城市微污染水供水水质特点与存在问题研究

  引言：  目前，随着社会经济的发展，越来越多的有机污染物被排入水源水体，城市供水水质日趋下降。与此同时，生产、生活对水质的要求却日益提高。因此，城市发展与供水水质之间的矛盾日渐尖锐，提高水质、保障城市供水可持续发展已成为现代城市亟待解决的问题。本文针对城市微污染水供水水质特点与存在问题进行讨论，并选择H城市作为代表进行具体分析。
   
   
  1.微污染水源水质状况分析
   
   
  H城市位于中国南部，供水水源主要依靠本地区中小型水库和境外引水工程。监测资料显示其水源水中：
   
  ①超标项目与超标率逐年增加。总氮100％超标，氨氮、大肠菌群、总磷的超标率均大于80％，亚硝酸盐、高锰酸钾指数、溶解氧、生化需氧量和挥发酚也有超标测值出现，水质有明显变坏趋势。但一些重金属如铜、铅、镉、六价铬以及氰化物、硝酸盐氮浓度较低，基本没有出现超标测值。这说明水源水体内主要受到生活型污水的污染。
   
  ②水质超标幅度居高不下。在15项评价水质的主要指标中，大多数项目年均测值逐年上升。总氮、总磷、氨氮、石油类和生化需氧量超标明显，水体的溶解氧下降至标准值以下，特别是近年来氨氮月月超标，且超标倍数较高。
   
  ③水体中藻类平均数量呈上升趋势，浮游植物生物量年均值大大超过富营养型指标10↑6个／升，且优势种为富营养化指示种，素衣藻、小球藻、叶绿素a的含量逐年增高，水源水体已明显呈富营养化状态。
   
  ④水体污染负荷日渐加重。
   
  ⑤综合污染指数P↓i逐年增大。
   
  上述情况表明：由于受到生活型污水污染，H城市的水源水质已呈明显微污染状态，原水水质状况很难令人满意。
   
   
  2.水厂净水工艺与自来水水质评价
   
   
  2.1主要水厂工艺流程介绍
   
  从80年代初到现在，H城市的自来水厂净水工艺主要经历了两个发展阶段。最初水源水质良好，水厂多采用“混凝→（直接）过滤”或传统处理工艺流程；后来随着城市发展，水源水质逐渐下降，各水厂基本上改用“预氯化→传统处理”工艺流程，仅个别老水厂因受场地限制等原因采用“预氯化→混凝→（直接）过滤”工艺流程。H城市现有各水厂的工艺流程主要分为以下五类：
   
   
   
   
  2.2自来水水质状况
   
  2.2.1常规监测结果分析
   
  有关监测资料表明：
   
  ①自来水出厂水、管网水经常于春末夏初、夏秋之交出现明显异味（泥腥味）。
   
  ②与国家城市供水行业2000年技术进步发展规划提出的一类供水企业水质目标相比（NH4↑＋－N≤0.5mg／L，NO2↑-－N≤0.1mg／L），H城市出厂水氨氮基本上全年月份超标，管网水氨氮超标率也很高；若投氯量大，出厂水亚硝酸盐氮一般不超标，而管网水在每年的春末夏初、夏秋之交水温较高情况下经常性超标。
   
  ③春末夏初、夏秋之交自来水厂氯耗季节性猛增（2－3倍）。
   
  2.2.2特殊水质分析
   
  为了更加全面地了解城市微污染水供水水质状况，更深层次地评价现有净水工艺水平，研究中选取了以微污染水库水为原水的A、B两水厂进行了详细的特殊水质检测与分析。有关检测与分析项目包括：色谱－质谱分析、毒理学综合评价、生物稳定性的测定及分子量分布规律分析。
   
  2.2.2.1采样点的布置
   
  试验过程中分别选取原水、滤后水（停预氯化）、出厂水和管网水作为分析水样，并在水厂流程中设置相应的采样点。
   
  2.2.2.2试验条件及结果
   
  ①色谱－质谱分析。试验采用XAD－2树脂对水样进行浓缩，有机物毒性依据中国预防医学科学院提供的化学物质毒性登录（RTECS）数据库进行检索。试验结果表明：原水、滤后水、出厂水和管网水中都含有多种有毒有害物质。
   
  ②毒理学综合评价。本研究采用Ames试验结果作为毒理学综合评价指标。试验结果表明：i）原水中含有较多的移码型致突变物，达到了重污染程度，但碱基置换型直接致突变物很少；ii）停预氯化后的滤后水Ames试验结果与原水基本相同，即传统处理工艺对原水中的致突变物基本不能去除；iii）原水经“预氯化－传统处理”工艺流程后，水体中的移码型致突变物和碱基置换型直接致突变物明显增多，说明受污染的水源水通过“预氯化－传统处理”工艺流程后不但不能有效降低水体的致突变活性，反而由于氯化消毒产生的消毒副产物使其致突变活性增强。
  
   
  ③生物稳定性的测定。本研究以生物可同化有机碳（AOC）作为衡量水体生物稳定性的指标。AOC是指可生物降解溶解性有机碳（BDOC）中转化为细胞质的那部分，它能供给异氧菌营养，从而导致管壁腐蚀、水质变坏（色、嗅、浊、味等）。以前，水源水质好，有机物含量极少，出厂水只要维持一定的余氯量，就可防止二次污染与杀菌。现在水源水质恶化，出厂水中有机物含量增多，如果余氯量不足，细菌就会繁殖生长，引起二次污染。国内外有关部门研究表明，出厂水中AOC浓度过高将会使大肠杆菌等异养细菌繁殖和突然暴发。本研究试验结果显示：i）所选两水厂原水均具有强烈的生物不稳定性；ii）原水经“预氯化－传统处理”工艺流程后，仍是一种生物不稳定的水；iii）管网水AOC值低于出厂水，表明随着管网的输送过程，水体中的可生物利用有机碳逐渐被异氧菌消耗掉。
   
  ④分子量分布规律分析。试验采用一组超滤膜把原水有机物按分子量范围分成六级，通过测定TOC值了解其有机物分子量分布规律，对原水中的有机物进行了微观认识。所选两水厂原水有机物分子量分布规律的测定结果如下表所示：
   
   
  分子量区间 区间有机物量/总有机物量（%）A水厂原水  
  B水厂原水

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