安全生产_再生水管网安全指标分析与综合评价论文

分类号： U D C ： 密级： 单位代码： 1 0 0 7 8 华北水利水电学院硕士学位论文 再生水管网安全指标分析与综合评价 S A F E T YI N D E XA N A L Y S I SA N DC O M B I N E D A SS E S M E N TO FR E C Y C L E D = A T E RP I P ES Y S T E M 2 0 1 2年5月 独立完成与诚信声明幽 本人郑重声明：所提交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行 研究工作所取得的研究成果并撰写完成的。没有剽窃、抄袭等违反学术道德、学 术规范的侵权行为。文中除已经标注引用的内容外，本学位论文中不包含其他人 或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北水利水电学院或其它 教育机构的学位或证书所使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集 体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律后 果由本人承担。 学位论文作者签名：钇被 保证人c 翮，签名： 签字日期：o 卅z 歹涉签字日期：矽户f 、夕乡 学位论文版权使用授权书 本人完全了解华北水利水电学院有关保管、使用学位论文的规定。特授权华 北水利水电学院可以将学位论文的全部或部分内容公开和编入有关数据库提供 检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段复制、保存、汇编以供查阅和借阅。 同意学校向国家有关部门或机构送交论文原件或复印件和电子文档。( 涉密的学 位论文在解密后应遵守此规定) 学位论文作者签名： 孔歹良 签字日期： 沙f 乙岁砂歹 导师签名： 签字目期：矽P 爹、矽 摘要 再生水管网安全指标分析与综合评价 摘要 中国水资源人均占有少，空间分布不平衡。面对水资源紧缺的形势，人们提出了诸 如节水、调水、海水淡化、雨水利用等各种应对措施，再生水高效利用一直备受关注。 再生水管网安全研究是再生水高效利用的关键，管网安全控制是提高再生水利用效率的 重要环节。有效的控制再生水管网安全问题以及日常维护管理工作己成为各国科技人员 和学者致力研究的重要目标，是再生水高效利用的关键所在。再生水管网安全分析对于 推进非常规水源开发利用，推进节水社会、环保社会建设具有重要意义。在计划再生水 管网工程以前，要对其安全和健康风险进行详细、科学的不确定性分析和风险评价，对 节约投资、降低能耗、提高经济效益和社会效益，具有重要的现实意义。因此，本论文 针对再生水管网安全开展以下主要研究内容： ( 1 ) 我国城市再生水管网现状分析。我国城市再生水管网安全分析与比较，主要 针对典型城市再生水管网布置方式、管材使用、水质状况以及再生水状况等方面进行调 研分析。 ( 2 ) 再生水管网安全影响因素分析。再生水管网布置方式分析；再生水管网管道 材质分析；再生水管网水质安全分析，包括再生水厂出水水质评价，再生水管道水质与 二次污染过程分析，再生水管网管道侵蚀过程分析；等。 ( 3 ) 再生水管网安全评价指标分析。再生水管网安全评价目标和重点；针对管网 现状以及安全影响因素分析再生水管网安全评价主要指标等。 ( 4 ) 典型城市再生水管网安全综合评价。再生水管网安全评价的内容、作用和意 义；再生水管网安全综合评价；以典型城市大连、昆明等城市为例，对再生水管网进行 安全性综合评价。 关键词：再生水；管网；安全指标；综合评价 A B S T R A C T A B S T I 认C T N o w a d a y s ，t h ea v e r a g ew a t e rr e s o u r c ef o rs i n g l eu s e ri np r a c t i c ei sv e r yl i m i t e di no u r c o u n t r y B a s e do nt h i su p t i g h tc o n d i t i o n ，m a n yn e wm e a s u r e sh a v eb e e nb r o u g h tf o r w a r da s w a t e rs a v i n g ，r a t i o n a la l l o c a t i o n ，s e aw a t e rd e s a l i n a t i o n ，r a i nw a t e ru t i l i z a t i o na n dS Oo n H o w e v e r , c u r r e n t l y , t h er e c y c l e dw a t e ru t i l i z a t i o ni sp a i dm o r ea n dm o r ea t t e n t i o nb yp e o p l e D u r i n gt h ep r o c e s so ft h eu t i l i z a t i o no fr e c y c l e dw a t e gt h ep i p es y s t e mi sv e r yi m p o r t a n tf o r t h eu t i l i z a t i o ne f f i c i e n c y T h e s a f t yp r o b l e m so fr e c y c l e dw a t e rp i p es y s t e m a r ev e r y i m p o r t a n tf o rt h eb u i l d i n go fs a v i n gs o c i e t ya n de n v i r o n m e n t a ls o c i e t y , w h i c hi st h ei m p o r t a n t p u r p o s eo ft h es c h o l a r sa r o u n dt h ew o r l dc u r r e n t l y F o rac e r t a i np i p ep r o je c t ，t h ed e t a i l e d u n c e r t a i n t ya n a l y s i so fs a f l ye v a l u a t i o na n dh e a l t h ye s t i m a t eb e f o r ec o n s t r u c t i o nw i l ld oa n i m p o r t a n ts i g n i f i c a n c ef o rs a v i n gp r o je c tc o s t ，e n e r g yc o n s u m p t i o n ，i n c r e a s i n ge c o n o m i ca n d s o c i e t yb e n e f i t s S o ，t h i sp a p e rf o c u s e so nt h es a f e t yp r o b l e m so ft h ep i p es y s t e mo ft h e r e c y c l e dw a t e r t oa c h i e v et h em a i nc o n t e n ta sf o l l o w s ： ( 1 ) R e s e a r c ho nt h ep r e s e n ts i t u a t i o no ft h er e c y c l e dw a t e rp i p es y s t e mi no u rc o u n t r y , i n c l u d i n gt h ep i p ea r r a n g e m e n t ，m a t e r i a l ，w a t e rq u a l i t ya n dS Oo n T h es u r v e yr e s u l t sw i l lb e s t u d i e db yc o m p a r i s o nm e t h o d sb e t w e e nd i f f e r e n tc i t i e s ( 2 ) T h ea n a l y s i so ft h ei n f l u e n c i n gf a c t o r so nt h es a f e t yo ft h ep i p es y s t e m ，i n c l u d e st h e f a c t o r so fp i p ea r r a n g e m e n t ，p i p em a t e r i a l ，o u tg o i n gw a t e rq u a l i t ya n ds e c o n d a r yp o l l u t a n t p r o c e s sd u r i n gt h et r a n s m i s s i o ni nt h ep i p e s ( 3 ) T h ea n a l y s i so fs a f e t yi n d e xo ft h er e c y c l ew a t e rp i p es y s t e m ，i n c l u d i n gt h ep u r p o s e a n dt h ek e yp o i n t so ft h ee v a l u a t i o no ft h ep i p es y s t e m B a s e do nt h ea n a l y s i so ft h ep r e s e n t s i t u a t i o na n ds a f e t yi n f l u e n c i n gf a c t o r s ，t h em a i na s s e s s m e n ti n d e x e sf o rt h ep i p es y s t e mw i l l b er e s e a r c h e d ( 4 ) T h ec o m b i n e da s s e s s m e n to fr e c y c l e dw a t e rp i p es y s t e mf o rc a n o n i c a lc i t i e so fd a l i a n a n dK u n m i n g ，i n c l u d i n gt h ec o n t e n t ，e f f e c t i v e n e s sa n ds i g n i f i c a n c eo ft h es a f e t yi n d e x a n a l y s i sa n dc o m b i n e da s s e s s m e n to fr e c y c l e dw a t e rp i p es y s t e m K e yw o r d s ：r e c y c l e dw a t e r ；p i p es y s t e m ；s a f e t yi n d e x ；c o m b i n e da s s e s s m e n t 日录 目录 摘要I A B S T R A C T I I I 目录I 第一章绪论1 1 1 课题依据和意义。1 1 1 1 政策依据1 1 1 2 课题研究意义1 1 2 研究思路和方法3 1 2 1 研究思路3 1 2 2 研究方法3 1 3 研究的内容、技术路线和框架。4 1 3 1 研究内容4 1 3 2 技术路线和框架5 第二章我国再生水管网安全现状与存在问题一6 2 1 概述6 2 1 1 国外再生水管网发展概述6 2 1 2 国内再生水管网发展概述7 2 2 我国城市再生水利用现状7 2 2 1 辽宁省8 2 2 2 云南省1 3 2 2 3 山西省一18 2 2 4 宁夏回族自治区一2 2 2 2 5 甘肃省一2 7 2 2 6 现存问题一3 1 第三章再生水管网安全影响因素分析3 4 3 1 概i 苤3 4 3 2 再生水管网布置方式分析3 5 3 3 再生水管网管道材质分析3 6 3 3 1 管道材质类别及特性一3 6 3 3 2 管道材质选择：4 0 3 4 再生水管网水质安全分析4 3 3 4 1 再生水在管网输送过程中的水质变化一4 5 l 华北水利水电学院硕士学位论文 3 4 2 再生水水质稳定与管材关系一4 6 3 4 3 实现再生水管网水质稳定的技术措施一4 6 3 5 再生水管网管道侵蚀过程分析4 7 3 5 1 再生水管道腐蚀机理一4 7 3 5 2 水质影响一4 8 3 5 3 再生水管道腐蚀防治措施一4 8 第四章再生水安全评价指标分析5 0 4 1 再生水安全评价目标和重点5 0 4 2 再生水安全评价主要指标5 1 4 2 1 再生水的利用方式和再生水水质要求分析一5 1 4 2 2 再生水水质安全评价主要指标5 2 第五章再生水管网安全综合评价5 7 5 1 再生水管网安全评价目的和意义5 7 5 2 再生水管网安全综合评价方法5 8 5 2 1 再生水管网安全评价指标5 9 5 3 实例分析6 2 5 3 1 大j 奎6 2 5 3 1 昆明6 5 第六章结论6 8 6 1 本文主要成果与创新点6 8 6 2 建议与展望6 8 攻读学位期间参加的科研项目及发表的学术论文一7 1 致谢7 3 参考文献一7 4 第一章绪论 1 1 课题依据和意义 第一章绪论弟一早瑁y 匕 我国的水资源人均占有较少，而且空间分布也极不均衡衡。目前，面对我国 水资源紧缺的形势，提出了诸如节水、海水淡化、调水、雨水利用等等多种应对 的措施，而对于再生水的高效开发与利用是一直都备受关注的问题。再生水的开 发利用不仅仅可以缓解我国目前水资源紧张的局势，同时，又可以大大减少污水 的排放，促进我国节水型社会建设和环保型社会发展。随着我国的城市化、工业 化不断加速，社会各个行业对于水资源的需求也在日益增大。因此，当前形势下， 再生水的高效开发与利用已成为一个新兴的产业，对我国的城市供水保障也日益 发挥及其重要的作用。 1 1 1 政策依据 ( 1 ) 2 0 0 8 年国务院印发的“三定”方案明确赋予水利部“指导全国城市污 水处理回用等非传统水资源开发工作”的职责。在新的发展阶段，再生水高效利 用越来越受到国家领导和相关部委的高度重视，在优化资源配置、节约用水、环 境保护等方面逐步发挥重要作用。 ( 2 ) 2 0 1 1 年1 月2 9 日，中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定 正式公布。文件出台了一系列针对性强、覆盖面广的新政策、新举措，尤其是明 确了新时期的水利发展战略定位文件以水利改革发展为主题，是新中国成立以来 首个关于水利的综合性政策文件】。 ( 3 ) 再生水作为非常规水源一部分，水利部副部长胡四一指出：“城市污水 处理应由集中处理为主、分散处理为辅，应制定城市污水处理回用统一规划，实 现再生水资源有效利用”阳1 。再生水管网安全对于再生水高效利用具有关键重要 作用，也是实现非常规水源开发利用领域中的重要环节，是缓解目前国内水资源 紧张局势的重要手段。 1 1 2 课题研究意义 ( 1 ) 再生水管网安全指标分析与综合评价研究是目前我国再生水高效丌发 利用的关键环节。在再生水的利用过程中，管网的铺设长度范围是再生水利用的 华北水利水电学院硕士学位论文 基础，而再生水管网的安全管理和控制是提高再生水利用效率的重要环节。有效 的控制再生水管网安全问题以及日常维护、开发和管理工作已成为目前各国科技 人员和学者致力研究的重要目标，是再生水高效利用的关键所在。 ( 2 ) 再生水管网安全指标分析与综合评价对于推进非常规水源开发利用具 有重要意义。非常规水源作为水资源的重要组成部分，其开发利用对于缓解水资 源短缺、促进水资源合理利用、支撑经济社会可持续发展有重要作用H 1 。再生水 管网安全管理对于提高再生水利用效率，推进非常规水源开发利用具有重要的实 际意义。 ( 3 ) 再生水管网安全指标分析与综合评价对推进节水型社会建设、环保型 社会建设都具有重要的现实意义。再生水管网的安全运行管理与科学预测是解决 我国目前再生水利用行业现存实际问题的关键。我国属于缺水型国家，水资源量 不足的问题是不可避免的，只能从节水、再生水合理化及区域调度的方法解决畸1 。 为了确保我国经济社会的安全以及我国再生水的高效开发利用，其关键的问题是 对我国再生水管网的安全问题进行控制、管理和科学预测。根据我国再生水管网 多年来的安全问题的规律和特点进行归纳、总结，并作出科学的预测，做到防患 于未然，从而减少再生水管网的安全事故的产生，已达到节约水资源的目的。在 对再生水管网工程进行规划设计以前，首先要对其安全和健康风险进行较为详 细、科学的不确定性分析和风险分析，对于节约工程投资、降低能耗、提高其社 会效益和经济效益都具有重要的实际意义。目前，进行再生水管网的安全控制与 分析对于提高再生水开发利用的效率，节约用水，提高环境保护效益具有重要的 现实意义，也是二十一世纪再生水利用领域的重点问题。 进行再生水管网安全控制，目的就是通过研究再生水管网安全隐患产生的原 因、机理和规律，制定改进措施和应急对策并付诸实现，从而把管网安全隐患减 少到最低限度，以此来达到减少生产和管理成本、节约水资源、减少对公共环境 的危害、提高再生水管理水平和服务质量的目的m 1 。因此，建立城市再生水管网 安全体系和完善的管理机制对国民经济发展和推进节水、环保型社会建设有着非 常深远的实际意义。 第一章绪论 1 2 研究思路和方法 1 - 2 1 研究思路 首先制定实施城市再生水管网安全运行与科学管理的调查工作，并进行再生 水管网安全运行与管理调查的资料审查和汇总。调查采取面上调查与实地调查相 结合的方法进行污水处理回用数据统计分析。 首先收集已有成果并进行深入实地调研，通过资料总结、分析、解决关键性 难题，进行我国再生水管网安全分析，达到建立基本指标、奠定应用基础、优化 资源配置的目的。 1 2 2 研究方法 调研方法： ( 1 ) 面上调查。通过全面调查全国各典型城市再生水管网现状，进行我国 城市再生水管网安全分析与比较，主要针对典型城市再生水管网布置方式、管材 使用、水质状况以及再生水状况等方面进行调研分析。统计2 0 1 1 年全国城市污 水处理回用以及管网铺设水平等相关数据并保证调查成果的全面性和真实性。 ( 2 ) 实地调查。典型城市实地调查是本课题开展实施重要手段之一，主要 通过实地考察、观测等方法获得较为广泛的实际资料，通过对实际资料的整理以 及定性定量分析，为课题研究工作奠定基础。 依据再生水管网铺设水平状况，选取国内具有代表性城市进行实地考查，典 型城市选取包括大连、哈尔滨、辽源、太原、兰州、银川、昆明、合肥、长沙、 海口等城市。实地调研中主要针对再生水管网铺设布置现状，再生水厂出水水质 达标情况，再生水管网破损老化情况，再生水管网安全管理以及管道水力学特性 等方面进行考查，通过现场考查以及专家座谈等方式，结合一线工作人员意见和 实际工作信息，获得较为全面的基础信息和资料。通过科学严格审核程序，对调 查统计资料进行全面数据整理和分析，保证调查成果的科学性和可靠性。 分析方法： ( 1 ) 无干扰分析方法。无干扰研究方法是指在不直接观察研究对象的行为、 不与研究对象直接沟通、不引起研究对象的反应、更不干扰其行为的一种方法。 华北水利水电学院硕十! 学位论文 无干扰研究方法主要有以下3 个特征：研究者无法操纵和控制所研究的变量 和对象；研究之前无须假设，不存在先入之见；不与研究对象直接接触。 课题调查主要采用了无干扰分析方法，对各地文本资料进行统计、分析，并 与调查表格内容进行对比、核查，从而得出可靠结论。 ( 2 ) 数据统计分析方法。通过面上调查、典型调查以及相关部门有关水务信 息获得课题研究基础资料。数据统计分析方法采用往返( 自上而下、自下而上) 核查方法对相关数据进行分析，具体包括：原始调查数据分项统计计算； 数据调查误差统计分析；调查数据的纠偏调整。 ( 3 ) 调查成果合理性分析。数据统计分析基础上，进行调查成果合理性分析， 主要包括：单项成果检查；纵向对比分析，对各项成果历年发展情况进行对 比分析；横向对比分析，对于同一指标各地区之间对比和同一地区不同指标间 的相互关系进行分析；同类成果对比分析。对于同一基准年的不同数据来源如 建设部、城市水务年报、水资源公报、水利发展年报等进行了对比分析。 1 3 研究的内容、技术路线和框架 1 3 1 研究内容 ( 1 ) 我国城市再生水管网现状分析。我国城市再生水管网安全分析与比较， 主要针对典型城市再生水管网布置方式、管材使用、水质状况以及再生水状况等 方面进行调研分析。 ( 2 ) 再生水管网二次污染影响因素分析。再生水管网布置方式分析；再生 水管网管道材质分析；再生水管网水质安全分析，包括再生水厂出水水质评价， 再生水管道水质与二次污染过程分析，再生水管网管道侵蚀过程分析；等。 ( 3 ) 再生水管网安全评价指标分析。再生水管网安全评价目标和重点；针 对管网现状以及安全影响因素分析再生水管网安全评价主要指标等。 ( 4 ) 典型城市再生水管网安全综合评价。再生水管网安全评价的内容、作 用和意义；再生水管网安全综合评价；以典型城市大连、昆明等城市为例，对再 生水管网进行安全性综合评价。 4 第一章绪论 1 3 2 技术路线和框架 课题研究采用面上调研与典型调研相结合，总体技术路线见图卜l 。首先收 集已有成果并进行深入实地调研，通过资料总结、分析、解决关键性难题，进行 我国再生水管网安全分析，达到建立基本指标、奠定应用基础、优化资源配置的 目的。 图卜1 总体技术路线 华北水利水电学院硕十学位论文 第二章我国再生水管网安全现状与存在问题 2 1 概述 2 1 1 国外再生水管网发展概述 目前发达国家对再生水管网安全管理十分重视。根据管网设施的规模、管道 老化程度等进行长期规划，提出安全目标，采取技术措施分步实施。 ( 1 ) 科学检测技术与方法。目前国外普遍采用先进的检测技术和仪器对再生 水管网进行检测。常用的检测方法有：小区全面声音检测法、不间断流量检测法、 最小夜流量法、干管流量分析法、相关分析定点法等；常用的检测仪器有：管线 定位法、听漏仪、相关检漏仪、双谱特征检漏仪、声学技术检漏仪等。国内目前 也在积极地借鉴和研究先进的检测方法和设备，逐步缩小与发达国家的差距，已 取得了阶段性的成果“ 1 。 ( 2 ) 优化管网布局和规划。国外的一些先进的国家在2 0 世纪8 0 年代已经对 大城市的再生水管网进行了分块控制，各个板块都有独立的可计量的进水、出水， 这样可使庞大复杂的管网的运行转化成为对分块管网的运行管理，使管理趋于简 化。分区管理提高了管网运行效率，优化了管网运行状态，实施管网科学布局和 分区规划管理，对于降低安全风险起到积极作用阳1 。 ( 3 ) 信息化管理与科学预测。目前一些发达国家许多公司已经推出了一些成 熟的、产品化的再生水管网综合管理预测系统。具有专门一直从事市政管网管理 或者相关业务( 比如管网探测、水质控制等) 的公司，如从事再生水行业软件开发 的A M P A C 公司；基于G I S 或C A D 平台管网安全软件开发方面属于先进水平的国内 外公司典型的代表产品有美国B e n t l e y 公司的M i c r o S t a t i o n G e n W a t e r 系统，美 国E S R I 公司的A r c F M W a t e r 系统等【9 】。 ( 4 ) 管网更新改造科学规划。国外早就将管网更新纳入了正常的工作日程， 做为管网安全控制的常规措施。美国一直在进行管网更新，为迸一步降低安全事 故等危害，近来又决定加大在管网改造上的力度，根据管网老化程度制定管网大 修计划，更换服役期长、管材陈旧和异形的管道，提高管网的输水能力【1 “J 。 目前对再生水管网安全预测方法可分为两大类：第一类是物理模型方法，第 二类是统计模型方法。由于物理模型对有效数据要求较高，成本较大，所以统计 6 第二章我困再生水管网安全现状与存在问题 模型是目前较为普遍的预测方法。 2 1 2 国内再生水管网发展概述 目前，国内对再生水管网安全问题以及管理机制还不够重视。由于我国多数 城市再生水管网属于新生事物、技术水平提高缓慢及管理体制还存在较多问题等 原因，使我国城市再生水管网事故发生率普遍较高。近几年来，我国对城市再生 水管网安全逐步采取一些有效措施，如已有再生水企业成立了专业管网安全控制 部门或公司，配备了相关的检测设备，建立了地下管线管理( G I S ) 系统，实现了 动态管理。通过管线上安装了连续检测的区域漏水监测仪，建立了安全控制的长 效管理机制，安全控制管理工作逐步规范、有效“。 同国外相比，我国的再生水安全管理技术水平及应用水平都较低，仍处在起 步阶段，尚未制定统一的标准。目前，我国再生水管网铺设总体水平较低，管网 建设滞后。根据2 0 0 9 年开展的全国城市污水处理回用调查，我国城市再生水管 网建设起步晚，发展速度缓慢，对管道检测的重要性认识不足，没有充分认识到 管网事故的危害性。这就造成了我国的管道安全修复工作大都是管道事故发生后 而被迫进行的抢修。不仅引起环境污染，造成生命财产损失，而且管道抢修费用 高。此外，管道不断发生事故，而情况不明往往使决策者做出错误决策，盲目地 采取措施将造成大量人力物力的浪费”“。 因此，在我国大力发展和普及再生水安全管理以及检测技术是十分必要的。 应该走引进、消化、吸收、创新的发展道路，加快智能检测的国产化步伐，尽快 赶上国际先进水平。制定全国再生水管网安全检测管理规划，从而对管道现状及 未来安全状况做出科学预测，采取有效措施，避免管网事故的发生。 2 2 我国城市再生水利用现状 本文依托2 0 1 0 年全国城市污水处理回用汇总评价项目，调研范围包括全国 2 7 个省( 自治区) ，4 个直辖市，2 6 6 个城市，历时3 年( 2 0 0 7 2 0 1 0 ) 。 调研内容有全国城市污水处理设施、回用( 再生水) 设施；管网建设、投资、规 划；再生水利用；定价机制，政策法规等，选取大连、昆明、太原、兰州、银川 作为典型城市分析了我国城市再生水利用现状。 7 华北水利水电学院硕士学位论文 2 2 1 辽宁省 2 2 1 1 概况 辽宁省水资源总量为3 4 2 亿m 3 ，实际供水能力为1 6 0 亿m 3 ，人均水资源拥有 量为8 2 0m 3 ，分别比1 9 8 0 年评价时减少了5 7 8 和4 6 3 ，为全国人均水平 的1 3 ，世界人均占有量的1 1 2 。 辽宁省污水处理厂布局合理，分布均衡，全省1 4 个地级市、4 4 个县( 县级 市) 全都建有污水处理厂。目前，辽宁省已建成1 3 4 座污水处理厂，污水日处理 能力达到6 4 0 万吨，全省城市污水处理率为8 6 ，县城污水处理率为8 2 。从 日处理污水的规模看上：2 0 万吨以上厂有8 座，1 0 万吨以上的污水处理厂有1 4 座上的污水处理厂有2 3 座，1 万吨以上的污水处理厂7 6 座，1 万吨以下的污水 处理厂有1 3 座。2 0 0 8 - - 2 0 0 9 两年问新建的9 9 座厂，主体工程已经全部完成建 设，其中7 0 座实现通水调试，2 0 座已投入正式运行n 3 | 。 2 2 1 2 辽宁再生水管网安全运行现状 辽宁省再生水管网建设尚处于起步阶段，在新建的9 9 座污水处理厂中，多 数污水处理厂属于县级污水厂，处理规模小，周边又缺乏使用再生水的用户，再 生水管网建设基本为零引。由于用户缺乏，再生水处理费用较高等原因，与用户 很难达成一致协议，用户的缺乏直接导致再生水管网建设滞后。同时，有部分水 厂配备有相应再生水管网设施，由于用户原因，导致再生水管网建设以后出现闲 置问题，例如营口市规划再生水管线建设，铺设后由于因为水价等原因未能与用 户达成协议，造成再生水管网铺设后闲置现象，造成人力、物力、财力的浪费。 管网建设及有关政策的不配套，造成管网建设滞后甚至造成设施闲置，难以 发挥其经济效益和社会效益。城市的再生水回用工作，如果单靠政府行为，没有 市场推动，必然动力不足；而单靠市场推动，没有政府引导，也必然难见成效。 再生水市场的打开是再生水管网建设的必要前提条件，要大力进行水价改革，水 价形成机制的建立要符合社会主义市场经济发展要求，充分发挥水价杠杆对水的 需求调节、水资源配置和节水、再生水回用方面的作用，制定相关政策鼓励再生 第二章我国再生水管网安伞现状与存在问题 水回用I 。建议有关部门综合研究再生水价格制定相关政策和配套措施，鼓励 和开发再生水回用市场，在此基础上，加大再生水管网建设，提高再生水利用效 率。 再生水管网安全监管机制落后。近年来，再生水管网铺设总体水平较低，由 于管网数量较少，管网建设后尚缺少专门监管机构，由于再生水管网今年来开始 铺设，一般服役年龄不会超过1 0 年，因此管网事故发生频率较低，但随着管道 服役年龄的增加，管网安全隐患也必将不断增大，现阶段尚无专门监管机构和检 测规划，因此，管网事安全随时间推移将逐渐增大。 再生水管道选材不科学，尚无统一标准。目前，关于再生水管道材质选择， 大部分采用玻璃钢管，例如营口市双线管道铺设均采用玻璃钢管管材。部分采用 球墨铸铁管材。对于再生水管道管材的选择缺少科学论证和统一标准。 再生水管网铺设难度大，管网铺设尚无统一规划。由于老城区再生水管道 铺设涉及到开挖难度大，与其他管线冲突等原因，导致再生水管线铺设难度非常 大。目前再生水管线铺设一般都是根据用户需求，采取点对点铺设方法，一级管 线铺设尚缺少总体规划思路，尚少考虑进一步增加用户时的二级管线衔接等问 题。现阶段再生水管线铺设缺少城区统一规划，对以后管网优化造成困难。 辽宁省城市污水回用以及管网建设调研数据见表2 - 1 。 9 o 式 口 涩o u 、 N | L 吕 口 一 L 、州 k * V 划 诗 _ - 捌 ，、 籁 瑙 o弋p n o V 半 捌 篓型 岔 吕o O N、一 _o n d 宁 H t “ q 亡H 畦 埒 簧t - - - 、掣寸 o口 赛 od 一 瞄 旺 特 t O o 枉 鬈 o 吕 k 割 、一 ooo 缸酬 l a doo o 畦 繁 oNi “ - - d Nn 亘 副 烈 * 贮 爿 目 oo口 o ooN H oho ohN o 。 d、， 。 裂 互 * o L 舞 n o oooN 七 L “ q。ooo t - - - 1 2 0 0 m m 和D N 4 2 0 4 2 0 4 2 0 延伸率( ) 2 4 1 0 硬度( H P ) 1 4 0 3 0 0 3 0 0 抗腐蚀性 差优良优 使用年限 2 0 5 05 0 1 0 05 0 表3 - 2 管材重量比较 管径钢管球墨铸铁管三阶段一阶段预应力玻璃钢管 预戍力管预应力管钢简管 4 0 07 08 02 3 61 9 92 4 82 1 6 0 0 1 4 81 4 72 7 8 3 1 73 4 0 4 7 8 0 01 9 72 3 25 4 44 5 75 8 07 6 1 0 0 02 4 73 3 67 6 76 6 78 4 01 1 2 1 2 0 0 2 9 6 4 2 0 1 0 5 0 9 1 4 1 0 2 01 6 0 1 4 0 04 1 45 4 71 4 9 61 1 9 81 4 6 02 1 5 1 6 0 05 5 26 9 01 9 7 21 5 2 21 9 4 02 7 5 1 8 0 0 7 1 08 5 02 4 0 21 9 3 82 3 0 03 4 5 2 0 0 ( )7 8 81 2 1 83 3 7 62 8 6 63 2 0 06 2 5 2 2 0 09 7 71 2 1 83 3 7 62 8 6 63 2 0 06 2 5 4 l 华北水利水电学院硕士学位论文 ( 2 ) 管材综合比较 管材选择的综合评价应首先应当进行技术经济指标分析，并从以下五个方面 评定： 管材性能的可靠度，能满足可以承受要求的内压矛i l J , I - 部荷载。 管材的来源应当有所保证，管件的配套设施施工方便，运输费用成本满足 要求、管厂建厂周期短，施工安装及相关操作容易。 管材的服役年限满足要求，维护维修工作量尽量减小。 输水能力保证率高，工程造价成本较低。 现将钢管，预应力钢筒管，球墨铸铁管，一阶段预应力管，三阶段预应力管 等几种管材在通用的管径和常用压力条件下，从价格，性能，水力条件，运输费 用，施工难易程度等几个方面进行分析比较，见表3 3 。 表3 - 3 管材性能比较表 ( 3 ) 管材选择综合评价 再生水管线在选材时应注意需将管材的特性与水质，水压以及不同的用途， 地基的基础条件以及地下水的水位位等综合因素联系起来，进行综合评判比较分 析。 在管径D N 6 0 0 1 2 0 0 m m 范围内，管道压力位于1 2 M P a 以下，再生水管道 管材的选择顺序可以按如下次序进行选择：球墨铸铁管、预应力钢筒混凝土管、 三阶段预应力管、玻璃钢管和钢管。在工作压力大于1 2 M P a 条件下，再生水管 4 2 第三章再生水管网安全影响因素分析 材选择的优先次序为：球墨铸铁管、预应力钢筒混凝土管和钢管。 对于管径大于D N l 2 0 0 m m ，相应的管材选择方法为：预应力钢筒混凝土 管、夹砂玻璃钢管( 工作压力条件为小于1 6 M P a ) 和钢管。 对于工作压力条件为水压力小于1 6 M P a 条件下，根据不同的地基条件， 以及再生水水质侵蚀情况，则需要优先采用耐腐蚀能好的的玻璃钢管，然后为三 阶段和一阶段预的应力混凝土管。 对于管道铺设处于地震区或其他地基容易突变处，地下直埋管的铺设应当 尽可能的采用延性较好并且具有柔性接口的三阶段预应力混凝土管或球墨铸铁 管。 在公路、过河倒虹管处或铁路、以及地基稳定条件差的地段的管道一般优 先采用钢管。 在膨胀土地质条件下，由于地基的胀缩变形会给管道安全带来隐患，因此 一般需要采用具有良好柔性接口的预应力钢筒混凝土管或者是预应力混凝土管。 3 4 再生水管网水质安全分析 再生水水质标准可以分为基本标准和选择性标准两大类。其中基本标准体系 是根据不同用途的再生水都需要满足要求控制的水质指标，主要包括：浊度、嗅、 色度、总硬度、p H 值、总大肠菌群等等。色度、浊度、嗅首先会引人们起感官 的不适应：而再生水中p H 值对于管道材质有重要的影响。过高或过低都会对再生 水设备、管道、以及对接触再生水的各类土壤、动、植物的生长和生态环境保护 均会产生较为不利的影响。总硬度指标的主要目的是要求控制再生水中的钙、镁 离子含量，防止再生水管道内侧出线结垢现象，减小管道的抗腐蚀性，并且对管 道水质也将产生不利的影响：总大肠菌群属于卫生方面控制指标，通过对总大肠 菌的控制以使得再生水满足卫生方面的要求。 选择性标准则是从用户的角度出发，根据再生水的不同领域的用途，对其进 行分类类，主要包括工业用水选择标准、地下水回补用水选择标准、农业用水选 择标准、景观用水选择标准。对于选择性水质指标，其中主要包括溶解氧、生化 需氧量、总磷、悬浮物、氨氮、溶解性总固体以及各种重金属等等。再生水的使 用过程中，各用水户可以根据自身的要求，选择相应的再生水水质指标。 4 3 华北水利水电学院硕士学位论文 近年来，再生水的水质安全问题及其对人类健康的风险潜在威胁已经成为目 前人们广泛关注的问题。对于再生水的潜在风险主要由再生水中的病原微生物和 各类有害化学物质含量决定，对于目前再生水的大多数用途来说，必须要考虑的 有病原生物( 如蠕虫、病原菌、病毒和原生动物等等) 对人类健康的不利影响， 尤其是目前当再生水用于与人体接触可能性较大的区域环境用水时，必须要考虑 到再生水的各类卫生学指标及其对人类健康的潜在影响。本课题通过对全国污水 处理回用工作调查，课题研究拟对城市再生水管网水质安全做重点研究。 目前再生水的利用过程中，在实际应用中出现了水厂出水水质达标，但经过 较长管网输送后当再生水到达用户端的时候，在用户端水质发生变化的现象。 表3 4 再生水与自来水水质对比 电导率( , u s c m ) 1 1 镁 第三章再生水管网安全影响凶素分析 3 4 1 再生水在管网输送过程中的水质变化 在再生水经过管网的输送过程中，出现了再生水到达用户端的水质出厂水的 水质差异相差较大的现象。见表3 - 5 。 表3 - 52 0 0 9 年9 月 g - 生水水质变化情况( 北京开发区污水处理J 。源水) 再生处理后的水体重各种无机成分和有机成分的含量根据其处理工艺的不 同而发生变化，对于反渗透工艺出水，再生水水体的总碱度为7 9 m g L ( 采用C a C O ：， 计) ，而其总硬度为1 0 6 m g L ( 采用C a C O 。计) 。对于这样的水质其缓冲能力优于 P H 值的不稳定而容易发生各种不利变化。目前为了增加管道的抗腐蚀能力，一 般采取对管道内侧采取抗腐蚀处理，而某些处理方法措施如果不够得当，也将增 加水质变化的趋势。例如，对于水泥砂浆内衬，优于在输水过程中内衬材料与所 运送的水体将会直接发生接触，进而可能会发生一系列的物理的或者化学的反 应，从而导致水体变质，至使到达用户端的时候水质无法满足用户的需求。而对 于表3 中存在的p H 值在再生水经过管网输水到用户端过程当中发生明显的胜 过，分析原因主要是由于水泥砂浆的内衬材料在与再生水直接接触过程中有碱性 成分渗入水体当中，而对于自身的缓冲能力比较弱再生水体，其水质很容易发生 变化，无法满足用户的需求。 目前再生水行业内普遍采用的水质控制指标为化学稳定性指标。水质化学稳 定是指再生水在管网管道内输送过程中管道和水体均保持良好的化学稳定性，即 无有害物质渗入水体，另外内衬材料应当具有足够稳定性保障管材自身不收水体 侵蚀。对于再生水的水质化学稳定性简单的可以概括为管道不结构和水体无污染 两方面。 4 5 华北水利水电学院硕士学位论文 3 4 2 再生水水质稳定与管材关系 管网水质的化学稳定性与再生水管道材质的选取关系密切。对于管材的抗腐 蚀要求，目前总多学着对此问题进行研究，但目前尚无令人信服的研究成果。1 9 9 0 年，来自多个国家包括芬兰、丹麦、德国、荷兰、挪威、瑞典、英国和美国的学 者联合对此问题进行攻关，研究结果表明再生水管网水质稳定的问题分析与研 究，不能脱离开管网管道材质孤立进行b “，主要结论为： ( 1 ) 对于铁管材质的再生水输水管网，入流水体应满足以下条件：p H = 7 8 5 ；碱度 l O 2 5 m g L ( 也有相关研究建议再生水的碱度要求应当 2 5 m g L ) ；钙 离子的适当存在性；再生水体重的溶解氧含量要求为 2m g L ，再生水体中典型 的有益的有