目前，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來越多的有機(jī)污染物被排入水源水體，城市供水水質(zhì)日趨下降。與此同時，生產(chǎn)、生活對水質(zhì)的要求卻日益提高。因此，城市發(fā)展與供水水質(zhì)之間的矛盾日漸尖銳，提高水質(zhì)、保障城市供水可持續(xù)發(fā)展已成為現(xiàn)代城市亟待解決的問題。

        1.微污染水源水質(zhì)狀況分析

　　H城市位于中國南部，供水水源主要依靠本地區(qū)中小型水庫和境外引水工程。監(jiān)測資料顯示其水源水中：
　　
        ①超標(biāo)項目與超標(biāo)率逐年增加?？偟?00％超標(biāo)，氨氮、大腸菌群、總磷的超標(biāo)率均大于80％，亞硝酸鹽、高錳酸鉀指數(shù)、溶解氧、生化需氧量和揮發(fā)酚也有超標(biāo)測值出現(xiàn)，水質(zhì)有明顯變壞趨勢。但一些重金屬如銅、鉛、鎘、六價鉻以及氰化物、硝酸鹽氮濃度較低，基本沒有出現(xiàn)超標(biāo)測值。這說明水源水體內(nèi)主要受到生活型污水的污染。

　?、谒|(zhì)超標(biāo)幅度居高不下。在15項評價水質(zhì)的主要指標(biāo)中，大多數(shù)項目年均測值逐年上升。總氮、總磷、氨氮、石油類和生化需氧量超標(biāo)明顯，水體的溶解氧下降至標(biāo)準(zhǔn)值以下，特別是近年來氨氮月月超標(biāo)，且超標(biāo)倍數(shù)較高。

　?、鬯w中藻類平均數(shù)量呈上升趨勢，浮游植物生物量年均值大大超過富營養(yǎng)型指標(biāo)10↑6個／升，且優(yōu)勢種為富營養(yǎng)化指示種，素衣藻、小球藻、葉綠素a的含量逐年增高，水源水體已明顯呈富營養(yǎng)化狀態(tài)。

　?、芩w污染負(fù)荷日漸加重。

　?、菥C合污染指數(shù)P↓i逐年增大。

　　上述情況表明：由于受到生活型污水污染，H城市的水源水質(zhì)已呈明顯微污染狀態(tài)，原水水質(zhì)狀況很難令人滿意。

        2.水廠凈水工藝與自來水水質(zhì)評價

        2.1主要水廠工藝流程介紹
　　
        從80年代初到現(xiàn)在，H城市的自來水廠凈水工藝主要經(jīng)歷了兩個發(fā)展階段。最初水源水質(zhì)良好，水廠多采用“混凝→（直接）過濾”或傳統(tǒng)處理工藝流程；后來隨著城市發(fā)展，水源水質(zhì)逐漸下降，各水廠基本上改用“預(yù)氯化→傳統(tǒng)處理”工藝流程，僅個別老水廠因受場地限制等原因采用“預(yù)氯化→混凝→（直接）過濾”工藝流程。

        2.2自來水水質(zhì)狀況

        2.2.1常規(guī)監(jiān)測結(jié)果分析

　　有關(guān)監(jiān)測資料表明：

　?、僮詠硭鰪S水、管網(wǎng)水經(jīng)常于春末夏初、夏秋之交出現(xiàn)明顯異味（泥腥味）。

　?、谂c國家城市供水行業(yè)2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃提出的一類供水企業(yè)水質(zhì)目標(biāo)相比（NH4↑＋－N≤0.5mg／L，NO2↑-－N≤0.1mg／L），H城市出廠水氨氮基本上全年月份超標(biāo)，管網(wǎng)水氨氮超標(biāo)率也很高；若投氯量大，出廠水亞硝酸鹽氮一般不超標(biāo)，而管網(wǎng)水在每年的春末夏初、夏秋之交水溫較高情況下經(jīng)常性超標(biāo)。

　?、鄞耗┫某?、夏秋之交自來水廠氯耗季節(jié)性猛增（2－3倍）。

        2.2.2特殊水質(zhì)分析

　　為了更加全面地了解城市微污染水供水水質(zhì)狀況，更深層次地評價現(xiàn)有凈水工藝水平，研究中選取了以微污染水庫水為原水的A、B兩水廠進(jìn)行了詳細(xì)的特殊水質(zhì)檢測與分析。有關(guān)檢測與分析項目包括：色譜－質(zhì)譜分析、毒理學(xué)綜合評價、生物穩(wěn)定性的測定及分子量分布規(guī)律分析。

        2.2.2.1采樣點的布置

　　試驗過程中分別選取原水、濾后水（停預(yù)氯化）、出廠水和管網(wǎng)水作為分析水樣，并在水廠流程中設(shè)置相應(yīng)的采樣點。

        2.2.2.2試驗條件及結(jié)果

　?、偕V－質(zhì)譜分析。試驗采用XAD－2樹脂對水樣進(jìn)行濃縮，有機(jī)物毒性依據(jù)中國預(yù)防醫(yī)學(xué)科學(xué)院提供的化學(xué)物質(zhì)毒性登錄（RTECS）數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索。試驗結(jié)果表明：原水、濾后水、出廠水和管網(wǎng)水中都含有多種有毒有害物質(zhì)。

　?、诙纠韺W(xué)綜合評價。本研究采用Ames試驗結(jié)果作為毒理學(xué)綜合評價指標(biāo)。試驗結(jié)果表明：i）原水中含有較多的移碼型致突變物，達(dá)到了重污染程度，但堿基置換型直接致突變物很少；ii）停預(yù)氯化后的濾后水Ames試驗結(jié)果與原水基本相同，即傳統(tǒng)處理工藝對原水中的致突變物基本不能去除；iii）原水經(jīng)“預(yù)氯化－傳統(tǒng)處理”工藝流程后，水體中的移碼型致突變物和堿基置換型直接致突變物明顯增多，說明受污染的水源水通過“預(yù)氯化－傳統(tǒng)處理”工藝流程后不但不能有效降低水體的致突變活性，反而由于氯化消毒產(chǎn)生的消毒副產(chǎn)物使其致突變活性增強(qiáng)。

　　③生物穩(wěn)定性的測定。本研究以生物可同化有機(jī)碳（AOC）作為衡量水體生物穩(wěn)定性的指標(biāo)。AOC是指可生物降解溶解性有機(jī)碳（BDOC）中轉(zhuǎn)化為細(xì)胞質(zhì)的那部分，它能供給異氧菌營養(yǎng)，從而導(dǎo)致管壁腐蝕、水質(zhì)變壞（色、嗅、濁、味等）。以前，水源水質(zhì)好，有機(jī)物含量極少，出廠水只要維持一定的余氯量，就可防止二次污染與殺菌?，F(xiàn)在水源水質(zhì)惡化，出廠水中有機(jī)物含量增多，如果余氯量不足，細(xì)菌就會繁殖生長，引起二次污染。國內(nèi)外有關(guān)部門研究表明，出廠水中AOC濃度過高將會使大腸桿菌等異養(yǎng)細(xì)菌繁殖和突然暴發(fā)。本研究試驗結(jié)果顯示：i）所選兩水廠原水均具有強(qiáng)烈的生物不穩(wěn)定性；ii）原水經(jīng)“預(yù)氯化－傳統(tǒng)處理”工藝流程后，仍是一種生物不穩(wěn)定的水；iii）管網(wǎng)水AOC值低于出廠水，表明隨著管網(wǎng)的輸送過程，水體中的可生物利用有機(jī)碳逐漸被異氧菌消耗掉。

　?、芊肿恿糠植家?guī)律分析。試驗采用一組超濾膜把原水有機(jī)物按分子量范圍分成六級，通過測定TOC值了解其有機(jī)物分子量分布規(guī)律，對原水中的有機(jī)物進(jìn)行了微觀認(rèn)識。所選兩水廠原水有機(jī)物分子量分布規(guī)律的測定結(jié)果如下表所示：

分子量區(qū)間 區(qū)間有機(jī)物量/總有機(jī)物量（%）
 

　　從以上數(shù)據(jù)可以得出：不同水源水中有機(jī)物分子量分布規(guī)律差別較大。A水廠原水中的有機(jī)物大、中、小分子量均勻分布，其中小于500分子量的略多，占有機(jī)物總量的32.4％；B水廠原水中的有機(jī)物分子量分布比較集中，主要以小分子量有機(jī)物為主，其中分子量小于500的有機(jī)物占有機(jī)物總量的80％以上。

　　2.3水廠凈水工藝與自來水水質(zhì)評價

　　綜合以上分析結(jié)果，不難得出如下結(jié)論：

　?、佻F(xiàn)有自來水廠基本上采用的“預(yù)氯化→傳統(tǒng)處理”工藝流程，不能有效解決水源水中日益突出的氨氮、藻類等污染問題。出廠水、管網(wǎng)水中氨氮、亞硝酸鹽氮等水質(zhì)指標(biāo)經(jīng)常超標(biāo)；春末夏初、夏秋之交自來水廠氯耗出現(xiàn)季節(jié)性猛增（2－3倍），并有明顯異味（泥腥味）。

　　②用“預(yù)氯化－傳統(tǒng)處理”工藝處理微污染的水源水，出廠水中含有多種有毒有害有機(jī)物，致突變活性較原水反而增強(qiáng)，并具有明顯的生物不穩(wěn)定性，從而對居民身體健康構(gòu)成了潛在的威脅。

　?、鄄煌此杏袡C(jī)物分子量分布規(guī)律差別較大，自來水廠應(yīng)針對不同水源水質(zhì)特點選擇與之相適應(yīng)的凈水處理組合工藝，提高水處理效率。

　　3.存在的問題與水質(zhì)改善措施研究

　　3.1存在問題分析

　　由于水源水體受到有機(jī)物污染，水質(zhì)日趨惡化，使得城市微污染水供水水質(zhì)出現(xiàn)多種問題。歸納起來主要表現(xiàn)為以下幾方面：

　?、偎此w發(fā)生富營養(yǎng)化，春末夏初、夏秋之交自來水帶有明顯異味（泥腥味）。

　?、谒此w氨氮含量高，導(dǎo)致自來水廠前加氯量增加，濾池、管網(wǎng)中亞硝化作用現(xiàn)象明顯，出廠水、管網(wǎng)水中氨氮、亞硝酸鹽氮經(jīng)常超標(biāo)。為了控制出廠水中亞硝酸鹽氮含量，自來水廠不得不加大后投氯量。特別是春末夏初、夏秋之交水源水體中氨氮濃度發(fā)生變化，致使自來水廠氯耗發(fā)生季節(jié)性猛增（2－3倍）。

　　③采用“預(yù)氯化－傳統(tǒng)處理”工藝流程，不僅不能有效解決微污染水源中存在的氨氮、藻類等污染問題，反而由于氯消毒產(chǎn)生的消毒副產(chǎn)物使得出廠水的致突變活性增強(qiáng)。

　　④出廠水、管網(wǎng)水呈生物不穩(wěn)定性，容易引起二次污染，“紅蟲”現(xiàn)象時有發(fā)生，對此市民反映強(qiáng)烈。

　　⑤不同水源水中有機(jī)物分子量分布規(guī)律差別較大，而現(xiàn)有各自來水廠的工藝流程基本相同，未能針對各水廠原水水質(zhì)特點真正做到“對癥下藥”，達(dá)到較為理想的處理效果。

　　3.2微污染水源自來水水質(zhì)改善措施

　　針對城市微污染水源水供水過程中出現(xiàn)的水質(zhì)問題，作者認(rèn)為主要應(yīng)從水源保護(hù)、工藝改進(jìn)和監(jiān)督管理三方面著手采取措施進(jìn)行改善。

　　3.2.1水源保護(hù)

　　從前面的分析顯而易見：現(xiàn)有自來水廠基本上采用“預(yù)氯化→傳統(tǒng)處理”工藝流程，此工藝不能有效解決微污染水源水中日益突出的氨氮、藻類等污染問題，反而使出廠水的致突變活性增強(qiáng)。因此，加強(qiáng)水源保護(hù)，防止污染物排入水源水體成為改善城市自來水水質(zhì)的根本途徑。今后可在進(jìn)一步加強(qiáng)水源保護(hù)立法、執(zhí)法、規(guī)劃、市政排污設(shè)施建設(shè)與水源保護(hù)區(qū)的環(huán)境綜合整治等措施基礎(chǔ)上，有針對性地采取有效的工程治理措施。例如，東深供水管理局在深圳水庫進(jìn)水口處建一座400萬噸／日的接觸生物預(yù)處理工程設(shè)施，將在一定程度上使深圳水庫水質(zhì)得到改善。

　　3.2.2工藝改進(jìn)措施討論

　　“預(yù)氯化→傳統(tǒng)處理”工藝流程已不能滿足城市供水行業(yè)技術(shù)進(jìn)步的要求，因而必須對其進(jìn)行強(qiáng)化、改進(jìn)。主要措施有以下兩條途徑。

　?、購?qiáng)化常規(guī)處理工藝，提高出廠水水質(zhì)。具體包括：

　　a.選擇可以替代預(yù)氯化的預(yù)氧化技術(shù)，如采用O3、ClO2、H2O2、KMnO4、高鐵鹽等作為氧化劑，特別是預(yù)加臭氧（O3）。國內(nèi)外有關(guān)研究表明：i）預(yù)加臭氧能夠改善濾后水水質(zhì)。與預(yù)氯化相比，濾后水濁度更低，濾程更長，單位面積濾池周期產(chǎn)水量增加。ii）預(yù)加臭氧能夠有效地去除原水中的三氯甲烷母體物，使濾后水再經(jīng)氯化消毒時的三氯甲烷生成量極微。iii）預(yù)加臭氧除嗅作用明顯，與預(yù)氯化相比，能夠使過濾出水嗅閾值低一個等級。iv）預(yù)加臭氧能夠改變原水中有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)，使短鏈有機(jī)物種類增加，并去除部分有機(jī)物，從而使水中有機(jī)物總量減少。v）加臭氧處理后水體的致突變活性得到顯著改善，Ames試驗結(jié)果為陰性。即采用預(yù)加臭氧方法凈化飲用水安全可靠。vi）若原水中有機(jī)物污染較為嚴(yán)重，則由于加入預(yù)臭氧后改善了有機(jī)物的可生化性，使得在濾池反沖洗不干凈時濾后水中的亞硝酸鹽濃度大幅度升高，因此目前采用的臭氧氧化技術(shù)都是臭氧－生物碳工藝。

　　b.通過優(yōu)化水力混合條件、選擇適宜的混凝劑與助凝劑、調(diào)節(jié)pH值等措施，強(qiáng)化混凝沉淀效果，提高常規(guī)工藝對有機(jī)物和藻類的去除能力。

　　c.采用生物濾池，集生物作用與過濾作用于一體，提高濾池去除氨氮、亞硝酸鹽氮與有機(jī)物的效果。

　?、谝罁?jù)不同水源水質(zhì)特點，如有機(jī)物分子量分布規(guī)律，選擇適宜的優(yōu)化組合工藝流程，提高水處理效率。

　　a.有關(guān)研究結(jié)果認(rèn)為：生物處理可有效去除氨氮和藻類，并且各單元處理工藝去除不同分子量的溶解性有機(jī)物具有明顯互補性：混凝沉淀對分子量大于10000的有機(jī)物基本能夠去除，對3000-10000的有機(jī)物可去除一半左右，而對小于1000的有機(jī)物基本無去除作用；活性炭吸附對分子量大于3000的有機(jī)物基本不能去除，對3000-500之間的有機(jī)物能有效吸附，而對小于500的有機(jī)物由于親水性強(qiáng)難以吸附；生物處理能有效降解分子量小于1000的親水性有機(jī)物，能對分子量在3000-10000之間的有機(jī)物依靠生物膜吸附作用予以去除。因此，對于不同水源水，一旦摸清其中有機(jī)物分子量分布規(guī)律，就可以根據(jù)不同單元處理工藝去除有機(jī)物的互補性選擇與之相適應(yīng)的組合處理工藝，必要時增加其它單元處理措施。

　　b.根據(jù)本研究中對A、B兩水廠原水有機(jī)物分子量分布規(guī)律的測定結(jié)果，可以判斷：i）“預(yù)氯化→傳統(tǒng)處理”工藝流程已不能滿足微污染水源水質(zhì)凈化要求，必須采取措施對其進(jìn)行強(qiáng)化、改進(jìn)；ii）針對A、B兩水廠原水采取生物預(yù)處理措施將會使自來水水質(zhì)在一定程度上得到改善，特別是對于B水廠生物預(yù)處理的效果將更為明顯；iii）在保證生物預(yù)處理和現(xiàn)有常規(guī)處理流程正常運轉(zhuǎn)基礎(chǔ)上，對于A水廠還必須采取其它單元處理技術(shù)對分子量在500－3000之間的有機(jī)物予以去除。

　　3.2.3加強(qiáng)城市供水水質(zhì)監(jiān)督管理

　　監(jiān)督管理在城市供水水質(zhì)保障體系中起著非常重要的作用。以前，人們對水質(zhì)的監(jiān)督管理多著眼于水源和自來水水廠，事實上供水管網(wǎng)中的二次污染已成為影響自來水水質(zhì)的一個重要因素，特別是對于生物不穩(wěn)定的出廠水，大腸桿菌等異氧菌很容易繁殖，甚至發(fā)生突然暴發(fā)。因此，對于微污染水源水必須采取有效措施加強(qiáng)對管網(wǎng)水質(zhì)的監(jiān)督管理，如管網(wǎng)末梢余氯、濁度的在線監(jiān)測，二次水箱的清洗與管理，管網(wǎng)材質(zhì)的選定與施工管理等。唯如此才能真正避免自來水質(zhì)“二次污染”的發(fā)生，從而提高城市供水的安全性。

　　4.建議

　　希望今后能夠在上述工作基礎(chǔ)上繼續(xù)開展以下兩方面工作：

　?、僭谳^長時期內(nèi)對微污染水源水進(jìn)行有機(jī)物分子量分布規(guī)律的測定分析，并進(jìn)一步對其不同水期的情況進(jìn)行跟蹤。

　?、趯m合微污染水源水質(zhì)特點的優(yōu)化組合工藝進(jìn)行試驗運轉(zhuǎn)研究后，及時用于指導(dǎo)現(xiàn)有水廠的改造和新水廠的建設(shè)工作。

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