飲用水水源微污染日趨嚴重的嚴峻局面，正在向給水處理技術提出新的挑戰。現有的常規工藝難以勝任正常的運行職能，以主要功能為去除水中懸浮固體、膠體的混凝、沉淀、過濾和消毒工藝而言，不但無法有效去除水中存在的氨氮和大量溶解性有機污染物包括內分泌干擾物：水的嗅和味等感官指標不能令人滿意，對富營養化水源水中有毒藻類及其藻毒素也不能有效去除；如采用氯消毒，在氯化過程中產生對人體危害更大的有機氯化物，使出廠水的致突變性增加。應根據水源地現有情況及未來發展，制定水源地和水廠的中長期規劃。（加強水源地綜合治理和保護，在水廠應強化和改造現有工藝并采用新工藝，以保證出廠水達到2006年新水質標準的要求。）

　　一、水源地綜合治理

　　龍虎泡水庫110km³，最大水深4.6米，庫容4.02億m³。由于周圍環境污染及庫區內生態平衡破壞，庫區內有機污染物已超過水庫的自凈能力，微污染日益嚴重,為了改善提高庫區水質應進行生態治理，在庫區內建立起良性的食物鏈，抑制和改善庫區富養化問題。

　　建議：

　　1、在進水口處建立人工濕地。根據每年的進水質情況及水量，計算出每年進入庫區的氨、氮、磷總量，并以此為依據制定人工濕地面積和作物量，控制污染物進入庫區。實現對污染物源治理。

　　2、在庫區周圍農田較為集中的區域建立濱岸帶。在岸邊種植樹木和低矮灌木和用生態水泥建立護坡以濕生植物為主，吸收因地面徑流帶來的污染物，防止因農田地面徑流（降雨，農田灌溉）把化肥、農藥等帶進庫區。

　　3、在庫區內進行生物治理。在庫區內對現有食物鏈進行調整，建立新的食物鏈組合，改變氮、磷等營養鹽的流轉途徑，減少其流向藻類的量。例如：在庫區內投放濾食性魚類（鰱魚、鳙魚（胖頭））和貝類，控制水中的藻類生長。以減少藻類密度，讓相同生態位的水生植物（可人工種植）占據藻類的生存空間，提高對營養鹽的吸收。從而形成植物、藻類吸收營養鹽→魚吃植物和藻→適當捕撈控制魚的數量并達到生態平衡，逐步實現生物多樣化。

　　4、提高庫區內的水體更換周期。據大慶地區的氣象資料，大慶地區處半干旱地帶，蒸發量大于降水量，每年蒸發量大于降水量５２９mm（大慶水庫資料），以此計算每年蒸發的水量５８３０――５３００萬m³。取水廠以每年取水量在９０００萬噸計算，水在庫區內滯留時間在三年左右。

　　5、取締庫區周圍的養殖廠，防止動物的糞、尿進入庫區。尤其養豬，在廣東東莞已禁止養豬，主要因豬尿的氨、氮含量特別高，是牛的１５０倍。

　　6、取締或控制庫區的旅游業，尤其取水口附近的旅游景點。

　　7、在取水口采取措施。

①建立水生植物濾床，水生植物濾床可以看成是一種以植物根系為填料的生物反應器，在根系表面生長生物膜進行微生物降解和利用發達植物根系攔截藻類（藍藻主要集中在水體的上部）及吸收水中的營養物質，凈化進廠水質。（可種植水芹菜）

②設置人工介質，對庫區中的土著微生物進行有效富集，形成生物膜，通過微生物的降解作用來改善取水口水質。

　　據太湖新的治理方案，在庫區內按功能進行區域劃分，并實行區域管理。在北京、濟南等地的水源地的管理由市環保局按《水源地保護條例》，進行管理和監控。

　　二、取水廠的預處理

　　由于季節不同，影響水質的有機物質和藻類種類也不相同，因水中有機物質和藻類的不同，處理方法也不相同。應根據實際情況采用不同預處理措施。

　　（一）、吸附預處理（嗅味）

　　建立粉末活性炭投加裝置，國內外利用粉末活性炭去除水中色和臭味物質，已取得成功的經驗達到理想的處理效果，粉末活性炭的投加量的多少與水的濁度大小和產生臭味物質的濃度有關，投加量應根據水質特點試驗確定。粉末活性炭作為一種預處理方式其運行費用相對較高，一般作為一種解決水質突然惡化的應急措施。

　　歐美各國在給水處理中廣泛用粉末活性炭去除水中的臭味，投加量一般為２-５mg/L。

　　（二）、化學預氧化處理

　　1、高錳酸鉀（藻類）

　　高錳酸鉀（KMnO4）是一種較強的氧化劑，但消毒能力弱（據資料高錳酸鉀預氧化不會引起藻毒素的釋放），高錳酸鉀氧化可控氯酚，ＦＨＭs的生成，并有一定的色、臭、味的去除效果，對烯烴、醛、酮類化合物也有較好的去除能力。但經高錳酸鉀氧化的氧化產物中，出水經氯化后，水的致突變性有較大幅度的增加，應與粉末活性炭聯用效果非常理想。一般投加量不會超過１mg/L，噸水成本０.０２元。

　　2、二氧化氯（有機物）

　　二氧化氯（CLO₂）氧化性強，預氧化可有效破壞藻類、酚，改善水的臭味。有研究表明二氧化氯使藻類死亡破裂，使大量藻毒素釋放到水體中并引起異味（土臭素，２—ＭＩＢ），二氧化氯不穩定需現場發生，對操作人員要求較高，一般預氧化量在１－２mg/L,噸水成本0.024-0.048元。（亞氯酸鈉法）

　　3、 生物預處理

　　借助于微生物群體的新陳代謝活動，對水中的有機物，氨、氮、亞硝酸鹽等初步去除，對后續的常規處理非常有利，但水源的水質、水溫、水量的變化和操作管理水平的高低直接影響到水處理的效果，現在上海、深圳等都有大規模應用，但在東北因水溫變化太大30℃--2℃，尤其在春、秋、冬季，由于水溫的問題在生物膜的培養將很困難。

　　據資料，當水溫低于10℃時氨氮的去除率只有10～15%。當原水氨氮濃度小于1mg/L時，氨氮的去除率小于50%。

　　特點：操作管理要求高，投資大

　　三、反應沉淀池改造

　　由于近年來龍虎泡水庫微污染的日益嚴重，原水水質不斷惡化。主要是有機物質、藻類、微生物、低溫低濁等問題。現有的微渦旋低脈動混凝沉淀工藝處理效果不是很理想，建議進行改造。

　　方法一：將沉淀池改為浮沉池

　　在原水濁度小于50NTU和高藻期采用氣浮運行方式，原水濁度大于50NTU時采用沉淀方式運行。

　　主要原因：

　　(1) 充分發揮氣浮除藻的優勢

　　由于藻類的比重很小，混凝沉淀很難去除。如果在沉后水中含有大量藻類存在堵濾池的風險，而微小氣泡可以黏附在藻類（藍藻表面有一層黏性物質）上，造成藻類的上浮，除藻率很高可達85～95%，降低藥耗。

　　(2) 發揮氣浮處理低溫，低濁的優勢

　　近年來，中引水廠的原水濁度不斷下降，在每年冰封期11月下旬～第二年的4月中旬的原水濁度5NTU以下，在去年的9月、10月份在15NTU以下，藥耗非常高,且出水水質較差，在藻類爆發期一般濁度比較低，藻類生長需要光。當濁度高時,水體透光性差,藻類無法大量生長。(據有關資料介紹,絮粒成到300—400um已足夠被氣泡黏附，而沉淀所需的絮粒，常常要在1mm以上，甚至更大)

　　(3) 提高水體的溶解氧

　　氣浮工藝可大大提高水體的溶解氧，為水中有機物氧化分解提供有利條件，并降低水體色度及氨氮含量。

　　⑷缺點：對現場操作人員的素質要求高，應根據水量和濁度隨時調整氣水比和微小氣泡尺寸的控制。

　　（在天津芥圓水廠采用溶氣氣浮技術日供水由30萬提高到50萬（美國地球工程公司），2007年6月改造完成投入運行。）

DAF（混凝浮選）工藝示意圖（美國賓西法尼亞洲）

　　方法二：高密度沉淀工藝。（法國Veolia的專利技術）

　　在藻類爆發期和冬季低溫低濁期，原水濁度較低（藻類生長需要光，當原水濁度高的時候，水體透光性差，藻類無法大量生長）。由于濁度低水體中無機顆粒少，溶解性含量高和藻類比重小，所形成的礬花較輕不易沉淀。投加微砂可使礬花密實，便于沉淀，提高出水質，降低藥耗。北京九水廠2A沉淀池改造就是采取的這種方法。這種工藝的特點是適用性強，既可適用于低溫、低濁、高藻水，又可適應高濁水。工藝復雜但除藻率95%～99.5%，除藻率高是因為：1、與帶有微砂的漿液混合可以破壞藻類細胞。2、微砂的加速沉淀可以使本可以漂浮的藻類沉淀下來。缺點：工藝復雜、投資高。（日供水25萬/日提高到33萬/日，工程投資4200萬元。）

　　四、投加助濾劑或對濾池進行改造

　　現有濾池是按85標準設計，設計出水水質3NTU～0.5NTU，而現執行的是2006新水質標準為1NTU以下或0.5NTU以下。濾池過濾效果很不理想。應對濾池進行改造或投加助濾劑強化過濾效果，以改變現在靠提高藥量，降低沉淀池出口濁度而達到濁度標準的現狀，但又面臨出廠水含鋁超標的問題。

　　①建議更換600mm 粒徑0.76～0.78mm均質濾料，濾池的截流率82%以上，出水濁度小于0.2NTU。（現有濾料d10＝0.98mm均質濾料、厚度1米、均勻系數K60≤1.35、d/L比1000）可參考上海楊樹浦水廠的濾池改造方案。（北京九水廠均質無煙煤，濾料厚度1.5米沒）以日供水18×10⁴m3/d計算，需更換12個濾池720m³，以每立方米1100元計算需資金80萬元。

　　②投加助濾劑：常用的助濾劑主要有聚丙烯酰胺、活化硅酸和聚合氯化鋁。助濾劑使用時，濾池需有表面沖洗或氣水反沖等強化反沖方法。助濾劑投加點可在濾池進水管之前，也有少數投加在濾池的進水渠處，應根據藥劑的反應時間或進水條件確定最佳投加點。助濾劑適用于雙層濾料和均質濾料濾池。美國規定濾池出水渾濁度小于0.1NTU，助濾劑使用較多。投加量高分子助濾劑0.02～0.05mg/L 非離子型高分子聚合物15～25ug/L。

　　五、建立臭氧（O₃+H₂O₂）生物活性碳工藝

　　臭氧–生物活性炭工藝是將活性炭物理化學吸附、臭氧化學氧化、生物氧化降解及臭氧滅菌消毒四種合為一體的工藝。該工藝可以使處理水水質明顯提高，主要表現為：1、該工藝處理后的水Ames致突變試驗呈陰性。2、有機物的去除率為50%以上，比常規處理提高15～20%。3、提高色度和嗅闃值去除率，改善感官性指標。4、提高對鐵錳的去除率。5、可以去除氨氮達90%左右，水中氨氮和亞硝酸氮可生物氧化為硝酸鹽。6、有效去除可同化有機碳、蛋白氨氮、提高處理水的生物穩定性，提高了管網水水質。7、延長活性炭的運行壽命（3年），降低生產成本。

　　缺點：1、投資較高。2、運行管理難度大。3、運行成本高。4、生物膜難培養。

　　六、其它可采取的措施

　　1、調整原水PH值。

　　藻類在光合作用下可吸收水中的CO₂，從而使水體的PH值提高。在藻類爆發期中引水廠的PH值8.5以上，由于PH值的提高，嚴重影響凈水藥劑在水解時形成Al（OH）膠體的電位（在PH值5.5時水解氫氧化鋁膠體的電位正7價，在PH值8.5以上時氫氧化鋁膠體的電位可以是負價的），應投加酸調整PH值在7.3左右，以便于凈水藥劑發揮。（PH值的下降也可降低藻類、有機物的§電位，降低藥劑的投加量，提高出水水質。在歐美用投加硫酸來調整PH值，這樣較投加鹽酸調整PH值，可大幅降低生產成本。）

　　2、在沉淀池、濾池采取避光措施。

　　Ⅰ、減少二氧化氯不必要的分解。

　　由于二氧化氯具有遇光分解的特性，所以沉淀池、濾池的良好采光不但降低二氧化氯氧化效果，而且增加水中氯酸鹽和亞氯酸鹽含量，浪費原料增加成本，污染水質。同時影響出廠水的二氧化氯穩定，據實際測量12點濾池出口0mg/L二氧化氯，在水量不變的情況下，24點濾池出口0.09mg/L二氧化氯。

　　Ⅱ、減少藻類、蚤類等微生物的廠內二次繁殖。

　　由于藻類（光合自養型）、蚤類具有趨光性，所以造成了它們在滯水區的大量聚集而滯水區二氧化氯因遇光分解濃度較低，這樣為它們的繁殖提供了便利條件。

　　Ⅲ、解決沉淀池、濾池生物黏泥問題。

　　在沉淀池斜板、濾池內有光照的地方存在著生長生物黏泥的問題，生物黏泥是由微生物、微生物代謝產物和水中懸浮物組成，為微生物的繁殖提供了條件并向水體釋放有機物質，污染水質。

　　3、濾池反沖泵房加裝外排工藝。

　　因濾池反沖洗的水中雜質含有大量有機物質和蚤類、藻類。如回收利用，將加重廠內蚤類、藻類二次繁殖，嚴重影響供水水質。現以全部外排，但二期污水泵房運行壓力較大，如排水不及時將影響供水水質。建議在回收泵房改造使水可直接排入污水干線以減輕二期污水泵房的壓力。

　　4、在水廠建立粉末活性炭投加裝置

　　在選擇粉末活性炭投加點時，一般按照如下原則：

　　1、具有良好的炭水混合條件。

　　2、保持充分的炭水接觸時間以吸附污染物。

　　3、水處理藥劑對粉末活性炭的吸附性能干擾最少。

　　4、不損害處理后的水質。

　　5、盡量避免吸附與混凝競爭。

　　6、能有效去除水中殘余的細小炭粒。

　　應投加在絮凝池，這樣可以充分發揮預氧化劑的作用，將活性炭不能吸附的大顆粒有機物氧化成小顆粒有機物。充分發揮混凝劑的作用，混凝吸附一部分有機物，減少活性炭的投加量。（活性炭不能吸附所有有機物，只能有效吸附3000～500分子量的有機物。）

　　5、豎流網格反應池改造。

　　現中引水廠豎流網格存在著積泥和魚網等雜物堵塞網格的問題。（濾池的濾料在豎井內沉積很多，因反沖洗水的回收。）而積泥又可造成搖蚊蟲廠內二次繁殖問題（春季），現清理十分不便，主要原因安全和網格堅固性不夠的問題，應對網格進行加固，以便于用導鏈提起并將部分隔開的豎井加連通，以方便以后的豎井內的清理。

　　近年來新水質標準不斷出臺、原水微污染日益嚴重及人民生活水平不斷提高，凈水工作越來越復雜，專業性越來越來強，要想確保水質必須在水廠因地制宜建立起一套科學管理體系。（在歐美各個水廠的工藝和方法不盡相同，水庫水廠和中引水廠同取嫩江水，同時存在微污染，但原水水質差異較大。中引表現在藻類上，大慶水庫表現在水草上，主要原因是庫區的水深、底質、渾濁度、生態環境等各方面條件不同。）（發達國家在微污染水處理方面的具體措施：⑴對原水進行瀑氣處理。⑵對原水進行預氧化。⑶強化混凝絮凝沉淀（或氣浮）—過濾工藝去除部分有機物。⑷臭氧活性碳結合處理方法去除有機物。⑸合理選擇消毒劑，避免消毒副產物產生。）應請專家進行科學論證，制定中長期規劃。

　　以上僅為個人觀點望領導多提寶貴意見。

孟巖
2008. 2. 23

參考資料：

《二龍山水體防治措施》  吉林建工學院

《水源地生態防護水質改善的理論與實踐》 東南大學  呂錫武

《DAF技術在水廠的應用》  美國ITT公司

《臭氧系統經濟運行分析》 桐鄉市供水公司

《上海楊樹浦水廠甲組濾池改造方案》 上海楊樹浦水廠廠長   顧振國

《浙江華聯三鑫水廠臭氧的使用》       青島國林臭氧公司

《北京九水廠2A沉淀池改造》              北京市市政工程設計院