關于武漢城市飲用水安全的思考

劉紅姣，鄭 琦

(江漢大學 化學與環境工程學院，湖北 武漢 430056)

關于武漢城市飲用水安全的思考

劉紅姣，鄭 琦

(江漢大學 化學與環境工程學院，湖北 武漢 430056)

武漢市地處長江中下游，城市飲用水原水主要取自長江，隨著社會經濟的持續發展和城市人口的不斷增加,工農業廢水、生活污水總量與污水處理能力、長江水體自凈能力之間的矛盾日益突出，長江水體中污染物的種類和數量呈現出復雜多樣的特性，同時傳統消毒工藝產生的新型消毒副產物的三致(致癌、致畸、致突變)影響不斷見諸報端。為了讓市民喝上真正安全的飲用水，水務部門的壓力越來越大。本文結合武漢市飲用水實際情況從原水水質的保證、制水工藝的改造、城市供水管網的設計等方面，提出一些可供武漢市水務部門參考的思路。

飲用水；安全；原水水質；水處理工藝；供水管網

武漢市地處長江中下游，現有的18個飲用水水源地集中在長江、漢江兩岸。隨著社會經濟的持續發展和城市人口的不斷增加，武漢市及其周邊工農業廢水、生活污水總量與污水處理能力、長江水體自凈能力之間的矛盾日益突出[1]。長江水體中污染物的種類和數量也隨著社會生產的發展和污水排放量的增加呈現出復雜多樣的特性，有時甚至無法判斷水質是否安全[2-3]，一方面原水水質的污染使得傳統的水處理工藝面臨新的考驗，一方面傳統消毒工藝產生的新型消毒副產物不斷見諸報端。作為“大江大湖”的大武漢，如何在工農業與城市生活污染的雙重夾擊之下，讓市民能長期喝上真正放心的飲用水？

為了確保人民生活飲用水的安全，國家在2006年底頒布了《生活飲用水衛生標準》(GB5749-2006)，2007年7月1日起全面實施，2015年為全國各省會城市強制實現該標準中106項飲用水指標全覆蓋年。武漢市根據生活飲用水的最新標準，圍繞飲用水安全開展了一系列的工作：2012年3月武漢市水務部門擬定計劃逐步關閉所有排污口，有計劃地建立污水處理廠，實現污水全收集；2015年8月武漢市水務局出臺了《武漢市政府關于實行最嚴格水資源管理制度的意見》，進一步加強對水源地的保護，對歷史遺留的碼頭和港口進行徹底整治，實現了武漢長江段水源水質常規化監測等等[4]，進一步提高原水水質；2013年7月通過了《武漢市城市供水專項規劃》，計劃到2020年共投資128.37億打造安全可靠的供水系統，對制水企業設備、工藝逐步實現升級改造，改造市政供水管網，對影響飲用水安全的重點指標實現實時監控等，全面提高武漢供水水質。但2014年由于強降雨，部分農業面源污染源隨地表徑流流入漢江引起氨氮超標造成三個水廠停產，以及去年的持續大雨對飲用水的影響大家應該都記憶猶新，家庭凈水裝置的熱銷也是不爭的事實。可見要真正保證城市飲用水的長期安全還任重道遠。

本文結合武漢市的實際情況，擬從原水水質的保證、制水工藝的改造、城市供水管網的設計等方面，提出一些可供武漢市水務部門參考的思路。

1 關于武漢市飲用水原水水質的保證

原水水質是城市供水的起點，也是飲用水安全的基礎，不同的原水水質決定著制水工藝的選擇和處理成本的高低。武漢地處長江中下游，城市飲用水主要來自長江和漢江。長江作為我國第一大河流，沿途流經多個省、市、自治區，沿線工業分布多，交通運輸頻繁，風險源較多，同時長江武漢段與漢江沿岸不僅是武漢人口的主要生活區域，也聚集了化工、電子、航運、船舶制造等行業，長江和漢江水質都已經受到了不同程度的污染。由于歷史的原因，武漢絕大多數集中飲用水水源地都沿長江岸線分布，屬開放性水源地，不同季節(如暴雨或持續降雨)水質變化也比較大，原水的自動預警監測體系還不完備，武漢城市飲用水水源還存在一定的安全風險。

要保證原水水質，首先要確定與生活飲用水衛生標準、城市飲用水制水工藝相適應的原水水質標準。只有符合要求的原水才能進入制水企業，這樣才能從源頭保證飲用水的安全，避免原水污染對市民造成的傷害和恐慌。我國城鎮建設部1993年頒布的《生活飲用水水源水質標準》(CJ3020-93)是唯一一部針對水源水質要求的專業標準，到目前已經有23年未進行修訂。由于社會的發展，飲食的豐富多樣化以及工業的快速發展導致水體污染成分的多樣性和復雜性，實際上以上原水水質標準已經不可能被采用。根據水質健康安全的理念和現代水處理工藝的基本情況，可以結合武漢原水水質的實際情況，擬定武漢市原水的基本標準。只有與飲用水制水工藝相適應的原水，才能生產出健康安全的飲用水。

其次，加強對長江武漢段沿岸和上游產排污基礎數據的采集和分析，全面了解武漢原水水質狀況和主要影響因素，科學合理地規劃取水范圍，完善武漢城市飲用水水源地水質的自動監測與預警體系，確保進入制水企業的原水水質。目前武漢城市江段的監測項目已經有30多個[5]， 2014年底武漢市首個飲用水水源地水質自動監測系統(常規五參數和總磷總氮)也通過了驗收。但要真正確保原水水質，首先對沿岸和上游的污水處理達標情況、工業企業生產廢水和居民生活污水排放情況等進行全面徹底的調查，收集上游和沿岸的產排污情況及其常年的運行數據，并分析其對水質的影響；其次科學合理地選擇長江武漢段的沿江斷面和水質監測項目，對監測斷面和項目進行動態評估和調整，而不僅僅停留在國家標準中規定的常規理化數據。最后我們要結合現有的監測裝置及運行數據，及時總結分析、科學測評，考慮沿江原水水質和構筑物(包括水源地保護區內歷史遺留的碼頭)分布狀況，明確原水取水的選擇范圍，逐步實現對武漢城市飲用水水源地水質的全面自動監測與預警。

最后，要制定相應的水源地保護的整體框架措施，包括相應的機制和法律，進一步保護水源地水質，使水源地的工程一勞永逸。武漢市在2009年6月就劃定19個飲用水水源保護區范圍，國務院在2015年出臺了“水十條”，加大了對自然水體保護及對水體污染的處罰力度，同年8月武漢市水務局出臺了《武漢市政府關于實行最嚴格水資源管理制度的意見》。國家和市政府都出臺了嚴格的水體管理法律條文。但2013年堤角水廠因水源地污染不得不更改取水地點，2014年和2016年持續降雨導致的水源污染也暴露了現有水源保護法律法規的不系統和不完善。由于長江流域單元水體集中了社會與自然的眾多利益，防治水體的污染一定是多部門多部法律的共同作用：水體治理要考慮水面與陸地，上下游和左右岸的協調統一，不同級別行政部門之間，上下級與地區間的協調、不同領域行政部門之間的溝通與協調等；除此之外還要考慮與水體污染相關的各種法律條文：廢水排放條例、洗滌用品條例、長江航運法等等。構建水源地保護的整體框架，逐步完善與之相聯系和協調的各種法律體系，才能真正確保水源地水質不受進一步的污染。

2 關于武漢市飲用水制水工藝的選擇與優化的思考

武漢市飲用水制水企業基本采用傳統的四步法：混凝-沉淀-過濾-消毒組合的常規處理工藝，該處理工藝最早要追溯到1804年英國使用慢濾池進行集中式水處理開始，到現在大約有200多年的歷史[6]。近年來隨著水污染事件的頻發，為了保證飲用水水質，武漢市制水企業在裝置結構、水質監測和過程自動控制等方面進行了一系列的升級改造，多級深度處理組合工藝，新型藥劑和膜過濾技術等新的制水工藝的討論也逐漸成為熱點。武漢未來飲用水凈水工藝究竟該向何方？

首先，凈水工藝的選擇要以水質的安全健康為核心目標，突破以往以有限的技術指標為依據的水質評價系統[7]。大量的研究表明，對于現在普遍采用的氯、氯胺、臭氧等氧化類消毒劑，都有可能與水中的天然有機物反應生成性質各異，毒性水平不同的副產物。也就是說安全與健康的飲用水不僅要滿足《生活飲用水衛生標準》(GB5749-2006)中的106項指標，也要關注消毒副產物的關鍵毒性指標[8]。因此中國工程院院士曲久輝提出的“物理技術是值得關注的清潔水處理方法”的觀點應該是飲用水處理工藝的發展趨勢[9]。

其次，明確未來制水工藝的發展方向一定是不用或者少用化學藥劑的制水技術。由于傳統工藝中的混凝劑、助凝劑和消毒劑等所產生的消毒副產物及二次污染物也成為飲用水健康風險的主要成因，物理技術將成為清潔水處理的主要方法。飲用水的凈化過程實際就是分離過程，強化物理技術，加強對分離裝置和設備(包括分離膜技術)性能的研究，提高分離效率：通過采用砂慮預處理的方法降低水體有機物的濃度來減少消毒劑的用量、對混凝和過濾等裝置結構進行改造升級以減小絮凝劑的用量等等。未來的凈水工藝應該是用最少的藥耗、能耗和盡可能低的成本獲取健康安全的飲用水。

最后，飲用水處理工藝的選擇和優化一定要具有針對性。國內不少城市和地區采用了臭氧活性炭等深度處理工藝[10]，但是武漢要保證長期安全供水決不能盲目跟風行動。首要的任務是積累基礎數據，全面了解武漢水源水質狀況和污染風險，該數據一定是基于對歷年飲用水處理運行數據所得出的具有不同指標污染頻率和污染程度的分析，找到武漢飲用水的主要污染風險，實施風險評價后選擇科學合理的飲用水處理工藝。如果沒有足夠的基礎數據，無法精確確定風險的情況下貿然改革水處理工藝，可能給水務部門帶來過重的經濟負擔而并不一定有好的水質效果。然后考慮武漢市民用水習慣等客觀因素來合理選擇飲用水處理工藝，以免造成“大材小用”或者水質不安全的情況。

3 關于武漢市飲用水供水管網的思考

武漢市從1906年有自來水管網以來，城市供水管網達到7000多千米，其中2000多千米是40年前修建的。武漢市2008年底的大雪曾經讓城市水管大面積爆裂，全市幾十萬居民生活和生產受到影響[11]。主要原因是城市化進程加快，自來水普及率的提高，很多飲用水管線是在原有管網的基礎上進行改擴建的，致使地下管網錯綜復雜，不僅存在改造難、維護難和管理難等問題，而且復雜冗長的管線使得管網中飲用水二次污染問題尤為突出。

武漢處在一個高速發展階段，人口總量突破1000萬大關，城市管網規劃與建設關系到城市的長遠發展。2016年11月25日，武漢水務集團董事長王賢兵指出，針對武漢市的地形特點，集團公司擬對管網實現分區計量、確定構建DMA標準化流程，開發漏耗分析系統等以減少管網漏損。在城市管網的規劃和建設方面，除了考慮管網漏損，還可以借鑒日本和歐洲等國的自來水管網區塊化設計模式：在每個供水企業的供水范圍內，兼顧武漢城市發展規劃和地形特點，將供水區劃分成若干塊，輸水管負責從制水企業輸水至各區配水池，配水池再向本區用戶配水，區與區之間只需用一根進出水管相連，在區塊之間的進出水總管安裝監控設備，可以方便獲得該區域內水量、水壓和水質的變化，不僅有利于監控管網漏損、管網水壓、水質變化和污染情況，而且有利于管網的維護和故障排除、擴建等。對于改善管網中飲用水二次污染問題，提高飲用水進戶水質，降低運行維護成本是大有裨益的。

全面提升供水水質，是有關從原水水質、制水工藝、設備、監控、預警到管網設計、分布、二次供水等的綜合性問題。武漢作為中部大型發展中城市，還處在不斷的探索和研究中，需要借鑒發達國家和其他城市的成功經驗，需要更多前瞻性的思考，關鍵要借助武漢強大的科研力量，做好本市水質的基礎數據的調研，探索出適合武漢城市健康安全的飲用水供水模式。

[1]肖易漪，孫春霞. 武漢市水資源危機與對策研究[J].湖北社會科學，2013(3):47-50.

[2]劉銳平，曲久輝. 飲用水質健康風險的末端控制[J].科學通報，2009,54(3):273-277.

[3]董小蓉，楊曉明，魯 翌，等. 長江、漢江水源水及其自來水中有機生物毒性的比較[J].中國環境科學，2010，30(2):263-268.

[4]卓海華，朱志勛，蘭 靜，等.武漢江段水質綜合檢測與評價[J].人民長江，2008，39(23):12.

[5]杜 維，李愛民，魯 敏，等.長江武漢段水質重金屬健康風險初步評價[J].環境科學與技術，2014 (s2):535-539.

[6]張仁港，葉方明.武漢供水史話[J].城鎮供水，2015(5):5-10.

[7]曲久輝.對未來中國飲用水水質主要問題的思考[J].給水與排水，2011，37(4):1-3.

[8]劉擁鑫，胡晨燕，谷 建，等.飲用水消毒技術的研究進展[J].上海電力學院學報，2016,32 (4):380-384.

[9]曲久輝.飲用水處理工藝改革的方向與愿景[J].給水與排水，2016,42(1):1.

[10]袁海峰，趙曉宇.飲用水資源現狀及飲用水凈化技術研究進展[J].黑龍江科學,2016,7(2):138-139.

[11]張韌堅.雪災給武漢供水管網造成巨大損失的調查與思考[J].武漢建設，2008(1):20-21.

(本文文獻格式：劉紅姣，鄭 琦.關于武漢城市飲用水安全的思考[J].山東化工,2017,46(11):174-175,178.)

Thoughts on Safety of Drinking Water in Wuhan City

LiuHongjiao,ZhengQi

(College of Chemical and Environmental Engineering,Jianghan University,Wuhan 430056,China)

With economic development and city population growth,the safety of drinking water has gradually become the focus of attention. Based on the discussion of drinking water in Wuhan city,the paper puts forward some ideas and suggestions for reference to Wuhan drinking water department from guarantee of water quality from raw water,optimization of water process and design of urban water supply network etc.

drinking water;safety;raw water quality;water treatment technology;water supply network

2017-03-25

2015年武漢研究院研究項目資助(項目編號：jhunwyy2015333 )

劉紅姣(1970—)，女，副教授，主要從事流體輸送、分離等方面的教學與研究工作；通訊作者：鄭 琦(1962—)女，教授，長期從事自來水中各種有機物、重金屬等對人體健康影響等方面的教學與科研工作。

TU991.3;X820.2

B

1008-021X(2017)11-0174-02