多水系原水郑州刘湾水厂设计与运行实践

给水排水Ｖｏｌ．４３Ｎｏ．３２０１７１９多水系原水郑州刘湾水厂设计与运行实践钟燕敏１邬亦俊１娄宁２张炯２（１上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海２０００９２；２郑州自来水投资控股有限公司，郑州４５０００７）摘要郑州刘湾水厂制水规模４０万ｍ３／ｄ，原水以南水北调中线原水为主，水库水和黄河水作为补充。在设计阶段兼顾３种差别显著的原水水质，选择了以预臭氧氧化、平流沉淀、臭氧—生物活性炭吸附、砂滤的净水工艺路线，其中采用了前置的臭氧—活性炭工艺，并在运行中对混凝剂投加等进行了优化，形成了安全高效、适应原水水质变化的净水流程。经两年运行，水厂出厂水质优良，运行稳定，平均浊度０．１～０．２ＮＴＵ，平均耗氧量１．５ｍｇ／Ｌ以下，氨氮小于０．１ｍｇ／Ｌ，夏季藻类未检出，采用带式压滤机干泥含固率＞３０％。关键词多水系南水北调中线原水净水厂深度处理郑州１项目概况随着城市发展以及生活水平提高，郑州市对于水量和水质的需求在不断增高。２０１０年，郑州市刘湾水厂建设工作正式启动，设计供水能力４０万ｍ３／ｄ，一次建成，包括净水及污泥处理设施，以及ＤＮ８００～１２００清水输水干管（总长约５６．３３ｋｍ），净水工艺采用常规处理与前置式上向流臭氧—活性炭相结合。项目建设方及运营方为郑州自来水投资控股有限公司，前期咨询工作及工程设计由上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司承担，项目于２０１４年正式通水。２郑州市水资源条件流经郑州市区的河流主要有过境河流黄河及内河贾鲁河（属淮河流域水系）。在南水北调中线工程通水之前，郑州市城市用水主要依靠黄河供水，其次为地下水，并有常庄、尖岗、刘湾等调蓄水库。其中尖岗水库位于郑州市西南部的贾鲁河干流上游，流域面积为１１３ｋｍ２，多年平均入库径流量为３４００万ｍ３，兴利库容为４９７４万ｍ３，尖岗水库现状以黄河水为补水水源。南水北调中线工程从丹江口水库陶岔闸引水，在河南省郑州市附近通过隧道穿过黄河，沿京广铁路西侧北上，重力自流到北京、天津。流经郑州市设有２１、２２号口门，分别向刘湾水厂、尖岗水库供水。中线工程以解决城市生活和工业用水为主，同时兼顾农业用水，已于２０１４年汛期后建成通水。南水北调中线工程输水为非连续性，根据《河南省南水北调受水区供水配套工程可行性研究报告》，在不考虑沿线输水量损失的情况下，受水城市南水北调中线供水量约占总需水量的７１％，完全依靠南水北调中线供水不能满足城市用水需求，必须与当地水联合调度，进行当地地表水、地下水和南水北调中线供水的“三水联合调度”，合理配置，丰枯互补，有效利用各类水源，满足《室外给水设计规范》（ＧＢ５００１３－２００６）中提出的用地表水作为城市供水水源，设计枯水流量的年保证率９０％～９７％的要求。根据《郑州市南水北调供水配套工程规划》及相关文件，中线工程向刘湾水厂供应原水的２１号口门，设计流量５ｍ３／ｓ，年分配水量为９４７０万ｍ３，日均原水配水量２５．９万ｍ３／ｄ，仅为水厂设计供水能力的６成。另根据丹江口水库４２年的水量统计，有３年出现过连续２～３个月无水可取的记录。因此，刘湾水厂的原水供应，必须将南水北调水源和郑州市当地水资源进行联合调度和配置。３郑州市刘湾水厂三水联合调度方案在刘湾水厂前期设计阶段，从原水保证供应的角度出发，结合南水北调供水配套思路，提出刘湾水厂的三水联合调度方案：（１）由南水北调中线工程作为主力水源：通过２１号口门供应刘湾水厂原水，设计流量５ｍ３／ｓ，年分配水量为９４７０万ｍ３；（２）尖岗水库通过２２号口门补水、蓄水，在南水２０给水排水Ｖｏｌ．４３Ｎｏ．３２０１７北调中线工程枯水期，尖岗水库向刘湾水厂提供原水：尖岗水库兴利库容为４９７４万ｍ３，最多可向刘湾水厂提供约７０天的原水；（３）在尖岗水库蓄水量不足时，以黄河水作为补充：若尖岗水库所储引丹水仍无法满足刘湾水厂的需求，拟利用邙山提灌站等现有水利设施，向尖岗水库补充黄河水，取用黄河水时先经尖岗水库预沉，降低水源切换带来的浊度冲击负荷，确保本工程的原水供应。三水联合调度供应比例及调度系统示意见图１和图２。图１刘湾水厂水源供应比例图２刘湾水厂三水联合调度系统示意本水源方案充分利用现有设施，切实可行，在满足城市生活供水保证率的前提下，解决了刘湾水厂的水源供应缺口，并经专家和相关部门论证通过。２０１４年７～１２月，受水源和南水北调工程建设限制，刘湾水厂先由邙山提灌站直接供应黄河原水，２０１５年１月，南水北调原水通过２１号口门供至刘湾水厂。目前，２２号口门向尖岗水库供水工程正处于建设实施过程中。４多种水源水质及风险分析４．１南水北调中线原水水源工程丹江口水库现状水质总体良好，符合《地表水环境质量标准》（ＧＢ３８３８－２００２）Ⅰ类、Ⅱ类标准。预测调水工程实施后，陶岔渠首、水库坝上等主要断面ＣＯＤ浓度较现状有所增加，但仍