大庆油田生活饮用水深度处理及分质供水工程规划及设计特点

1 前言
大庆油田地处祖国的东北部，是举世文明的石油城，该油田现有职工28万多人，住宅区人口60多万，分别居住在横向约60公里、纵向约200公里的10个油区内。90年代之前，根据油田生产的需要，居住区大都以厂（矿）为单位分散建设，进入90年代后，居住区开始向集中化发展，形成了以让胡路和乘风庄为中心的集中城市规划区，该两区现有人口40余万人。
大庆油田地区气温变化幅度较大，最低气温为-39.3℃，最高气温为38.3℃，年平均气温为3.2℃，平均冻土深度为2.1m。
大庆油田居民生活用水水源共有14个，其中地下水源12个，地面水源2个。根据原油田生产的需要，民用管网和工业管网没有分开建设，没能实现民用和工业分质供水。以上水源输水管道基本上互相连通，部分居住区用水实际上是两个或几个水源的混合水。这些水源出水按照现行的国家《生活饮用水卫生标准》完全达标，但由于历史和经济的原因，多年来陆续建设的输水管道和二次供水系统标准低，腐蚀产物对水质造成了二次污染，影响了居民生活饮用水的质量，同时由于部分地下水源总溶解性固体和硬度偏高，使饮水水质口感较差。随着油田的发展和人民生活水平的提高，居民对生活质量的要求层次也逐渐在提高，改善现有的饮用水水质，渴望喝上优质饮用水的愿望越来越强烈。为此，经有关专家论证和局领导决定，在全油田开始实施大面积的生活饮用水深度处理及分质供水工程。该工程总规划建站28座，服务人口近70万人，目前已建站19座，服务人口43万人。
2 实施方案
1996年，大庆油田组成了饮用水深度处理工程调研组，对大庆地区的水源水质状况、当时国内流行的纯净水工程实施范围、采用的处理工艺及供水方式等进行了综合的考察，同时结合收集到的国内外有关营养学和流行病学等方面的资料进行水质标准的确定。经过半年多的反复总结和论证，我们认为水质深度处理的主要目的是去除水中有机和无机污染物，又保留适量的对人体有益的常量和微量元素。为了区别于当时全国流行的纯净水，我们称之于优质饮用水。最后，结合水质标准和大庆油田居住区现状确定了如下所述的处理工艺和实施方案。
2.1 水质标准
2000年3月1日以前，国家尚未颁布《饮用净水水质标准》，只有适用于自来水的《生活饮用水卫生标准》（GB5749-85），而该标准是根据中国的国情而制定的，指标数只有35项，其中有机污染指标只有7项，与发达国家的饮用水水质标准还有一定的差距。结合我国各江、河、湖、泊等水系污染的实际情况，参照美国、日本、欧共体等发达国家的饮用水水质标准，在我国的饮用水深度处理中适当增加一些有机污染控制指标是必要的。由此在1996年该工程的方案论证中我们确定了以国家《城市供水行业2000年技术进步发展规划》中确定的第一类水司88项指标标准作为大庆油田的生活饮用水深度处理工程水质的执行标准，并对其中的总溶解性固体含量和硬度等部分指标进行了调整。2000年3月1日，国家建设部发布了《饮用净水水质标准》CJ94-1999，对比之下，处理后的水质不仅在执行标准的同类指标上完全符合该标准，在指标数量上也比其多了49项。根据所执行的标准，1997年新建了化验室，配置了与标准配套的化验设备。
2.2 实施方案
经过调研和结合大庆油田居住区部分集中、大部分散、已建的居住区多，新建的居住区少和楼型多的特点，初步确定了实施居民生活饮用和生活其它用水分质供水的三个方案。
方案一：集中建站，桶装车送方案。
针对完全分散的居住区，集中建深度处理站，在处理站装桶后送至净水屋或用户，用户以桶换桶。
方案二：分散建站，管道输送至用户方案。
针对完全集中的大型居住区，分散建深度处理站，处理后的水另建管道输送至用户。
方案三：集中建站，管道输送和桶装车送结合方案。
针对既有相对集中的中型居住区，周围又有分散居住的现状，在集中的居住区建深度处理站，另建管道输送至用户，周围分散的居住区实施桶装车送。
上述三个方案在大庆油田都实施了，根据各居住区现状，确定在让、乘城市规划集中居住区（高层除外）采用方案二；针对在周围各厂（或公司）等既有集中、又有分散居住区，采用方案三，即厂部（或公司）所在中心居住区管道输送，所属各矿点居住区桶装车送；对于让、乘集中居住区的高层和平房住宅以及公建区，采用方案一。
2.3 人均用水量标准
由于优质饮用水仅供居民直接饮用，其它生活用水还是依靠现有自来水，通过调查确定优质饮用水人均用水量标准为3L/人·d。
3 水源及处理工艺
3.1 水源及水质
在让、乘集中居住区优化出3个地下水源，即前进水源，西二水源和独立屯水源，其它各采油厂等分散居住区，就近引入各水源。上述水源管道出水水质虽然符合我国现行的《生活饮用水卫生标准》，但在国家《饮用冷水水质标准》发布之前，与美国、日本、欧共体等发达国家的饮用水水质标准对比，总溶解性固体和硬度等对应的指标还偏高，因此在处理流程中采用了部分除盐措施。
3.2 处理工艺
工艺流程的主流程为三段流程，即微滤→臭氧—生物活性碳→超滤与反渗透比例勾兑。辅助流程包括臭氧发生、投加和自毁系统；微絮凝剂投加系统；各处理装置的清洗、再生及配套系统，详见附图一。其主要特点如下：
3.2.1 在微滤前采用投加微絮凝剂技术，以确保微滤膜的使用寿命。
3.2.2 采用碘值高的活性碳，可有效除臭、去色、脱氧、去除有机污染物、重金属、细菌、病毒和放射性物质。
3.2.3 采用国际先进的臭氧—生物活性炭技术，可有效地去除水中的有机污染物。投加臭氧的目的是利用臭氧的强氧化能力使水中有机污染物由大分子变成小分子，使活性炭的吸附性能得到改善，微生物的活性得到增强，从而使活性炭去污染能力得到强化，活性炭的使用寿命也相应延长，同时向终端水罐投加臭氧对出水起到保安消毒作用。
3.2.4 超滤出水和反渗透出水比例勾兑，可有效地支除活性炭出水中的细菌、病毒和悬浮固体，起到最后把关的作用。同时还可以降低出水的总溶解性固体和硬度，确保处理后的水不改变相对于源水中的离子的比例关系。
3.2.5 经净化处理后的水既清洁又健康；既可以从龙头取水直饮，又可以通过饮用机冷饮或热饮，口感纯正，使用方便。
3.2.6 采用集散型控制方式，各单元自成系统，全自动运行，系统通过各储罐液位联锁运行，可以消除人为因素的干扰，以确保出水水质达标。
4 管网设计。
管网投资占工程总投资的2/3，是工程的重要环节。一个站供几个居住小区，应进行多方案比选，优化设计，以达到技术可行，经济合理。经过比较，在我们设计中采取一个站服务2—3个居住小区，每个居住小区的管网自成系统，由处理站单独供水。
4.1 室外管网设计
4.1.1 敷设方式
居住区内有许多花、草、树木及道路、广场等，在居住区内敷设深度水管道既要减少破坏及修复量，也要尽量减少管道的敷设长度。我们采用是技状敷设方式，深度水管道应尽量与已建采暖管道同沟敷设，以减少管道的埋深以及由于地下水位高而增加的施工难度。通过两年多的运行和检测，用户终端出水水质完全达到了所执行的标准。
4.1.2　埋深及保温
埋深分两种情况，第一种埋深为冻层以下，第二种是与已建采暖回水管道同沟敷设，该种敷设方式既要防冻又要防止水温升高，我们采取的措施是先对深度水管道单独保温，然后用保温被把深度水管道与采暖回水管道包在一起。通过两年多的运行情况看，效果良好。
4.1.3 管道进户
新建住宅区深度水管道与自来水管道同沟敷设，一同进户，施工比较方便。已建住宅区管道进户比较困难，应尽量减少破坏及修复量。为了避免砸毛石基础，我们采取的措施是走住宅楼已建采暖沟进户。由于采暖管沟比较浅，因此需对从埋深冰冻层下至采暖管沟的立管段进行保温，同时要采取措施，防止保温层进水，在保温层的端部加止水帽。
4.1.4 管材
目前，我国使用的与饮用水接触的管材有镀锌钢管、不锈钢管、玻璃钢内衬不锈钢管、铝塑复合管、PEX管、硬聚氯乙烯管、紫铜管等，我们选用管材的卫生依据是中华人民共和国建设部、卫生部联合发布的第53号令《生活饮用水卫生监督管理办法》。1997和1998年采用的是不锈钢管，1999年大部分采用的是不锈钢管，部分输水干线上试用了玻璃内衬不锈钢复合管。
4.1.5 管径及流速
根据对居民用水高峰的跟踪，通过供水曲线，原最大时变化系数取Kh=2.5，目前修正为Kh=3.0，再根据入均用水量标准3L/（人·d），一般进楼区的干管管径为DN40，楼前的支干管管径为DN25，单元进户管管径为DN15，流速控制在0.3L/s—0.8L/s之间。
4.1.6 污染预防
4.1.6.1 站内通过外输泵的变频和回流控制管网的压力，避免夜间居民不用水时管网送气而造成污染。
4.1.6.2 管道焊接设计为亚弧焊，阀门尽量少设，减少泄露点。
4.1.6.3 定期对管网进行清洗、消毒、置换。
4.2 室内管道设计
4.2.1 敷设方式
室内深度水管道从室内采暖沟就近引入厨房后，向上敷设立管，实行下行上给式供水方式。
4.2.2 管材
1997年和1998年全部采用的是不锈钢管，1999年试用了一部分高密度聚乙烯管，该管从总体造价上是不锈钢管的1/3，施工维修比较方便，效果良好。

　　4.2.3 水费和用户终端
根据三年来总的经济分析，管道输送至用户的水费是0.07元/（升·水）；装桶送至用户的，水费是0.18元/（升·水）；根据平均每户3.5人、管网输送人均用水量标准3L/（人·d）和装桶输送人均用水量标准2L/（人·d）的计算，一户平均一个月的水费分别为22元和38.4元，做为大部分家庭，该费用都是可以承担的。
4.2.3.2 用户终端
用户终端主要由水表、鹅颈龙头及各连接件组成。水表采用的是英国ABB公司的容积式肯特表，该表的计量精度大大高于国内同类水表。水表通过1.2m长的软管与鹅颈龙头连接，用户可以拿着鹅颈龙头在1.2m半径内任何一个地方取水。用户终端上的各连接件和立管上的连接件大都采用卡套连接方式，方便施工和管理维修。
5 结论
大庆油田生活饮用水深度处理工程是僵饮用水深度和分质供水工程中实施较早和最广泛的工程，该工作从方案上、设计上、施工上和管理上都精心论证、严格把关、连贯运行，形成了很多可借鉴的经验，完全达到了各项指标要求，目前已基本形成了有代表性的工程。该工程的实施，改善了大庆油田居民的饮用水水质，提高了居民的生活质量，具有广泛的社会效益。深受大庆油田居民的支持和好评，随着工程的深入，我们将在实践中不断总结，与有关学者和专家进行探索，结合各地区的特点进行广泛交流与合作，为推进我国居民生活饮用水深度处理及分质供水的广泛实施做出贡献。