水厂净水工艺与自来水水质评价

　　①现有自来水厂基本上采用的“预氯化→传统处理”工艺流程，不能有效解决水源水中日益突出的氨氮、藻类等污染问题。出厂水、管网水中氨氮、亚硝酸盐氮等水质指标经常超标；春末夏初、夏秋之交自来水厂氯耗出现季节性猛增（2－3倍），并有明显异味（泥腥味）。
　　②用“预氯化－传统处理”工艺处理微污染的水源水，出厂水中含有多种有毒有害有机物，致突变活性较原水反而增强，并具有明显的生物不稳定性，从而对居民身体健康构成了潜在的威胁。
　　③不同水源水中有机物分子量分布规律差别较大，自来水厂应针对不同水源水质特点选择与之相适应的净水处理组合工艺，提高水处理效率。
　　由于水源水体受到有机物污染，水质日趋恶化，使得城市微污染水供水水质出现多种问题。归纳起来主要表现为以下几方面：
　　①水源水体发生富营养化，春末夏初、夏秋之交自来水带有明显异味（泥腥味）。
　　②水源水体氨氮含量高，导致自来水厂前加氯量增加，滤池、管网中亚硝化作用现象明显，出厂水、管网水中氨氮、亚硝酸盐氮经常超标。为了控制出厂水中亚硝酸盐氮含量，自来水厂不得不加大后投氯量。特别是春末夏初、夏秋之交水源水体中氨氮浓度发生变化，致使自来水厂氯耗发生季节性猛增（2－3倍）。
　　③采用“预氯化－传统处理”工艺流程，不仅不能有效解决微污染水源中存在的氨氮、藻类等污染问题，反而由于氯消毒产生的消毒副产物使得出厂水的致突变活性增强。
　　④出厂水、管网水呈生物不稳定性，容易引起二次污染，“红虫”现象时有发生，对此市民反映强烈。
　　⑤不同水源水中有机物分子量分布规律差别较大，而现有各自来水厂的工艺流程基本相同，未能针对各水厂原水水质特点真正做到“对症下药”，达到较为理想的处理效果。
　　针对城市微污染水源水供水过程中出现的水质问题，作者认为主要应从水源保护、工艺改进和监督管理三方面着手采取措施进行改善。
　　从前面的分析显而易见：现有自来水厂基本上采用“预氯化→传统处理”工艺流程，此工艺不能有效解决微污染水源水中日益突出的氨氮、藻类等污染问题，反而使出厂水的致突变活性增强。因此，加强水源保护，防止污染物排入水源水体成为改善城市自来水水质的根本途径。今后可在进一步加强水源保护立法、执法、规划、市政排污设施建设与水源保护区的环境综合整治等措施基础上，有针对性地采取有效的工程治理措施。例如，东深供水管理局在深圳水库进水口处建一座400万吨／日的接触生物预处理工程设施，将在一定程度上使深圳水库水质得到改善。
　　“预氯化→传统处理”工艺流程已不能满足城市供水行业技术进步的要求，因而必须对其进行强化、改进。主要措施有以下两条途径。
　　①强化常规处理工艺，提高出厂水水质。具体包括：
　　a.选择可以替代预氯化的预氧化技术，如采用O3、ClO2、H2O2、KMnO4、高铁盐等作为氧化剂，特别是预加臭氧（O3）。国内外有关研究表明：i）预加臭氧能够改善滤后水水质。与预氯化相比，滤后水浊度更低，滤程更长，单位面积滤池周期产水量增加。ii）预加臭氧能够有效地去除原水中的三氯甲烷母体物，使滤后水再经氯化消毒时的三氯甲烷生成量极微。iii）预加臭氧除嗅作用明显，与预氯化相比，能够使过滤出水嗅阈值低一个等级。iv）预加臭氧能够改变原水中有机物分子结构，使短链有机物种类增加，并去除部分有机物，从而使水中有机物总量减少。v）加臭氧处理后水体的致突变活性得到显著改善，Ames试验结果为阴性。即采用预加臭氧方法净化饮用水安全可靠。vi）若原水中有机物污染较为严重，则由于加入预臭氧后改善了有机物的可生化性，使得在滤池反冲洗不干净时滤后水中的亚硝酸盐浓度大幅度升高，因此目前采用的臭氧氧化技术都是臭氧－生物碳工艺。
　　b.通过优化水力混合条件、选择适宜的混凝剂与助凝剂、调节pH值等措施，强化混凝沉淀效果，提高常规工艺对有机物和藻类的去除能力。
　　c.采用生物滤池，集生物作用与过滤作用于一体，提高滤池去除氨氮、亚硝酸盐氮与有机物的效果。
　　②依据不同水源水质特点，如有机物分子量分布规律，选择适宜的优化组合工艺流程，提高水处理效率。
　　a.有关研究结果认为：生物处理可有效去除氨氮和藻类，并且各单元处理工艺去除不同分子量的溶解性有机物具有明显互补性：混凝沉淀对分子量大于10000的有机物基本能够去除，对3000-10000的有机物可去除一半左右，而对小于1000的有机物基本无去除作用；活性炭吸附对分子量大于3000的有机物基本不能去除，对3000-500之间的有机物能有效吸附，而对小于500的有机物由于亲水性强难以吸附；生物处理能有效降解分子量小于1000的亲水性有机物，能对分子量在3000-10000之间的有机物依靠生物膜吸附作用予以去除。因此，对于不同水源水，一旦摸清其中有机物分子量分布规律，就可以根据不同单元处理工艺去除有机物的互补性选择与之相适应的组合处理工艺，必要时增加其它单元处理措施。
　　b.根据本研究中对A、B两水厂原水有机物分子量分布规律的测定结果，可以判断：i）“预氯化→传统处理”工艺流程已不能满足微污染水源水质净化要求，必须采取措施对其进行强化、改进；ii）针对A、B两水厂原水采取生物预处理措施将会使自来水水质在一定程度上得到改善，特别是对于B水厂生物预处理的效果将更为明显；iii）在保证生物预处理和现有常规处理流程正常运转基础上，对于A水厂还必须采取其它单元处理技术对分子量在500－3000之间的有机物予以去除。
　　监督管理在城市供水水质保障体系中起着非常重要的作用。以前，人们对水质的监督管理多着眼于水源和自来水水厂，事实上供水管网中的二次污染已成为影响自来水水质的一个重要因素，特别是对于生物不稳定的出厂水，大肠杆菌等异氧菌很容易繁殖，甚至发生突然暴发。因此，对于微污染水源水必须采取有效措施加强对管网水质的监督管理，如管网末梢余氯、浊度的在线监测，二次水箱的清洗与管理，管网材质的选定与施工管理等。唯如此才能真正避免自来水质“二次污染”的发生，从而提高城市供水的安全性。