河北科技大学建投水务一体化优化

1、沧州东部地区饮水安全工程方案优化技术路线目录1. 城乡一体化供水的意义 11.1 解决农村吃水难 11.2 改善村民饮水水质 11.4 遏制地质环境的持续恶化 11.5 贯彻科学发展观和建设社会主义新农村 21.6 解决沧州东部地区饮水安全工程正式启动 22. 供水方式的选择 22.1 水库边建净水厂的供水方式 22.2 中心城镇建净水厂的供水方式 32.3 村镇分散建净水厂的供水方式 33. 供水安全的保障措施 33.1 水质保障措施 33.2 双管线输水 43.3 环状供水 43.4 调蓄工程的建设 43.5 双水源供水 44. 水处理工艺的选择 44.1 国家新饮用水标准的实施 44.2 传统的水处理工艺 54.3 深度处理工艺 54.4 以膜技术为代表的第三代水处理工艺 54.5 小型一体化超滤膜供水装置 55. 输配水管网的优化 65.1 各种供水管材的造价分析 65.2 各种管材的经济流速 85.3 管材性能比较 85.4 年费用折算值法进行输配水方案的经济评价 106. 供水成本与水价分析 136.1 供水成本的构成 136.2 固定成本分析 136.3 可变成本分析 1

2、56.4 年供水总成本与水量规模的关系 156.5 单位供水成本的构成 156.6 单位售水水价的构成 166.7 水价构成的分析 167. 工程设计规模的控制 167.1 需水量预测的误区 167.2 达不到设计规模对经营效益的影响 177.3 以容量水价有效控制工程设计规模 178. 方案优化的结论 188.1 供水方式的优化 188.2 水处理工艺的选择 188.3 输配水管线方案的优化 188.4 容量水价办法的实行 19沧州东部地区饮水安全工程方案优化的技术路线1. 城乡一体化供水的意义1.1 解决农村吃水难沧州东部沿海地区素有“九河下梢”之称，河网纵横、渠道密布。近年来， 各个河道来水受中上游制约严重。 随着中上游拦蓄能力的提高， 地区内主要承接 上游来水的河系南排河、宣惠河水量逐年减少，对地下水的补给越发困难。地表水和浅层地下水已不能满足用水需要， 转向深层地下水开采。 由于地下 水的超量开采致使地下水位持续下降， 水源井被不断报废， 东部地区很多村镇已 出现村民吃水难。1.2 改善村民饮水水质沧州东部沿海地区区内浅层地下水埋深 0-20 米，大部分地区为矿化度大于 3g

3、/L的咸水，最高矿化度达40g/L。坑塘等受地面水长期淋滤的地区，为矿化度 小于 2g/L 的淡水和微咸水；深层地下水埋深 20-600米，均为承压水，埋深 100 米以内的地下水水质极差，矿化度15-40g/L，埋深100-200米处的地下水为矿化 度大于 3g/L 的微咸水，东部地区各县的很多村镇多年饮用苦咸水。多年水资源匮乏使供需矛盾逐年加剧。 沧州东部地区在 200-600米深处矿化 度为1-3g/L，是淡水的开采区，而氟含量 2-7mg/l。由于深层地下水含氟量超过 国家饮用水标准(0.5-1mg/l),因长期饮用高氟地下水，90%的孩子长了氟斑牙， 35%的成年人不同程度的患有氟骨病。1.4 遏制地质环境的持续恶化随着地方经济的发展， 近乎疏干性的开采使地质环境遭到严重破坏， 地下水 位急剧下降，水源井不断报废，地下漏斗不断扩展，地面沉降加剧。在沧州市大 浪淀水库和改水降氟工程正式供水以前，沧州市区 2003年第川含水组水位已降 至 100.8米（ -94.41米），50 米漏斗面积 6814平方公里， 2002年地面沉降量已达2.236 米，年均 100.4毫米。1.5

4、贯彻科学发展观和建设社会主义新农村科学发展观要求统筹城乡经济社会发展。 在城镇和农村建设统一的供水和污 水处理设施， 将极大改善村镇的基础设施建设水平， 促进投资环境的改善和区域 经济结构的调整， 为地区经济发展提供有力的保障， 同时满足实现区域经济社会 可持续发展的要求。1.6 解决沧州东部地区饮水安全工程正式启动杨埕水库的建设在为渤海新区提供用水保障的同时， 也为沧州东部地区的供 水奠定了基础。 沧州市人民政府高瞻远瞩， 关心人民群众的疾苦， 为一方百姓办 实事，以位于沧州东部地区的大浪淀水库和杨埕水库为供水水源， 解决沧州东部 地区饮水安全工程于 2010年 10月28日正式启动。作为国内最大规模和最为完整的城乡供水一体化项目， 解决沧州东部地区饮 水安全工程，由河北建投集团控股的沧州供排水集团负责水厂以上部分工程的建 设，沧州东部地区 12 个县市与市政府签订责任状，负责将水供至各村镇。2. 供水方式的选择2.1 水库边建净水厂的供水方式即将净水厂建于水库附近， 净化、消毒后的水由泵站加压， 通过净水管线向 各乡镇供水。这种供水方式的优点在于：1）水厂建设由于规模效应，单位工程

5、造价较低；2）水厂征地费用较低；3）管线输水为净水，设计水量略小，造价稍低；4）输水管线沿途可就近接水，直接使用。缺点：（1）净水输水线路长，水质不易保障，个别城镇需进行二次消毒；（2）值班工人上班条件略差。2.2 中心城镇建净水厂的供水方式即将净水厂建于重点乡镇， 净化、消毒后的水通过分支管网再向各乡镇供水。 这种供水方式的优点是：（1）管理体制较顺，便于和现有体制接轨；（2）工人值班位于城镇附近，条件较好；缺点：（1）因规模小、地价高，水厂单位工程造价较高；（2）输水工程费用略高，沿途用户不能直接使用；（3）配水管线重复，线路较长。（4）输水、配水两套管网，相对提高了事故发生的频率。2.3 村镇分散建净水装置的供水方式即从水库取水， 由管网直接将原水供至各村镇， 各村镇通过小型供水设备净 化后，实现村镇的集中供水。 这种供水方式点多、 面广，按照传统的水处理模式， 此方案经济性差、管理不便、成本高，但随着当前高新技术的发展，由于一体化 膜水厂的推出， 使这一供水方式成为可行， 采用我国膜技术的一体化净水厂， 已 在日本的村镇供水中大规模使用，可供我们所借鉴。（1）由于膜技术的单元式

6、结构，使工程造价的规模效应大为弱化，水厂的 单位造价并不高；（2）膜技术的采用和管网停留时间短，过程中水始终处于密闭状态，保障 了供水水质；（3）全自动运行，无人值守，降低了运行费用。3. 供水安全的保障措施3.1 水质保障措施面对目前我国地表水源水质富营养化的现实， 首先要努力保障水库原水水质 达到国家饮用水水源地水质标准， 对微污染原水， 要优化水处理工艺， 针对不同 的水质特点，适当采取气浮、臭氧、活性炭、二氧化氯、高锰酸钾等深度处理工 艺，以及以膜技术为核心的第三代水处理工艺，强化消毒，确保水质达到国家GB5749-2006新的水质标准3.2 双管线输水对于原水输水管线， 按照设计规范的要求， 要采取双管线输水， 并采取分段 等措施，在单条管线事故时， 达到规范要求的最低水量要求， 对于达不到设计规 范要求的，则需采取其它的工程措施。3.3 环状供水对于城镇净水管网，为提高用户的供水保障率， 要适当采取环状供水的方式， 一旦某一管段漏水后， 不至于影响其他用户， 但要注意环的设置也不要过多， 设 置过多则隐患也会增加。 对于直接向乡村供水的单条管线净水或原水管网， 也可 尽力设

7、置成为环状。3.4 调蓄工程的建设调蓄工程的建设如以调蓄水源为目的， 按季节性引水， 则库容会很大， 输水 管线口径也会很大， 造价非常高， 否则达不到引水调蓄水源的效果， 鉴于大浪淀 和杨埕两座水库尚有一定的调蓄能力， 新水库的建设应慎重比选后确定。 对于单 条管线供水，或达不到安全供水要求的输水工程，可适当进行调蓄水库的建设， 调蓄容积需满足管线事故期间的供水要求。3.5 双水源供水村镇供水需水量小，目前大部分村镇建有地下水为水源的自来水供水系统， 一体化供水后， 将原有水井进行保留， 则形成双水源供水， 可有效解决单条输水 管线达不到供水安全要求的问题。4. 水处理工艺的选择4.1 国家新饮用水标准的实施卫生部和国家标准委联合发布的生活饮用水卫生标准 (GB5749-2006)， 总指标从以前的 35 项增加到 106 项。新国标的实施要求在 2007 年 7 月 1 日执行常规项目 42项，全部指标最迟于 2012年7月 1日必须实施。4.2 传统的水处理工艺我国迄今 95%以上数千城市水厂仍使用常规工艺， 由于水质标准的提高， 对 于采用微污染水源的水厂，传统的第一代水处理工

8、艺，即混凝、沉淀、过滤工艺 已难以达到 106 项的标准要求。4.3 深度处理工艺为满足新标准的要求， 对传统的地表水厂， 就需要在强化传统水处理工艺的 基础上，采用深度水处理工艺进行升级改造， 对于微污染和高藻水水源需选择采 用第二代水处理工艺， 包括投加高锰酸钾、 臭氧预氧化、 气浮、投加粉末活性碳、 活性炭滤池、臭氧、二氧化氯消毒等， 以及以膜技术为代表的第三代水处理工艺， 以达到国家新的水质标准的要求。4.4 以膜技术为代表的第三代水处理工艺膜技术在水处理技术中的应用， 可有效保障水质， 膜技术已日臻成熟， 但由 于其昂贵的价格前些年一直被束之高阁。 膜技术的国产化打破了国外膜厂家对世 界水务市场的垄断，作为世界 PVC 超滤膜开发应用的先行者，海南立升公司颠 覆了膜技术的贵族身份， 价格降低至传统的水处理工艺造价之下， 成为可以广泛 推广的平民化产品。采用国产 PVC 合金超滤膜技术的 10 万立米/日东营水厂于 2009年底正式运 行，出水水质全部达到 106项的国家水质标准要求， 吨水造价不足 300 元，运行 成本仅为 0.1元/立米，国产 PVC 合金超滤膜技术在给水

9、处理中的应用拉开帷幕， 随着下一个 30 万立米/日膜法水厂的投产，将被广泛应用。南通市自来水厂的改造， 国产 PVC 合金超滤膜置于沉淀池中， 跨越了滤池， 其成功应用将为给水处理提供新的思路。 采用膜技术， 缩短了整个水处理工艺的 流程，出水水质达到国家 106 项饮用水水质标准， 而工程总投资基本控制在不突 破传统的水处理工艺。4.5 小型一体化超滤膜供水装置超滤膜的模块特性， 使小型化的一体化供水装置成为可行， 由立升生产的小 到单户的净水器，在世博会上向游客供应直饮水；村镇规模的小型一体化膜水厂， 以超滤膜为核心，自动投加药剂和消毒，远程调度、无人值守、全自动运行，在 汶川地震救援中，几十套一体化膜水厂支援灾区用水； 出口日本800套，为日本 的村镇供应优质的自来水。膜技术在小规模的乡镇供水中应用，具有非常广阔的 发展前景。5. 输配水管网的优化5.1各种供水管材的造价分析对于各种管径、管材的管线，根据实际工作的经验，分别运行市政工程概预 算系统，结合当地实际情况，采用一公里管线进行虚拟预算，得出各种管径、不 同材质管线的造价。各种管径、管材的管线造价如表 1：表1不同管材、管径管线造价（元/米）管 径DN150DN200DN300DN400DN500DN600DN800DN1000DN1200球墨铸铁管323.80384.10503.60637.50817.601061.501547.601956.702338.90玻璃钢管339.70

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