给水排水 水业导航:新时代的国家标准《室外给

作者:ag8亚洲游戏 | 2019-10-29 03:09

  2018年12月26日,住房和城乡建设部发布关于国家标准《室外给水设计标准》的公告,编号为GB 50013-2018,自2019年8月1日起实施。原国家标准《室外给水设计规范》(GB 50013-2006)同时废止,公告中规定了强制性条文。作为原规范和本次修订的起草人,对新时代下的修订内容谈谈看法。

  《室外给水设计规范》(GB 50013-2006)是带有强制性条文的国家强制性标准,作为给水排水行业最重要、最广泛的标准之一,被住房和城乡建设部市政给水排水标准化技术委员会界定为最核心的国家标准之一。自发布和实施以来,有效提高了工程设计质量,推动了我国供水行业技术进步与发展。为使供水技术在新的机遇和挑战下继续得以科学发展,该规范亟待全面修订,主要体现在:

  (1)国家不断出台有关的法律、法规和技术政策,特别是近年来颁布实施一批国家和行业标准规范,例如《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB 50974-2014)、《氯气安全规程》(GB 11984-2008)、《城镇给水膜处理技术规程》(CJJ/T 251-2017)等相继完成制定或修订。

  (2)新技术、工艺、设备、材料和设计技术等均有明显进步,给水设计理念不断创新,手段更加先进。例如,紫外线消毒技术在上海、天津和济南等水厂得到应用,超滤膜过滤技术应用于上海、北京、杭州、广州、乌鲁木齐、无锡、东营、泰安和南通等工程,次氯酸钠和硫酸铵作为管理安全方便的药剂得以逐步推广应用,上向流颗粒活性炭吸附池和翻板滤池等工艺在部分地区也得到了应用,计算机仿真模拟分析手段在大型输水工程安全与节能设计中得以应用等。

  (3)面对近年来日益严重的水源突发污染事件,各级政府逐步制订了一些法规与政策,多地相继开展了风险预警与应急处理设施、应急与备用水源和应急供水系统的规划和建设,并进行了部分实践。

  (4)近十年众多设计项目建成运行后,积累了多年的运行经验,验证了相关技术和工艺参数。例如预处理技术、臭氧活性炭工艺和排泥水处理工艺2006年增补时,国内工程实例尚少。随着水厂升级改造项目的实施,预处理、深度处理工程和排泥水处理工程已遍布全国各地,设计、建设、运行、管理方面均积累了较多的经验。此外,通过生产实践,对传统常规处理工艺方面也有了一些新的认识、实践和提高,如沉淀池排泥设施、气水反洗滤池的滤料级配与配水配气方式等。这些经验可对完善现有的相关条文提供科学支撑。

  为了规范和促进给水行业进步,住房和城乡建设部以建标[2014]189号文件批复同意对标准进行全面修订。编制组经广泛调查研究,总结实践经验,吸收国家重大水专项和科技支撑计划课题成果,参考有关国外先进标准,并在广泛征求意见的基础上,修订了本标准。修订过程中,得到了相关各方的大力支持,住房和城乡建设部的领导及行业专家提出了很多宝贵意见。

  为满足室外给水工程安全可靠、技术先进、经济合理、管理方便的总体要求,统一工程建设标准,提高工程设计质量,对标准进行全面修订工作。

  经过对编制大纲、标准内容框架进行反复修改后,2015年5月住房和城乡建设部标准归口单位组织召开了编制组成立暨第一次会议,听取专家意见,讨论完善了大纲,进一步明确了分工和工作计划。本次修订由上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司作为主编牵头,会同北京市市政工程设计研究总院有限公司,中国市政工程华北设计研究总院有限公司、中国市政工程东北设计研究总院有限公司、中国市政工程西北设计研究总院有限公司、中国市政工程中南设计研究总院有限公司、中国市政工程西南设计研究总院有限公司,杭州市城市规划设计研究院以及清华大学、同济大学、哈尔滨工业大学完成修订。

  历经调研近十年工程实例、国内水专项成果、国外先进国家标准等,编制组汇总初稿进行讨论和多次修改设计水量、检测与控制等章节后,2017年4月完成了征求意见稿,并在住房和城乡建设部网站上征求意见,同时发送行业专家广泛征求意见。先后收到30余位有关专家的建议,并专门与多名专家进行了沟通。

  2017年7月,编制组结合征求意见进行了讨论和修改,完成了送审稿。2017年8月住房和城乡建设部市政给水排水标准化技术委员会主持召开了审查会。会后,根据专家审查意见再次修改,于2017年12月形成报批稿。之后,针对住房和城乡建设部强制性条文协调委员会对强制性条文的函审意见和结论,编制组进行了情况说明和相应修改。

  2018年12月,住房和城乡建设部发布2018第347号公告,国家标准《室外给水设计标准》(GB 50013-2018),自2019年8月1日起实施,第3.0.9、4.0.5、5.3.7等条为强制性条文,必须严格执行。

  基于国内长期成功工程实践,一方面对原有内容进行全面修订,尤其是近十年广泛实施的预处理、强化常规处理、臭氧生物活性炭深度处理工艺和排泥水处理工艺等。另一方面积极稳妥地将已在一定范围内和一定规模下成功得到应用的新技术、新工艺、新设备、新材料等凝练总结并加以规范,如高速澄清池、翻板滤池、上向流颗粒活性炭吸附池、中空纤维微滤和超滤膜过滤、次氯酸钠与硫酸铵氯胺消毒、紫外线消毒以及应急供水等,进行章节增补。

  (1)标准性。规范新建、扩建或改建的城镇及工业区永久性给水工程设计的要求,明确原则,提出合理的运行参数和控制指标,在内容上和形式上均体现标准特点。

  (2)系统性。本标准内容涵盖室外给水设计全过程,包括给水系统、设计水量、取水、泵房、输配水、水厂总体、水处理、排泥水、应急供水、检测与控制。

  (3)适用性。我国地域广阔,经济发展水平存在差异,而且给水技术呈现多样化。因此尽量考虑周全,进行分类规定;同时既在关键问题上做出明确规定,又在一些地方进行原则规定,留有余地。

  (4)安全性。对于集中式给水工程,饮用水安全关系到人民健康和社会稳定。因此,从应急供水、溴酸盐控制、生物安全控制等方面,提出相关要求,更加突出饮用水安全的重要性。

  (1)吸收“十一五”至今的国家重大水专项和科技支撑计划课题成果,对标了美国《净水厂设计》、英国《Tworts供水》和日本《水道设计指南》等,纳入了国内外已有成熟经验的新技术和新工艺。

  (2)根据近十年技术和工程成就,填补了高速澄清池、中空纤维微滤与超滤膜过滤、次氯酸钠与硫酸铵氯胺消毒、紫外线消毒、除砷以及应急供水等多项空白,为指导全国的给水工程技术进步提供了支撑。

  (3)结合行业进步发展规划,在对全国各地给水项目的调研基础上,根据近年来的实际应用情况,调整了用水定额,取消了水力循环澄清池、电渗析法除氟等不再适应新时代的工艺。

  (4)贯彻国家有关法律、法规和技术政策,特别是十八大以来颁布实施的有关规定,与“水十条”和“十三五规划纲要”等衔接。

  根据国务院2014年11月印发的《关于调整城市规模划分标准的通知》,新的城市规模划分标准以城区常住人口为统计口径,将城市划分为五类七档。按此城市规模分类,对《城市供水统计年鉴》(2002~2014年)中666个城市的历年用水资料进行统计分析,在与现行国家标准《城市给水工程规划规范》(GB 50282-2016)和《城市居民生活用水量标准》(GB/T 50331-2002)的有关规定协调分析后,将生活用水按“居民生活用水”和“综合生活用水”分别制定定额。

  随着供水水质的不断提高而带来制水成本的提高,优质水的无为漏失将造成极大浪费。同时,随着城市地下空间的大规模开发,地下管道的漏损也会对城市地下设施带来安全隐患。为了加强城市供水管网漏损控制,按现行的国家行业标准《城市供水管网漏损控制及评定标准》(CJJ 92-2016)的规定,城市供水管网基本漏损率到2020年不应大于10%,同时规定了可按用户抄表百分比、单位供水量管长及年平均出厂压力进行修正。

  水是不可替代的资源。随着国民经济的发展,用水量上升很快,不少地区和城市,特别是水资源缺乏的北方干旱地区,生活用水与工业用水、工业与农业用水的矛盾日趋突出。不少城市的地下水已过量开采,造成地面沉降,也有一些地区由于水源的污染,加剧了水资源紧缺的矛盾。由于水资源的缺乏或污染,出现了不少跨区域跨流域的引水、供水工程。因此,对水资源的选用要统一规划、合理分配、优水优用、综合利用,科学确定城市供水水源的开发次序,宜先地表水、后地下水,先当地水后过境水或调水,先自然河道后需调节径流的河道。

  备用水源主要是应对极端气候条件或因常用水源相对单一、安全性偏低所引起的取水不足问题,具有影响时间较长的特点。因此,备用水源水质标准应不低于常用水源,可取水量应满足备用供水期间的水量需求,并可结合当地地下、地表水源或行政区划外的邻近区域水源条件以及与城市给水系统的联通条件等作综合比较后确定。

  应急水源主要是应对水源突发污染或水源设施事故的状况,具有影响时间短的特点。因此,在采取应急处理后可满足要求的条件下,应急水源水质标准可适度低于常用水源,可取水量应满足应急供水期间的水量需求,并可结合当地非常用水源或行政区划外的邻近区域水源条件以及与城市给水系统的联通条件作综合比较后确定。

  复合井的结构应根据具体的水文地质条件确定,增加复合井的过滤器直径可加大管井部分的出水量,但管井部分的水量增加则对大口井井底进水量的干扰程度也将增加,故为了减少干扰,管井的井径不宜大于300 mm。

  复合井中管井与大口井在取水的过程中是相互干扰的,在此情况下过滤器下端过滤强度较大。为减少干扰,复合井内管井的过滤器比单独设置管井的过滤器要稍长一些(一般增长20%),同时靠大口井底下5 m范围内的过滤器不宜考虑进水。

  为了控制河流上的人工构筑物或天然障碍物对取水的影响,取水构筑物布置需满足以下要求:取水构筑物宜设在桥前0.5~1.0 km或桥后1.0 km以外的地方;取水构筑物如与丁坝同岸时,则应设在丁坝上游,与坝前浅滩起点相距一定距离(岸边式取水构筑物不小于150~200 m,河床式取水构筑物可以小些)。取水构筑物也可设在丁坝的对岸,但不宜设在丁坝同一岸侧的下游;取水构筑物应离开码头一定距离,如必须设在码头附近时,最好伸入江心取水,此外还应考虑航行安全,与码头的距离应征求航运部门的意见;拦河坝由于水流流速减缓,泥沙容易淤积,故取水构筑物宜设在其影响范围以外。

  避咸蓄淡水库的容积不仅决定了工程投资,还关系到供水保证率和水库富营养化问题。容积过小影响供水安全,过大则不仅增加工程投资,而且会引起水库富营养化而导致新的水质问题。因此,以国家《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)对氯化物的限值为基准进行连续不可取水天数的分析,将使水库容积确定的科学性更高。

  近年,随着计算计仿真模拟技术的日益进步,在水工模型试验之前先进行仿真模拟将有效提高工作效率,节约工程前期研究工作时间。一定条件下,可直接采用仿真模拟指导设计而省去水工模型试验。

  水泵按固定不变特性曲线运行,但在水泵特性曲范围内能确保高效、安全和稳定运行的范围有限。当外部水量水压需求发生变化时,在无任何干预的情况下,将偏离特性曲线的允许运行范围,出现低效、气蚀甚至机组振动现象。气蚀不仅使水泵效率严重下降,且会对水泵叶轮结构造成损伤甚至破环。因此,在相同条件下,首先应考虑选择高效区宽、气蚀余量变化缓的水泵,其次,经过技术经济比较,可采用大小规格搭配、机组调速、更换叶轮、调节叶片角度等措施,保障水泵的高效、安全和稳定运行。

  选择设计扬程相近的水泵进行并联运行是保障水泵稳定运行的基本条件,而并联水泵的台数的确定,应在泵房各种设计工况条件下,通过水泵并联运行特性曲线(包括已采取了改变水泵特性措施后的特性,如调速等)与输水管道系统水力特性曲线的交合分析,以及每个水泵特性在并联条件下的适应性分析,综合分析后确定。

  非自灌充水离心泵进水管道单独设置是为避免公用吸水管漏气而影响所有水泵的安全运行。自灌充水离心泵公用吸水管应充分考虑相互干扰带来的流量不均和不利流态的影响。根据国际上的一些经验,采用总管流速为分管流速的50%,可较好地改善上述不利影响。对大型水泵,有条件宜作计算机流场、流速模拟分析优化。吸水总管的布置和隔离阀门的设置应满足局部设施事故或维修时设备和管道切换之用。

  通常液压驱动系统采用一对一的配置方式,但也有一对多的配置方式,压缩空气驱动则采用一对多的配置方式,因此,应对一对多的配置方式的动力配置能力要进行泵房各种运行工况下阀门启闭要求的适应性分析。

  水泵机组高程对泵房的结构深度和土建整体造价影响很大。在相同的进水水位条件下,采用自灌或非自灌充水布置方式是水泵高程布置的决定因素。通常采用自灌充水布置方便生产运行,但泵房深度和建设投资大,采用非自灌充水布置则反之,故应作综合比较确定。此外,还应对各种运行工况下的水泵可用气蚀余量(依据水泵叶轮基线与最低水位的距离计算所得)能否大于水泵运行时的必须气蚀余量(随水泵运行流量增大而增大)进行多工况分析核算。

  长距离输水管道系统瞬态水力过渡过程分析计算非常重要,包括管道系统充水启动、加压调流、停泵关阀等由一种水流的稳定状态过渡到另一种稳定状态过程中所发生的一切水锤现象。一般可采用计算机动态数学模拟。

  长距离输水管道工程中水锤危害极大,是造成管道爆管事故的主要因素,因此应进行水锤综合防护技术设计。水锤防护技术的机理可归纳为控制或减少水流速度的变值;采用水锤波速低的管材;缩短水锤波传播距离,尽快的形成水锤波的反射和干涉;在管道的特征点布置泄流降压设施;采用空气垫降低水锤冲击能量等。

  进行水锤防护技术设计后,设有水锤综合防护装置的管道系统不应出现水柱拉断和发生断流弥合水锤,应将负压控制在2 m以内甚至消除,并限制管道系统中瞬时最高压力不应超过工作压力的1.3~1.5倍。瞬时最高水锤压力是一项重要参数,是管材、设备等管道系统最高允许运行压力。这些规定与现行国家标准《泵站设计规范》(GB 50265-2010)的规定相一致。

  输水系统安全是保证城市供水安全的前提,对于单管(渠)输水系统,为保证供水安全,满足供水保证率的要求,需设置调蓄构筑物。

  设置管道事故调蓄构筑物的目的是弥补输水管道系统薄弱环节的安全措施,其容积的确定应有别于避咸、避沙调蓄构筑物容积的确定,在考虑安全储备的同时,也应考虑调蓄带来的水质维持和水质安全风险问题。此外,考虑到管道快速抢修的施工技术已有很大提高,结合对所调蓄水的水质条件考虑,提出事故调蓄水池的规定。

  目前,水厂清水池内完成消毒工序在我国是一个较普遍的做法,但按现行国家标准《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)规定的自由氯消毒接触时间≥30 min或氯胺消毒接触时间≥120 min的要求,仅消毒就需占水厂规模的2%或8%,将大为减少水厂的清水调蓄容积。此外,水位处于经常变化的清水池作为消毒接触池,消毒效果和稳定性也不如专用消毒接触池。因此,需要综合保障消毒安全和满足水厂调蓄可靠的要求,设置清水池有效容积。

  按要求正确投加混凝剂量并保持加注量的稳定是混凝处理的关键。目前大多采用柱塞计量泵或隔膜计量泵投加,其优点是运行可靠,并可通过改变计量泵行程或变频调节混凝剂投量,既可人工控制也可自动控制。近年来也有采用总管统一加压支管调流的做法。设计中可根据具体条件选用。

  有条件的水厂,设计中应采用混凝剂(包括助凝剂)投加量自动控制系统,其方法目前有特性参数法、数学模型法、现场模拟试验法等。无论采用何种自动控制方法,其目的是为达到最佳投加量且能即时调节、准确投加。此外,规定宜采用一对一加注设备的配置,或一台加注设备同时服务几个加注点时,加注点的设计加注量应一致,加注管道宜同程布置,同时服务的加注点不宜超过2个,也是基于精确稳定控制加注量的考虑。

  高速澄清池的絮凝效果明显强于传统澄清池,所形成的絮粒沉速较高,因此分离区的上升流速可达到普通斜管澄清池的2~5倍,但用于高浊度水处理时,应视原水水质条件和出水要求确定分离区的上升流速,当原水含砂量大、出水水质要求较高时应适当降低上升流速。根据现有运行情况调查,一般设计污泥回流量按3%~5%已可满足运行需要,实际生产中往往可通过变频协调运行。

  滤池出水水质主要决定于滤速和滤料组成,相同的滤速通过不同的滤料组成会得到不同的滤后水水质;相同的滤料组成、在不同的滤速运行下,也会得到不同的滤后水水质。因此滤速和滤料组成是滤池设计的最重要参数,是保证出水水质的根本所在。为此,在选择与出水水质密切相关的滤速和滤料组成时,应首先考虑通过不同滤料组成、不同滤速的试验以获得最佳的滤速和滤料组成的结合。

  对所列单层细砂滤料、双层滤料和均匀滤料的滤料组成数据作了调整:①滤速的下限规定根据水质提高的要求作了适当调低;②参照法国公司有关V形滤池滤料设计级配的通用表述方法与参数要求以及福建石英砂协会的建议,将均匀级配粗砂滤料的不均匀系数改用K60 表述,并将不均匀系数调整为K60≤1.6。

  翻板滤池是近十年来从国外引进并加以吸收消化后在我国得以应用的一种采用气水联合冲洗的新型双层滤料过滤滤池。其主要特点是采用冲洗时不排水来控制双层滤料中上层比重较轻的滤料不随冲洗水流失。由于目前国内应用实践经验不多,故考虑到其采用煤和石英砂普通级配滤料时与双层滤料普通快滤池相同,再结合国内已投入运行的案例调查,作出多项设计规定。

  砷对人体健康有害,长期摄入可引发各种癌症、心肌萎缩、动脉硬化、人体免疫系统削弱等疾病,甚至可以引起遗传中毒。我国《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)规定了饮用水中的含砷浓度小于0.01 mg/L,小型集中式供水和分散式供水受条件限制时小于0.05 mg/L。原水中砷含量过高应首先探讨替换水源,如无更适宜的水源则必须进行除砷处理。除砷的方法较多,列出了较为成熟的4种工艺。在具体实施时,应根据除砷小型试验装置的运行参数和各种除砷工艺的技术经济比较来确定具体工艺。

  基于次氯酸钠氯消毒、次氯酸钠与硫酸铵氯胺消毒的广泛应用,提出了多项设计要求。通常情况下,当商品次氯酸钠溶液就近货源充足且保证率高时,宜首选商品次氯酸钠溶液;当货源不足、运输距离较远或存在短期限制因素(如气候)且保证率不高时,经技术经济比较后,可采用次氯酸钠发生器电解食盐现场制取使用;当难以或无法采购商品次氯酸钠溶液时,可采用次氯酸钠发生器电解食盐现场制取使用。

  次氯酸钠为强氧化剂,化学性质极不稳定。在光照、受热、酸性环境或重金属离子存在下,极易发生分解反应,导致其商品溶液中有效氯含量降低。此外,较高温度下次氯酸钠和较长时间储存条件下,其分解产物中还会含有亚氯酸钠(亚氯酸盐)和氯酸钠(亚氯酸盐)等现行国家标准《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)有限值规定的常规毒理指标。因此,次氯酸钠溶液气温越高分解速度越快,浓度越低分解速度越慢,性能越稳定。在条件许可的情况下,送至水厂或泵站的商品次氯酸钠溶液宜稀释至5%浓度后储存和投加。

  次氯酸钠为强氧化剂且其溶液呈强碱性,而硫酸铵为还原剂且其溶液呈弱酸性,当两种溶液相遇时会发生较强烈的氧化还原反应,且当两者达到一定的比例时可能产生极不稳定和易爆炸的三氯化氮,上海在使用这两种溶液时曾发生此类事件。因此,无论室内还是室外设置,两种溶液不应同处一室或一处,放空及废液处理系统的井不应连通。

  在相同管径、处理水量和有效剂量的条件下,因低压高强灯产生的有效剂量低于中压灯而导致其消毒设备中灯管数量多于中压灯消毒设备,处理水通过消毒设备的水头损失会大于中压灯。在采用低压高强灯消毒设备时,为达到与中压灯相同的过程水头损失,通常采用放大消毒设备管径或配置更多数量的同管径消毒设备。因此,紫外灯的选型应根据多种因素综合考虑后的确定。一般情况下,中小型水厂,宜采用低压高强灯;大中型规模水厂或用地条件较为紧张的水厂,宜采用中压灯。

  紫外线消毒工艺对进水的水质要求较高,消毒效果受进入紫外线水消毒设备待消毒水的水温、pH值、浊度、紫外线穿透率(UVT)等因素的影响。为充分发挥紫外线消毒工艺的消毒效果,紫外线消毒工艺应设置于清水池进水之前。在进行紫外线消毒工艺设计前,应实测待消毒水的水质。

  考虑到上向流炭吸附池运行时炭床必须处于浮动床状态,同时考虑到水温越低则炭床膨胀度越高这一限制条件。因此,与下向流炭吸附池相比,其空床停留时间、滤速(上升流速)和炭床厚度均不宜过大,否则会导致吸附池的高度较高而不经济。

  在相同水温和上升流速的条件下,活性炭的粒度越小膨胀度越高,通常上向流炭吸附池采用粒度较小的30目×60目规格,因此,设计时除水温和上升流速外,还应结合活性炭的粒度选择综合考虑。

  上向流炭吸附池因处于浮动床的运行状态,不存在滤床堵塞问题,冲洗主要是洗掉炭粒表面老化的生物膜,保持活性炭持续的生物作用,故冲洗周期相对下向流可更长。采用气水冲洗则有利于提高冲洗效果,节约冲洗水量。因水流经过上向流炭吸附池后的浊度几乎很少变化,故也可采用进水作为冲洗水源。

  在同样水冲洗强度条件下,因低水温会导致活性炭过度膨胀造成活性炭流失,故水冲宜采用具有调节水量能力的水泵冲洗方式。具体方法可采用变频水泵或增加水泵台数以及在水冲洗总管设计量设备等措施。

  在饮用水处理领域,压力式或浸没式中空纤维微滤、超滤膜过滤是目前国内外普遍采用和得到广泛认同的过滤方式。由于中空纤维膜产品、成膜材料和工艺的差异较大,即使在相同水质条件下,不同膜材料或产品的水处理性能往往有较大差异。而相同膜材料或产品在水质和水温变化的条件下其水处理性能同样会有较大变化,膜处理系统的主要工艺设计参数较难标准化。因此,主要设计参数应经过试验或者参照相似条件下的工程经验确定,本标准在行业标准《城镇给水膜处理技术规程》(CJJ/T 251-2017)基础上,提出了一些基本要求和参数。

  国内很多城市为多水源供水,水源切换过程中,无机离子浓度变化特别是氯离子、硫酸根离子、碱度、硬度等,会对裸露的金属管道内壁和管壁腐蚀产物产生影响,发生管道内铁稳定性破坏,管道受到腐蚀,用户龙头水出现浊度、色度以及铁超标的现象,即“黄水”问题。

  水源切换时管网水质化学稳定性还与管壁腐蚀产物的性质相关,而管壁腐蚀产物的性质与原管网水水质相关。国内有研究机构提出了水质腐蚀性判断指数WQCR(Water Quality Corrosion Index),并结合LR,评判水源切换时不同地区管网发生“黄水”的风险性,制定合理的水质稳定处理方案。依据国家“十一五”科技重大专项“水体污染控制与治理”等研究成果而提出铁的稳定处理要求。

  对于设计浊度取值,一些工程按多年平均浊度的4倍取值,还有一些工程按多年平均浊度的2倍取值,还有一些工程根本就没有原水浊度资料,随意确定,取值比较混乱,急需解决这一问题。按多年平均浊度的4倍取值,是日本所采用的经验数据。其全量完全处理保证率达到95%及以上,也就是说多年日数的95%及以上可以达到全量完全处理。日本的保证率规定为95%,但我国由于国情不同,西南地区一些河流平均浊度达到几百度,若达到保证率95%,按多年平均浊度的4倍作为设计浊度的取值,设计处理干泥量很大,不堪重负。因此本标准规定全量完全处理保证率为95%~75%,提出设计浊度取值确定的经验计算公式,并分别按几种典型的保证率95%、90%、85%、80%、75%列出多年平均浊度的取值倍数,以方便计算。

  理论上设计浊度的取值应按一定的保证率根据数理统计方法求出,但这需要10年以上原水浊度资料,一般工程上很难做到,而且水文计算所采用的数理统计分析也比较繁琐。依据皮尔逊Ⅲ型曲线Cv条件下,整理出了Kp值,由此计算更方便,结果更偏于安全。

  平衡池的入流来自于浓缩池排泥,出流对象则是脱水设备,其入流和出流的时机、持续时间和流量变化较大。通常情况下,浓缩池排泥排泥和脱水设备工作时机与持续时间是以日为周期来设计。因此,应按浓缩池排泥和脱水设备设计运行工况,进行24 h为周期的各时段入流和出流的流量平衡计算分析,并考虑一定的余量后确定。根据目前国内外已建净水厂排泥水处理设施的情况,若采用重力浓缩池进行浓缩,调节容积相对较大,应付原水浊度及水量变化的能力较强,平衡池的容积可小一些;若采用调节容积较小的斜板浓缩或离心浓缩,则平衡池容积宜大一些。

  水厂排泥水水质与原水水质密切相关。一些排泥水只是悬浮物含量高,可直接回流至混合设备前,与原水及药剂充分混合后进入沉淀、过滤等水处理环节,去除悬浮物。但也有一些排泥水除悬浮物含量高外,一些有害指标也超标,如果不经处理直接回用,会造成铁、锰、藻类、两虫的循环往复而富集,并堵塞滤池,影响净水厂出水水质。排泥水经过处理后,根据处理的程度,可进入混凝沉淀(澄清)、滤池、颗粒活性炭吸附池,或经消毒后直接进入清水池。例如,北京市第九水厂滤池反冲洗废水和浓缩池上清液经膜处理后,送入颗粒活性炭吸附池。

  排泥水是否回用,特别是排泥水水质较差,需要经过处理后才能回用,要经过技术经济比较后确定。如果当地水源充足,经过处理后再回用,经济上不合算,也可弃掉。

  回流水量在时空上均匀分布是指在时间上尽可能24 h连续均匀回流,在空间上均匀分布是要求回流水量不能集中回流到某一期或某一点,即要求全部回流水量与全部原水水量均匀混合,应避免集中时段回流对水厂稳定运行带来的不利影响。

  由于微滤或超滤膜对水中有机物、氨氮和藻源性有机物几乎无去除能力,为防止回用过程中的有害物的富集,在原水有机物、氨氮和藻含量较高时不主张采用膜法用于水厂滤池反冲洗废水的回用处理,可采用其他工艺处理这种滤池反冲洗废水。

  应急净水设施、应急水源与常用水源的工程切换设施具备快速切换功能,是实现尽快启动应急供水和消除事件影响的必要条件。城镇配水管网具备一定的域外调水能力,可有力保障应急供水期间居民基本生活用水需求,维持社会稳定。

  对城市供水具有重要作用的集中式水源工程和主要水厂具备应急净化处理能力,可有效保证应急供水水量和水质的需要。在一定条件下,充分发挥从水源到水厂现有设施的应急净水,不仅可节约应急净水设施的建设与维护成本,还可实现快速启动应急净水设施的目标。

  在确定应急水源规模时,一方面要考虑到供水风险的持续时间,另一方面要考虑到风险期的日需水量。对于水资源丰富的城市,风险期日需水量可按平时的日需水量考虑。对于水资源贫乏的城市,应急水源的建设可只考虑基本的生活和生产用水需要,风险期日需水量可根据城市的实际情况和用水特征,可按平时日需水量的一定比例进行压缩。

  应急供水时,应按先生活、后生产、再生态的顺序,降低供应。《城市给水工程规划规范》(GB 50282-2016)根据分析《城市居民生活用水量标准》(GB/T 50331-2002)的居民家庭生活人均日用水量调查统计表,规定了居民基本生活用水指标不宜低于80 L/(人·d),包括饮用、厨用、冲厕和淋浴。

  当城市本身水资源贫乏,不具备应急水源建设条件时,应考虑域外建设应急水源,考虑几个城市之间的相互备用。当城市采用外域应急水源或几个城市共用一个应急水源时,应根据区域或流域范围的水资源综合规划和专项规划进行综合考虑,以满足整个区域或流域内的城市用水需求平衡。

  由于水源保护的要求不同,应急水源水质可能和常用水源存在一定差异,其水质如能与常用水源相近、水量可满足应急供水期间的需求或水质能经过水厂应急处理实现基本达标,则供水风险期进行水源切换后,可有效保证水厂出水水质基本达标的要求。

  为提高城镇供水系统应对突发性水源污染的能力,应通过对城市供水总体情况及水源地、水厂潜在风险及现有输配水与净水设施的基础资料收集,分析城市突发性水源污染的潜在风险(点源污染源、面源污染源和移动源污染)等,并对城市供水系统应对突发性水源污染的风险能力进行评估,确定所需应对的突发污染物的种类和应采取应急净水措施。

  应急净水措施可包括新建设施和对现有从水源到水厂的输配水、调蓄以及水厂净水设施的充分利用或适度改造利用。不同的污染物需要采取针对性的应急处理技术,各种应急处理技术的适用范围和工艺及其参数的选用等,除可按规定的要求执行外,也可参照《城市供水系统应急净水技术指导手册》建议的有关方法实施。

  面临我国新时代的社会经济和给水技术现状与发展趋势,《室外给水设计标准》基于广泛调研,对标了国内外相关标准,借鉴了重大水专项和863等课题成果,结合原规范实施以来城镇给水工程的技术发展和工程应用修订而成,为城镇给水工程的设计标准化提供了依据。由于紧密结合我国实际情况,也考虑到给水技术新的发展方向和需求,提供的参数合理,实用性和可操作性强,有助于提高我国给水工程设计质量,促进给水行业新时代进步。

  微信对原文有修改。原文标题:新时代的国家标准《室外给水设计标准》;作者:王如华、张硕;作者单位:上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司。刊登在《给水排水》2019年第8期水业导航栏目。


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