇供水设施改造指南（试行）》编制背景《城镇供水设施改造指南（试行）》内容解读城镇供水设施改造的技术方案选择编制背景温总理的重视中共中央政策研究室《简报》146期转发《触目惊心的自来水隐患》一文。该文于2009年3月2日首发于《凤凰周刊》，《青年文摘》2009年9期转载2009年5月7日温家宝总理批示：“伟新同志，城市自来水存在的各种问题应该引起重视，抓紧规划和解决，请建设部会同有关部门研究”供水行业现状水源污染难以好转水质标准十分严格百年工艺绝对主流水厂改造迫在眉睫改造技术急需规范设计理念需要更新《生活饮用水卫生标准》（5749-2006）指标特点水质指标：106项，其中常规42项，非常规64项。常规：42项，1）微生物学：42）毒理学：15无机物：12，有机物：33）感官和一般化学性：174）放射性：25）消毒剂：4《生活饮用水卫生标准》（5749-2006）指标特点水质指标：106项，其中常规42项，非常规64项。非常规：64项，1）微生物学：2（两虫）2）毒理学：59无机物：9，有机物：503）感官和一般化学性：3新旧标准对比增加了71项：微生物指标：2→6消毒剂：1→4毒理指标：无机物：10→21有机物：5→53感官性状和一般理化指标：15→20修订了8项：总大肠菌群：3CFU/L→不得检出（CFU/100mL）砷：0.05mg/L→0.01mg/L镉：0.01mg/L→0.005mg/L铅：0.05mg/l→0.01mg/L硝酸盐：20mg/L→10mg/L四氯化碳：0.003mg/L→0.002mg/L浑浊度：3度→1NTU总α放射性：0.1Bq/L→0.5Bq/L。新标准的特点加强了对水质有机物、微生物和水质消毒等方面的要求统一了城镇和农村饮用水卫生标准基本实现了饮用水标准与国际接轨饮用水中的主要污染物耗氧量氨氮微量有机物致病微生物藻类及其分泌物嗅、味其它污染物饮用水水源地污染状况全国城市及建制镇共4555个水源地，水质超III类达1866个，涉及人口14108万人（建设部）。56个城市的206个饮用水源地中共检出132种有机污染物，其中103种属于优先控制污染物（环保部）。120个城市共152个水源地有机物抽检，涉及饮用水标准的有机污染物检出率达40％（水利部、建设部和卫生部）。给水处理的目的控制水传播致病微生物（原生动物、细菌、病毒等）控制水中化学污染物（有毒物质和致癌、致畸、致突的“三致”物质）提高水的舒适度（色、嗅、味和口感等）给水处理传统工艺混凝沉淀过滤消毒传统工艺是目前世界上应用最广泛的处理工艺。对普通的悬浮物、浊度、细菌、微生物等物质有较好的去除效果。然而在微量有机污染物、新型致病微生物、消毒副产物控制等方面有较大的局限性，已经不能满足现代社会发展的要求。常规工艺改进的必要性我国水源水质已受到不同程度污染，污染成份越来越复复杂，短期内不会有根本好转。水质标准越来越严格，水质指标数量和限值都有大幅度提高。常规处理工艺(混凝沉淀、过滤、消毒)已无能为力，必须采用氧化、吸附、生物降解等新技术组成的综合工艺才能制成安全干净的生活饮用水。《城镇供水设施改造指南（试行）》编制过程2009年5月17日建设部布置任务《关于落实家宝总理批示，规划和解决城市自来水有关问题的工作方案》有关问题的说明1当前我国城市自来水水质净化工艺现状和问题2水质标准及其相应检测能力的问题3自来水二次污染的问题解决自来水安全问题的主要措施1通过立法，理顺体制和机制，明确职责，规范相关行为。2完善相关标准体系，解决当前水源水质标准与生活饮用水水质标准不统一，不协调，难于操作的问题3加强生活饮用水水源地保护，完善生活饮用水水源地水质监测、督查和预警制度，确保自来水原水水质。《城镇供水设施改造指南（试行）》编制过程4规划和实施自来水系统设施（包括管网）升级改造。5加强城市自来水水质检测能力建设，完善城市自来水水质督查与公告制度6建立配水管网系统一体化管理制度7加大各级财政的投资力度，完善城市自来水水价政策。近期工作安排1关于报送“2009－2012年城市供水水质保障和设施改造规划”项目的通知2关于开展城市供水水质专项调查的通知《城镇供水设施改造指南（试行）》编制过程成果：《城镇供水设施改造指南（试行）》《…》2008年12月中国城市规划设计研究院《全国城市供水设施改造和建设“十一五”规划》《城镇供水设施改造指南（试行）》解读共计7条，43小条：1.总则2.改造原则3.预处理和强化常规处理4.深度处理5.特殊处理6.应急处理7.输配管网更新改造《城镇供水设施改造指南（试行）》解读1.1为了指导城镇供水设施改造，保障供水水质达到《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)规定的要求，制订本指南。1.2本指南适用于全国城镇为实现饮用水水质达标所需的水厂及输配管网的更新改造。1.3根据当地水源水质和供水系统现状，应因地制宜、统筹规划，并有计划地安排水厂及输配管网的改造。1.4各地应当在相关规划指导下，供水设施改造方案应根据水源特性、设施现状和供水水质，经技术经济比较后确定供水设施改造技术方案。1.5供水设施改造时，应根据有关标准关于水质检测指标及频率的要求，配置相应的检测仪器设备。1.6应对水源突发性污染，应优先采用联网调度，必要时须建设应急处理设施。1.7本指南制订依据：《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)、《城市供水水质标准》(CJ/T206-2005)《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)和《地下水质量标准》(GB/T14848-93)、《全国城市饮用水安全保障规划》、《城市供水行业2010年技术进步发展规划及2020年远景目标》、《室外给水设计规范》(GB50013-2006)。1.总则（共7小条）《城镇供水设施改造指南（试行）》解读2.1供水设施改造应考虑水质条件、占地条件、挖潜要求等方面的要求，统筹选择系统性技术方案。2.2水源为《地表水环境质量标准》中Ⅰ、II类水体，因水厂工艺或设施原因造成供水水质的微生物指标(菌落总数等)、消毒剂指标(余氯等)和感官性状指标(浑浊度等)不能达标的，应完善常规工艺设施或进行设施改造，有条件的可采用超滤等膜处理工艺。2.3水源为存在有机污染的《地表水环境质量标准》中III类水体，包括部分季节性污染的II类水体，一般应采用强化常规工艺；对于有机物、嗅味等水质指标不能达标的，应增设预处理或深度处理工艺。2.4水源有机物或氨氮污染严重，超过《地表水环境质量标准》中III类水体的相关要求的，应综合采用预处理、强化常规处理和深度处理等技术措施。2.5地下水源铁锰超过《地下水质量标准》III类水体的水厂，应设置或完善除铁除锰设施。2.改造原则（10条）《城镇供水设施改造指南（试行）》解读2.6水源氯化物、总硬度、硝酸盐、硫酸盐超标时，宜优先用替代水源方案，或经综合比较采取特殊处理措施。2.7对于水源存在某种特定污染物质的，应根据污染物去除特性采取针对性的处理措施。2.8水源存在较高突发性污染风险的水厂，应统筹考虑供水系统调度和应急处理设施建设。2.9输配管网中因管道材质等问题影响供水水质安全时，应对管网进行更新改造。2.10水厂改造中应注意提高工艺的自控水平，为稳定运行提供保障。2.改造原则（10条）《城镇供水设施改造指南（试行）》解读3.1预处理3.1.1预处理措施包括：生物预处理、化学预氧化、投加吸附剂、预沉淀、鼓风曝气、生态调控等。3.1.2原水氨氮含量持续较高，宜增加生物预处理。微污染原水，特别是污染物以可生化有机物为主时，应优先采用生物预处理。3.1.3原水藻类含量高，宜采用化学预氧化、生态调控等措施。3.1.4原水有机污染物含量高，宜采用投加吸附剂、化学预氧化等措施。3.1.5原水泥砂含量高、浊度波动大，宜增加预沉池。3.1.6原水存在大量浮游动物(剑水蚤、红虫等)的，宜采取化学预氧化、生态调控等措施。3.预处理和常规处理（5条）预处理工艺的类型氯气预氧化化学氧化高锰酸钾预氧化二氧化氯预氧化氧化法臭氧预处理生物滤池预处理生物氧化生物接触氧化粉末活性炭吸附法粘土吸附给水预处理工艺《城镇供水设施改造指南（试行）》解读3.2混凝3.2.1强化混凝工艺措施包括：优选混凝剂、混合方式、调整加药点及投加量、调整pH值、增投高分子助凝剂等。3.2.2絮凝设施改造宜采用折板、格网等装置，也可选用机械反应装置。3.3沉淀、澄清和气浮3.3.1宜通过改善沉淀池进出水水力条件等措施来提高沉淀效率。3.3.2对于斜板(斜管)沉淀池，宜采取缩小斜板间距或延长斜板长度、减小斜管单元口径或延长斜管长度等措施以增加有效沉淀面积。3.3.3沉淀效果差、改造条件受用地限制时，宜采用斜板(管)或高效澄清工艺。对于原水为低浊水的大型水厂，也可考虑利用污泥回流来改善处理效果。3.3.4原水藻类含量高时，宜增设气浮强化措施。3.4过滤3.4.1大型水厂冲洗方式宜优先采用气水反冲洗，滤池配水系统宜优先采用滤头滤板和新型滤砖等方式。3.4.2过滤效果差的滤池，宜采用助滤、改善滤池滤料级配和厚度、改进滤池进水等措施。3.预处理和常规处理（5条）《城镇供水设施改造指南（试行）》解读3.5消毒3.5.1应选择合适消毒方法和经过卫生许可的消毒剂种类，确保微生物指标和消毒副产物达标。3.5.2消毒剂混合效果差的宜采用增加混合设备、改善混合条件等措施。3.5.3宜采用水厂工艺沿程多点投加消毒剂的方式改善消毒效果。3.5.4新建或改造清水池时，内部廊道总长与廊道单宽之比宜达到50以上。3.5.5消毒剂投加量和管网维护作业，应保障管网末梢消毒剂余量达标。3.5.6使用液氯消毒应注意控制三卤甲烷等消毒副产物指标，使用二氧化氯消毒时应注意控制亚氯酸盐、氯酸盐指标，使用臭氧应注意控制溴酸盐指标。3.预处理和常规处理（5条）《城镇供水设施改造指南（试行）》解读赤峰WalkertonMilwaukee持续时间：3月23日至4月8日,其后水厂关闭。两周内161万人（其中88万人饮用受污染水厂自来水）中403,000染病，50，000多人住院。症状：发烧、腹痛、腹泻、脱水当时57人死亡，其后统计超过100死亡，主要是免疫缺陷人群，如艾滋病病毒携带者。由于隐孢子虫穿过滤池造成。Milwaukee隐孢子虫事件WalkertonOutbreak272000年5月8日爆发，5300的小镇中：7人死亡27人溶血性尿毒症综合征2,300染消化道传染病原因：EscherichiacoliO157:H7CampylobacterjejuniWalkerton事件水源井至污水站不足15米7月23日大雨，大雨导致水源污染，雨水进入9号井，导致大肠杆菌和沙门氏菌进入水源。私营的九龙制水公司忽视上报水源污染情况。主要致病菌：沙门氏菌赤峰事件原因消毒副产物问题三氯甲烷（mg/L）卤乙酸（mg/L）余氯（mg/L）氯胺（mg/L）美国(THMs)0.0800.06044中国0.0600.15043二氧化氯（mg/L）亚氯酸盐（mg/L）溴酸盐（mg/L）甲醛（mg/L）美国0.81.00.01中国0.80.70.010.9清水池导流墙对水力特性影响速度等值线图速度范围清水池导流墙设置（深圳示范工程）紫外线消毒示范工程（天津泰达自来水厂：15万m3/d）ChlorineDisinfectionUVDisinfectionTypicalChlorineCTTypicalDesignUVdose=40mJ/cm2UVDoseChlorineCTAdenovirusDualProtection多级屏障的消毒新概念GiardiaRotavirusPoliovirusHepatitusALegionellaE.coliStrep