[摘要] 本文针对西北地区以地表河流水为水源的自来水水厂，当取水口上游受强降雨极端天气发生山洪，雨水将地表松土冲刷带入河流，或水库排沙等不可控因素，短时间造成原水水体中所含沙土量剧增而形成超高浊度水的原因[1]进行了描述，并以兰州原水预处理厂2018年7月23日每立方原水中最高含沙量242公斤处理过程为例，在不同阶段实施不同的技术办法成功应对供水危机，提炼出了西北地区地表水水源水厂，通过什么方法捕捉超高浊度水信息、怎样应急预防准备、洪水来临后各生产环节、设备构筑物等怎样运行管理的超高浊度原水处理技术。

关键词： 地表河流水  超高浊度水  应急处置

中图分类号： X522     文献标志码：A

1.概述

水是城市的生命线，安全可靠的自来水是我们生活的基本保障，我国大多数城市自来水水源采用地表水，地表水中常含有黏土、沙、腐殖质、钙镁盐类、其他盐类和微生物等，其中含有的杂质量，因所处的自然条件及外界因素影响不同而差别极大，地表土质疏松的地区，遇强降雨天气，雨水会将地表松土冲刷带入河流，短时间造成水体中所含沙土量剧增，容易形成超高浊度水。十八大以来，国家大力提倡青山绿水就是金山银山理念，为保护水源环境实施了很多诸如污水排放治理、绿化隔离水源地等举措，切实改变了水源环境，提高了生产自来水的原水水质，但西北地区湿陷性黄土的特性，依然无法改变雨季超高浊水的形成，如何应急处置超高浊水，依然是该地区以地表河流水为水源的水厂每年雨季所要攻克的难题。

2.超高浊度水的危害

超高浊度水是含有大量泥沙的特殊水体[2]，水体中因泥沙含量过高接近糊状，当其进入生产系统，大量的泥沙容易淤积在构筑物内，给水处理构筑物的排泥设备造成很大负担，同时因泥沙含量过高，造成原水提升泵组的填料、叶轮等配件磨损损坏，严重情况下淤泥会将整套自来水生产工艺系统淤死，给城市供水安全造成巨大的影响，2016年国内某省会城市取水河流发生洪水，原水浊度超高大量泥沙淤积其制水生产系统，半月后才恢复供水。

3.兰州原水预处理厂应对超高浊度水实例

2018年7月19日上游水库排沙，预报盐锅峡最大排沙量为 65 kg/m3，加药间监测到最高原水浊度为66000NTU，含沙量约66kg/m3;23日前夕，取水口黃河上游支流普降暴雨，盐锅峡最大排沙150kg/m3、庄浪河及湟水河洪水叠加，致原水浊度超高至233000NTU，含沙量242kg/m3，远超设计含沙量100 kg/m3的处理能力。

→自流管供二水厂

混凝剂

↓

原水→（上、下游）斗槽予沉池（自然沉淀）→上、下游泵站提升→ 辐流式沉淀池（混凝沉淀） →自流沟供西固热电厂

→二级加压泵房供二水厂

工艺流程图

3.1工艺现状： 上游斗操预沉池为下端进水，上游泵房开启一台泵组供3#、5#、16#、17#、18#五座沉淀池，出水经二级泵房加压供二厂平流式沉淀站，供水量为11000m3/h ;下游斗操预沉池为下端进水，下游泵房开启两台大泵或一大一小泵组供7#、8#、9#、11#、12#、13#、14#、15#八座沉淀池，出水经3#计量室分配供西固热电厂和二厂反应池，供电厂水量为2000m 3/h，供二厂水量为11000—19000m3/h ;旧加药车间采用水射器投加浓度为1%的聚丙烯酰胺混凝剂水溶液，最高应对浊度投加量13.8万NTU，上、下游螺杆泵投加系统备用，最高应对浊度8.7万NTU.

3.2 7月23日原水浊度变化情况

第一阶段： 3：00—4：00 原水浊度由986NTU上升到12825NTU，在1小时内上升近13倍;

第二阶段：4：30—6：30  原水浊度在11595—15000NTU之间波动，7：00—8：00原水浊度第二次上升至41800NTU，上升一倍;

第三阶段：8：30原水浊度上升至174000NTU，为超高浊度水，之后持续上升，3小时后至最高浊度233680NTU，并在20万以上范围内持续3.5小时;

第四阶段： 13：30后原水浊度以平均每小时两万波动下降， 18：00 原水浊度降至84000NTU，之后以每小时1万下降。

注：            原水浊度趋势;纵轴0—…250000 浊度（单位：NTU）;横轴—时间。

3.3 各阶段应对措施

3.3.1 第一阶段  4：15更换混凝剂，由投加浓度为1%的HCA-1更换为投加浓度为1%的PAM水溶液;加大原水检测频次，由1小时一次改为半小时一次。

3.3.2第二阶段 沉淀池采用连续排泥的方式运行;同时通知生产应急小组成员赶赴生产一线;调用临时用工队伍协助生产应急处理。

3.3.3第三阶段 1）8：40启用上、下游新加药间螺杆泵混凝剂投加系统，采用新旧两套加药系统并列运行方式以设计最大量投加浓度为1%的PAM水溶液，原水投加比例为21mg/L;

上下游泵房增开取水泵组，加大沉淀池排泥水量，密切关注沉淀池排泥管、总排泥沟运行情况，防止淤堵;同时告知二水厂就原水变化情况做好应急准备工作;

9：00集团公司董事长、总经理成立现场超高浊度原水应急指挥中心，调动生产调度中心、水质中心、生产技术部、安全环保部、设备维修公司等多部门共同进入应急应对工作;

13：00 原水浊度在20万以上持续后，总经理组织召开生产现状现场分析会议，布置后续应对工作，要求各单位全力以赴应对本次特殊水情;13：30药剂浓度改投1.5%，每座沉淀池由专人观察出水水质及浑液面变化情况;

3：50 总排泥沟出现淤堵现象，下游100%开启7#、8#、13#、14#排泥阀门冲洗，1小时后，淤堵消除，四池恢复正常排泥状态;

10：00—22：00 受原水中泥沙含量影响，取水泵组取水量不足，共计调换泵组50余次;

16：30 上游16#、17#、18#沉淀池相繼翻池，使二级泵房出水达9000NTU以上，16：45二级泵房停运一台泵组，保留一台泵组运行，供水量5500m3/h，18：20二级泵房停运，所有生产水量全部北线供出，电厂二厂合计水量14000m3/h;

17：30黄河流量瞬时减少，上下游吸水井水位减少3.5米，致取水困难，18：00上下游斗槽改为上端进水方式，混凝剂参考进水浊度投加;

19：00二级泵房开启一台泵组运行，出水量5500m3/h，24日1：45再开启一台泵组运行，二级泵房恢复正常供水量;

20：00 原水浊度持续下降，生产能力逐步恢复，期间下游7#、14#沉淀池翻砂严重，对个别沉淀池出水量控制，同时加大了排泥水量;22：00二级泵房出水浊度降至100NTU以内，且不断下降，北线浊度也趁下降趋势，24日7：00出水浊度也降至100NTU以内，生产能力恢复至60%。

3.4数据归纳

7月23日黄河最高浊度233680NTU，含沙量242kg/m3，20万NTU以上持续3.5小时，10万NTU—20NTU之间持续10小时， 5万NTU—10NTU持续3小时;应对期间共计投加PAM商品量12吨，合计成本22万元;辐流式沉淀池桁架连续排泥145小时，共计排除泥沙量约15万吨，排泥水量70万立方米;反复冲洗、开停原水取水泵组50余次;高浊水过后，共造成5台取水泵组、3台桁架、3台泵房内排水泵组损坏。

3.5 应急处置过程

3.5.1  在原水浊度第一次上升时，加药间改投PAM混凝剂加;

3.5.2 在原水急速上升之前，一厂应急小组成员及外调临时工已全部到位，保证了应急期间人员充沛;

3.5.3 应对7月19日黄河原水含沙量66kg/m3高浊水过程中，在上下游加药间配制了PAM溶液，处于备用状态，23日黄河原水从44000NTU上升到17400NTU时，迅速将上下游加药车间投入生产使用，保证了混凝剂投加量;

3.5.4水质中心的混凝实验结果，指导配制1.5%的PAM溶液，使高浊水处理效果更佳;

3.5.5沉淀池系统排泥水量始终保持在2900立方米/小时以上（排泥阀门开启度为25%—30%），保证了排泥管、总排泥沟不堵塞;

3.5.6 13：00生产现状分析及后续工作布置现场会，明确了接下来的工作任务，使各生产环节忙而不乱，有条不紊的推进;

3.5.7 14：00过后进水浊度始终高于原水浊度，混凝剂投加量以进水浊度为参考投加;

3.5.8 16：30上游沉淀池相继出现翻砂现象，南线出水浊度较高时，果断停运二级泵房加压泵组，减少上游沉淀池系统出水量，为后来恢复生产能力打下良好基础;

3.5.9在此次超高浊水应对过程中，一厂各车间员工、管理人员与调度等生产部门工作衔接保持高度一致性，配合默契，使各项工作能够顺利推进。

3.6需完善技术

3.6.1 在进水浊度高于原水浊度时，斗槽预沉效果消失后，没有及时改变斗槽运行方式，生产恢复阶段，大量的的泥沙被提升到工艺系统，增加了生产困难;

从本次高浊水处理经验来看，当进水浊度接近原水浊度值时，斗槽应采取上端进水方式。

3.6.2上、下游泵房取水泵组冷却水系统均采用自来水冷却系统，上游3#泵组原水冷却系统控制阀门故障，关闭不严，运行中大量泥沙进入填料函，造成泵组故障。

3.6.3 PAM混凝剂溶液浓度较高时，粘性较大，7.23日混凝剂配置完后没有及时对管路冲洗，造成下游混凝剂配置系统管道塞，应在及时对混凝剂投加管线冲洗。

4.超高浊度原水应急处置总结

4.1 预警

地表水水源水厂应根据当地气象云图、降雨雨情、水库排沙等信息资料做好生产预警和预报工作，气象云图分析24—48小时降水量情况[3]。

4.1.1 关注每日气象云图，取水口上游如接到大到暴雨信息，及时做好应急准备工作。

4.1.2 收到上游河流气象服务信息后认真阅读，接到大到暴雨及时将信息，做好应急准备工作。

4.1.3 询问上游主要水电站下泄水量、排沙量及其趋势，可预估来水浊度高峰值来临时间和范围。

4.2 构筑物及设备管理

4.2.1 斗槽予沉池的预成沉淀效果对比，当进水和原水浊度相近时，予沉池失去预沉淀效果，应立即采取上端进水方式，避免大量泥沙淤积在斗槽予沉池内，影响取水效果。

4.2.2  沉砂池（辐流式）等应采用连续排泥的方式，同时加大排泥水量。

4.2.3 洪水来临时浊度远超在线浊度仪量程，要及时停止使用在线仪表，监测要以人工为主，同时增加监测频次，实验室要及时监测原水中的沙浊比，指导混凝剂的投加量，在原水浊度上升期间，要视浊度上升的情况多投加混凝剂量，捕捉压制洪峰。

4.2.4  根据原水浊度及时调整沉淀池出水负荷，①在正常浊度下，单池出水负荷不超过设计负荷;②在警戒浊度时，单池负荷小于设计负荷，同时不再增加水量;③在应急浊度时，采取“减水量、保水质”的措施，单池出水负荷不超过正常浊度下负荷的70%，取值大小随含沙量值及其持续时间长短而定;④在超高浊度时，要采取“防淤堵、保设备”的措施，单池出水负荷应低于正常浊度负荷的50%，增加原水取水量，一级沉淀池逐步加大排泥水量。

4.2.5  超高浊度往往超过水厂设计处理能力，作为生产单位应急处置时，应及时根据水情变化评估生产应对能力，合理组织好人力、采取有效措施，做好持久应急战备，按照“减水量、保水质、防淤堵”的处置原则[4]，先确保生产系统自循环良好的状态下，根据用户需水重要性对外供水。应急处置期间，混凝剂耗费量巨大，日常应设置最低警戒库存量，低于安全库存时应及时补充。

根据应急处置的事态严重程度，企业做好对外信息公开发布，做好舆情引导，最大限度地减轻高浊水造成的危害和影响，保障安全供水，维护社会稳定[5]。

参考文献：

[1] 余斌， 朱云波， 刘秧 破面泥石流降雨预报模型 [J].水科学进展，2017，28（6）：839-847.

[2]周伟，唐川，周春花，汶川震区暴雨泥石流激发雨量特征[J].水科学进展，2012，23（5）：650-655.

[3] 雷恒池 ， 吴玉霞，  肖辉，  沈志来，不同天气系统下我国云雨水化学特征的研究 [J].高原气象，第4期

[4]《兰州城市供水（集团）有限公司水质突发事件应急预案》

[5]《兰州市城市供水管理办法》《兰州市突发公共事件总体应急预案》

作者简介：

谢江峡 （1980.10），男，汉族，甘肃庄浪人，大学本科，工程师，主要从事城市供水（自来水生产）工作。

单位地址：兰州城市供水（集团）有限公司制水一厂（西固环形西路64号）邮编730060