上海重大原水单线管渠安全保障技术

上海市原水供应系统总体上较为完备,陆域三大原水系统初步实现了部分能力的互补,但仍面临着风险和挑战。文章针对原水管渠系统局部存在的安全风险,构建了一套适合于原水管渠特点的管道(渠道)的风险评估方法,将风险评估等级划分为5级。通过应用风险评估方法,明晰了上海重大原水管渠的风险等级,并提出了原位修复技术。针对原水管渠单线事故下,研究分析了备用水源及就地取水头部的保障能力。基于此,针对中心城区典型单线供应水厂,文章提出了结合上海市规划原水格局,中心城区原水单线供应水厂的原水安全保障优化途径主要为结合就地取水保障以及清水调度,谋求实施原水复线。因此,基于长桥水厂、杨树浦水厂(含居家桥水厂)、南市水厂等原水单线水厂的实际情况,提出了原水供应一线一策的安全保障方案及实施策略。

预处理和水厂深度处理改造对微污染原水的处理效果探讨

阐述了自来水厂原水预处理和深度处理工艺改造的必要性,对可用技术方法的有效性、经济性及存在的问题进行了探讨。调研了两家分别采用常规处理技术、常规处理与深度处理相结合的自来水厂的典型年份春、夏两季的出水水质,发现在进水相同的情况下,经过工艺改造的水厂净水效果明显更优。提出了原水预处理采用“预氯化一粉末活性炭联用”、水厂深度处理采用“预臭氧一混凝、沉淀、过滤一后臭氧、活性炭一消毒”的改造方案建议。

预氯化/粉炭工艺对原水藻源风险的控制效能

选用了5种粉末活性炭,开展与预氯化联用的粉末活性炭种类优选和与氯的交互影响研究。结果表明,5种粉末活性炭均可有效吸附三氯甲烷,吸附速率变化均符合拟二级动力学规律,回归相关系数均大于0.99,木质活性炭(k=0.41912)和椰壳活性炭Ⅰ(k=0.38693)吸附效果最好。余氯的存在会降低粉末活性炭对三氯甲烷的吸附速率,但未改变各粉末活性炭吸附效果的优劣顺序。在原水背景下,椰壳活性炭Ⅰ和木质活性炭对2-甲基异莰醇(2-MIB)去除效率在60%以上,对土臭素(GSM)去除效率在90%以上,对三卤甲烷吸附效率最高(28%)。尽管加氯会减低活性炭的吸附效率,但是其不影响不同炭型吸附的优劣顺序,木质活性炭和椰壳活性炭Ⅰ的效果依然最佳,煤质活性炭表现较差。将粉末活性炭性质与三氯甲烷、嗅味物质的去除性能进行相关性分析发现,平均孔径、碘值、亚甲基蓝值和总孔容积的相关性较为显著,平均孔径的相关系数最高,在比选优质粉末活性炭时可以将平均孔径作为重要参考因素。

上海市属给水厂青草沙与黄浦江上游原水水源切换工程方案研究

黄浦江上游原水引水系统是上海市市属各给水厂的常用水源,根据长江口青草沙原水工程方案,黄浦江上游原水引水设施(包括管渠和提升设施)通过改造后,将成为长江口青草沙原水系统的一部分,并保留原黄浦江上游原水引水系统的全部功能,两个原水系统可相互切换,青草沙原水系统是常用水源,黄浦江原水系统作为备用水源。在工程方案研究和设计中,对两大水源的切换方案进行了论证,提出了基本不采用就地原水,分步切换,分步改造,确保各水厂原水水量和水质的切换方案。此外,还对切换方案的关键步骤和框架进行了较为深入的分析,为工程实施提供了决策依据,且为青草沙原水系统调试运行提供了指导性意见。

上海市水源地管理与原水系统保障实践

受上游来水、海水上溯及开敞式多功能水域等影响,青草沙、陈行和金泽三大水源地存在富营养化、咸潮入侵及突发性水污染事故的风险。经过不断探索实践,在日常运营管理中形成了一系列水源地和原水水质保障措施,主要包括建立水质、水文气象和生态全方位监测网络,实施水力调控、物理拦截、非经典生物操纵、应急加药和水生植物管控等措施,应用咸潮监测、预报、水库蓄水和应急调度等手段,建设围油栏、开展水源地应急联动及加强与行业、流域管理部门联络等方式,使三大水源地在保障供水水量、稳定供水水质和优化生态环境方面取得了较好的成效。

浅谈次氯酸钠投加系统在原水中的应用

介绍了青草沙系统次氯酸钠投加装置的设备参数,同时也分析了投加系统管道排气及管道结垢问题的解决方法、安全管理制度。为投加系统的安全运行提供保障,从而保证水厂出水的水质。

综合水质指数法在上海水源水库水质评价中的应用

针对现有综合污染指数法在水源地水质评价中未考虑指标权重的情况,本文利用3类(水源受污染程度、藻类及典型致嗅物质、一般水质情况)共15项水质指标,将改进的综合水质指数(CWQI)法应用于上海市水源水库水质分析及评价。结果表明:(1)该水源水库2018年—2021年输水口水质整体趋好,但受来水水质波动性大的影响,2021年输水口CWQI变幅大于2018年—2020年;(2)2018年—2021年输水口较取水口CWQI中位值下降率分别为37%、46%、48%、45%,表明该水源水库对水质改善具有显著效果,库区水体自净能力强;(3)取水口和输水口CWQI存在明显的四季变化趋势,CWQI的夏秋季变幅显著大于冬春季,且取水口和输水口水质冬春季均明显优于夏秋季,库区对水质的改善率呈现冬季>夏季>秋季>春季的变化趋势。

上海市原水管道爆管破坏的原因分析

针对上海市原水管道发生爆管现象进行原因分析,通过资料收集整理得出违章堆土、温度应力和焊缝质量是原水管道爆管的三个主要原因,进而通过有限元进行了模拟计算,得到的计算结果与事实相符合。

大型原水泵站测试及运行节能优化应用研究

根据大型原水泵站现场测试的真实性能曲线和对历史运行数据分析生成的性能曲线,对现有泵站组合运行的优化进行计算分析,找出原水泵站入口水位和供水量两个主要变量的改变,掌握泵站节能运行方案的改变和能耗的变化规律,利用历史运行方案量化能耗,协助调度部门制定能耗计划和节能运行方案。

变电站数字孪生系统在大型原水泵站的应用探究

随着上海城市发展及人口规模的不断扩大,城市用水规模日益增加,为满足上海人民用水安全和人们对饮用水水质要求的提高,原水公司通过三大水库,实现了“两江并举、集中取水、水库供水、一网调度”的原水供应格局。然而原水泵站作为供水系统的心脏,一旦发生故障后果不堪设想,保障变电站可靠供电是提高泵站运行可靠性的重要手段。变电站数字孪生系统是一种基于虚拟现实和人工智能技术的模拟系统,它能够模拟实际变电站的运行和性能。建设泵站变电数字孪生系统可以帮助运行人员熟悉现场设备、事故处置过程等,切实提高变电站运行水平。

芸苔素内酯浸泡处理对苦草生长的影响

在水生态修复工程中,移栽后的苦草(Vallisneria natans(Lour.)Hara)往往存在生长状况不佳、适应期长等问题。现有报道表明,芸苔素内酯在促进植物生长代谢方面具有显著效果。该研究尝试采用浸泡预处理方式,研究不同浓度(0、0.25、0.5、1、2和4 mg/L)和浸泡时间(10、20和40 min)芸苔素内酯对苦草生长的影响。结果表明:经芸苔素内酯预处理后的苦草,其生物量、株高、叶片数、分蘖数及叶绿素等指标均有不同程度提升,且表现为浸泡浓度的影响大于浸泡时间。3种浸泡时间下,苦草的生物量均在0.5 mg/L出现最大值,其中浸泡10 min的促进效果最优;从株高指标来看,浸泡时间为10 min时,浓度为0.25~2 mg/L的芸苔素内酯对苦草株高均有显著促进效果(P<0.05);从叶绿素指标来看,芸苔素内酯浓度为0.5~1 mg/L,浸泡10 min对叶绿素a、叶绿素b含量促进效果最好。基于实验数据,考虑到经济和时间成本,建议苦草移栽前用浓度为0.5 mg/L的芸苔素内酯浸泡10 min,可有效改善苦草定植问题。研究可为水环境中沉水植物的快速恢复提供理论参考。

粉末活性炭应急处理原水中镉突发污染的研究

以黄浦江上游水源地取水口突发镉污染为背景,研究了粉末活性炭(PAC)吸附技术对镉污染源水的应急处理效果。小试考察了PAC投加量、吸附时间对吸附消减镉效果的影响,同时模拟上海松浦原水厂工艺进行中试研究,探寻了PAC吸附对突发镉污染源水的实际处理效能。小试结果表明,PAC对低超标倍数的镉突发污染的去除率随投加量的增大显著提高,而针对高含量的镉突发污染,则处理能力有限。中试结果表明,针对超标5倍的镉突发污染,投加40 mg.L-1的PAC,可处理至超标2倍以内;镉分别超标10倍、50倍和100倍时,投加50 mg.L-1的PAC,去除率分别为58%、38%和41%,出水镉含量超标约为5倍、31倍和60倍。可为可能突发的镉污染事故应急处理提供技术支持。

顶空固相微萃取-气质联用法测定水中4种痕量环状缩醛类异嗅物质

文章采用顶空固相微萃取-气质联用技术,建立了水中2,2-二甲基-1,3-二氧环戊烷(22-DMD)、2-乙基-4-甲基1,3-二氧戊环(2-EMD)、2-乙基-2-甲基-1,3-二氧戊环(2E2MD)、2-乙基-5,5-二甲基-1,3-二氧杂环乙烷(2-EDD)4种痕量环状缩醛类异嗅物质的检测方法。方法中固相微萃取前处理过程使用85μm Carboxen/PDMS萃取纤维,萃取温度为60℃,萃取时间为25 min,盐析剂氯化钠添加的质量分数为20%,色谱分离过程使用Agilent DB-5MS气相色谱柱(60 m×0.25 mm×1.00μm),内标物使用2-异丁基-3-甲氧基吡嗪。22-DMD、顺式2-EMD、反式2-EMD、2E2MD、2-EDD的方法检出限分别为1.6、0.6、0.5、1.0、0.3 ng/L,纯水、水源水、水厂出厂水和管网水平行加标样品中4种环状缩醛类物质的相对标准偏差为1.6%~8.6%,加标回收率为94%~117%,方法特性指标均满足水中痕量环状缩醛类异嗅物质的测定需要。

长距离与原水管道并行的地铁盾构隧道施工及监测

介绍了上海轨道交通8号线长距离并行1800mm原水钢管的施工保护技术措施和变形监测的成功案例。该案例获得了近200m长、近距离并行盾构隧道施工时的原水管道变形规律,为今后类似工程的施工提供了可借鉴的施工参数和管理经验。

顶空固相微萃取-气质联用法测定水中2种环状缩醛、2-甲基异莰醇和土臭素

随着新国标背景下对饮用水的嗅味物质要求越来越高,文章采用顶空固相微萃取(HS-SPME Fiber)技术,建立了一种快速测定水中2-乙基-4-甲基-1,3-二氧戊环(2-EMD)、2-乙基-5,5-二甲基-1,3-二氧六环(2-EDD)、2-甲基异莰醇(2-MIB)、土臭素(GSM)的方法,重点针对离子浓度、孵化时间、振摇速率、萃取温度、萃取时间等影响因素进行了优化。优化后的条件为:DB-5 ms(30 m×0.25 mm×1.0μm)气相色谱柱,50/30μm DVB/CAR/PDMS纤维,氯化钠添加质量分数为20%,萃取温度为50℃,孵化时间为5 min,萃取时间为25 min,振摇速率为450 r/min,在250℃下解吸5 min后进入气相色谱质谱联用仪进行分析。该方法测得的4种化合物线性较好(r>0.995),相对标准偏差为0.6%~4.5%,加标回收率为92.7%~108.8%,方法检出限为0.7~1.6 ng/L。该方法可满足地表水样中嗅味物质的测定需要。

基于改进变分模态分解的供水管道单测点泄漏检测定位方法

为克服传统负压波技术用于供水管道泄漏检测定位时,只能对2个传感器之间的管段进行检测与定位的不足,将压缩波和流体波引入检测和定位过程中,同时为了提升漏点定位精度,提出一种基于变分模态分解和Teager能量算子相结合的泄漏初始时刻计算方法。该方法首先采用VMD将被测信号分解为多个IMF,再将各个IMF和参考信号进行互相关处理和均方差计算,建立目标函数;然后通过设定阈值剔除大部分噪声,并对经过初步去噪后的信号所对应的模态分量进行重构,最终实现信号降噪。为验证该方法的有效性,对不同材质的管道进行泄漏工况模拟仿真,其结果表明:该方法对泄漏初始时刻计算误差较小,漏点定位精度较高;对PVC管泄漏定位的相对误差为0.49%,对钢管泄漏定位的相对误差为0.14%。

基于BIM技术的数字化运维管理在大型枢纽泵站中的探索和应用

大型枢纽泵站在智慧运维管理过程中存在诸多问题和盲区,通过BIM技术开发适用于枢纽泵站运维管理的信息化平台。通过对设备设施监控平台进行三维信息化升级,进行生产数据整合,实现三维数字化运行工况分析和监控管理,对设备运行管理进行智能化分析,给出最优运行方案,并通过可视化的方式进行生产数据显示、工艺流程展示。同时对运维人员、设备设施状态进行全方位管控,从而实现枢纽泵站的智慧管理和运维。

粉末活性炭强化常规处理黄浦江原水的研究

分别在小试和中试条件下,研究了煤质炭、杏壳炭和椰壳炭对黄浦江原水中CODMn、TOC和UV254的去除效果。由于黄浦江原水中的有机物主要是小分子质量的有机物,3种粉末活性炭(PAC)对CODMn、TOC和UV254的去除效果并不十分理想。在中试条件下,当PAC投量为5～30mg/L时,经混凝沉淀后,沉淀水中的CODMn浓度基本在3.0mg/L左右;沉淀水中的TOC浓度均低于5.0mg/L,对TOC的去除率为21.34%～44.78%;3种PAC对UV254的去除效果差别较明显,去除效果由好到差依次是杏壳炭、椰壳炭、煤质炭。PAC的有效作用时间段为开始投加至沉淀结束,对滤后水没有影响。

上海青草沙水库表层沉积物重金属含量水平及其生态风险评价

采集青草沙水库上游水闸、垦区南北水道、库中以及库尾5个代表性区域的30个表层沉积物样品,分析了沉积物中7种重金属(Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、As和Hg)含量和赋存形态,并评价了其潜在生态风险.结果显示,青草沙水库中部表层沉积物的重金属含量相对较高,而垦区南北水道附近重金属含量最低.表层沉积物重金属以残渣态为主,可交换态含量低.基于重金属污染的生态风险评价可知,水库表层沉积物的潜在生态风险指数值(ERI)介于55~113,属于低风险或不具潜在生态风险水平,其中上游水闸附近的生态风险相对最高,而南北水道和库尾附近的生态风险最低.

上海金泽水库典型挺水植物碳、氮、磷化学计量特征的季节变化

为探究不同水生植物碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量比随季节的变化特征,本研究以上海金泽水库库区四种典型挺水植物旱伞草(Cyperus alternifolius),芦苇(Phragmites australis),千屈菜(Lythrum salicaria),水葱(Scirpus validus)为例,开展了季节性取样及室内分析,结果显示:(1)四种植物碳氮磷含量的变化规律不同。其中,对于植物碳含量,旱伞草和芦苇均无显著差异,千屈菜和水葱仅在冬季显著降低。对于植物氮含量,除旱伞草外,其他植物均在春季生长初期显著降低,在夏季生长旺盛时期显著升高,而旱伞草四季无显著差异。对于植物磷含量,水葱在四季均无显著差异,芦苇和千屈菜在冬季植物休眠期显著降低,旱伞草和芦苇磷含量在夏季显著降低。(2)四种植物C/N/P的季节性变化特征不同。其中,旱伞草C/N四季间无显著差异,其他3种植物C/N在春季生长初期显著升高;在C/P方面,水葱四季间无显著差异,芦苇和千屈菜在春季显著降低,旱伞草和芦苇C/P在夏季显著升高;常绿植物旱伞草N/P在四季无显著差异,其他3种植物N/P均在冬季生物量低时显著升高,春季N/P显著降低,而夏季生物量增长时N/P显著升高。(3)季节变化对四种植物C、P、N/P的影响远大于物种差异的影响,而植物N、C/N、C/P受物种差异的影响程度略大于季节变化。(4)四种植物C/N和C/P分别与N和P呈显著负相关,表明植物C/N和C/P分别受N和P主导;植物C与N、P二者在夏、秋季均无显著相关性,表明起支撑作用的C元素在夏、秋季独立于起生化作用的N、P元素;而营养元素N、P二者含量仅在植物生长的春、夏季显著相关。综上所述,不同植物碳氮磷含量及其化学计量比的季节变化特征不尽相同。今后的研究,可结合相关的生境因子,更好地探究其变化的内在机理。