上海某水廠10年進出廠水質情況及新地標實施可行性

任廷晟，阮辰旼，夏 萍，李 寧，吳 曉

(1.上海城投水務集團〈制水〉分公司，上海 200080；2．上海城市水資源開發利用國家工程中心有限公司，上海 200082；3.上海《凈水技術》雜志社，上海 200082)

2018年6月23日，全國第一部生活飲用水水質地方標準——上海市《生活飲用水水質標準》(DB 31/T 1091—2018，以下簡稱新地標)正式發布，計劃于10月1日起正式實施。對照我國現行《生活飲用水水質標準》(GB 5749—2006)，上海市地標的控制指標由106項增加至111項(常規指標49項，非常規指標62項)。常規指標在國標42項的基礎上，新增了6項國標的非常規指標及1項國標附錄A指標；非常規指標在國標64項基礎上，減去提升為常規指標的6項，另新增了3項國標附錄A指標和1項新指標；另還新增了3項水質參考指標。新地標對上海水廠的工藝控制提出了更高的要求。

2010年前，70%的上海飲用水原水取用自黃浦江上游水源，30%取用自長江口陳行水庫水源。2010年青草沙水庫建成后，中心城區和部分區縣水廠切換使用青草沙原水，自此上海70%的原水取用自長江水源[1]。某水廠于2011年1月正式切換原水，由青草沙水庫供水，經過8年的運行，該水廠原水、出廠水水質有了很大提高。本文通過梳理近10年原水和出廠水水質情況，比較了不同原水條件下出廠水水質變化情況，分析探討了該水廠實行新地標的可行性。

1 材料與方法

1.1 水樣

本研究水樣均來源于該水廠2008年～2017年進水和出廠水，其中2011年1月前原水為黃浦江上游取水，2011年1月后原水為青草沙水庫原水。兩個水源地中，黃浦江水系負責多個水廠供水，多個中小型取水口也以黃浦江水系取水為主，單江取水機制對黃浦江水質要求非常依賴。黃浦江干流既需供水，又需承載較大負荷的航運功能，水質難以保障，同時黃浦江污染加劇進一步使得黃浦江水系水質惡化。青草沙水庫坐落于長興島西北角，屬于長江水系，較黃浦江水質受污染程度低，水質相對較好。

該水廠處理工藝如圖1所示。

圖1 深度處理工藝流程Fig.1 Advanced Treatment Process

該廠于2007年完成深度處理一期改造，采用常規處理+臭氧-生物活性炭深度處理工藝。常規處理包括臭氧接觸池、高效澄清池、均質濾料V型砂濾池。系統內還有濃縮+離心脫水的排泥水處理工藝[2]。相較于傳統混凝沉淀、砂濾和氯消毒工藝，現工藝在占地面積、濁度控制、污泥處理利用效率更有優勢。生物活性炭濾池強化吸附作用，配以臭氧高級氧化可大程度減少有機物含量，將出水消毒副產物控制在較低水平。

1.2 水質分析方法

濁度檢測使用哈希2100 N濁度儀，色度檢測使用鉑鈷比色法，氨氮檢測使用納氏試劑分光光度法，耗氧量檢測通過《酸性高錳酸鉀滴定法》(GB 5750—2006)測定。

1.3 數據處理

將所采集的日均數據按月計算平均值處理，隨后匯總成2008年～2017年的季度水質數據總表，隨后進行數據分析、結果討論。

2 結果與討論

2.1 進水與出廠水濁度變化情況

該水廠進水濁度和出廠水濁度變化情況如圖2、圖3所示。

圖2 進水濁度變化趨勢Fig.2 Variation Tendency of Raw Water Turbidity

圖3 出廠水濁度變化趨勢Fig.3 Variation Tendency of Effluent Turbidity

由圖2可知，2011年1月以前黃浦江上游原水濁度普遍高于2011年后采用青草沙水庫原水的濁度。原水水質和出廠水水質有著密切的關系，原水水質會直接影響出廠水水質。由圖3可知，近10年出廠水濁度總體呈逐步下降趨勢。最高濁度出現在2008年7月，為0.1 NTU。此后隨著2011年初原水切換后，出廠水濁度進一步降低，2017年9月濁度為近10年最低0.025 NTU，說明出廠水濁度控制一直較為穩定且逐年趨優。此外，36萬t深度處理工藝生產線于2007年夏天正式完工，由高效沉淀池代替老廠區平流式沉淀池，沉淀池出水經過砂濾池、炭濾池過濾后出水并網[3]。隨后經過試運行工藝參數的摸索，水量調試階段，于2009年正式投入運行。原水切換，制水工藝不斷改進有利于出廠水水質改善。

上海市新地標對濁度的限值為0.05 NTU，為國標限值的一半，根據該水廠實際出水情況看，自2015年5月起，出廠水平均濁度均低于0.05 NTU，已滿足上海市新地標的限值要求。

2.2 進水與出廠水色度變化情況

該水廠進水色度和出廠水色度變化情況如圖4、圖5所示。

圖4 進水色度變化趨勢Fig.4 Variation Tendency of Raw Water Chroma

圖5 出廠水色度變化趨勢Fig.5 Variation Tendency of Effluent Chroma

由圖4可知，自2011年初切換青草沙原水后，原水色度較黃浦江上游原水下降明顯。同時原水切換后出廠水色度逐年走低趨于平穩，近5年來穩定在3.07CU，較切換前出廠水色度大為改善。說明原水切換對改善出廠水色度有正面影響。

上海市新地標對色度的限值為10 CU，相對國標的限值15 CU更為嚴格。但該水廠的出廠水已可確保長期持續的穩定達標。

2.3 進水與出廠水氨氮變化情況

該水廠進水氨氮和出廠水氨氮變化情況如圖6、圖7所示。

圖6 進水氨氮變化趨勢Fig.6 Variation tendency of Raw Water NH3-N

圖7 出廠水氨氮變化趨勢Fig.7 Variation Tendency of Effluent NH3-N

我國大多數地表水源為微污染水源，氨氮濃度高，氮、磷是水體富營養化產生藻類的主要污染物[4]。因此控制水廠進水氨氮變得至關重要。由圖6可知，該水廠原水切換青草沙原水前氨氮波動比較明顯，切換后至今氨氮穩定在0.11 mg/L左右，處于較低水平。說明青草沙水庫對藻類污染物控制較黃浦江上游原水更有優勢。該水廠自原水切換后出廠水氨氮的變化趨勢同原水的變化趨勢基本相同，為有效控制消毒副產物的生成，該水廠采用氯胺消毒方式。因為加氨會導致氨氮的上升，自2011年以來該水廠出廠水氨氮較原水有一定升高，但一直穩定在0.2～0.4 mg/L左右，仍處于可控水平。值得一提的是，氨存在硝化過程，水中氨氮會反應生成亞硝酸鹽，會導致化學需氧量CODMn升高。因此在滿足氯胺消毒要求的同時，控制氨氮含量，也有助于降低化學需氧量。

上海市新地標將氨氮從國標的非常規項提升為常規項，明確限值為0.5 mg/L，由該水廠近年出廠水數據可知，氨氮已可實現穩定達標。

2.3 進水與出廠水耗氧量變化情況

該水廠進水耗氧量和出廠水耗氧量變化情況如圖8、圖9所示。

圖8 進水耗氧量變化趨勢Fig.8 Variation Tendency of Raw Water CODMn

圖9 出廠水耗氧量變化趨勢Fig.9 Variation Tendency of Effluent CODMn

由圖8可知，原水切換前原水耗氧量大大高于切換后耗氧量，切換前黃浦江上游原水耗氧量平均為6.17 mg/L，切換青草沙原水后近幾年平均耗氧量為1.98 mg/L。出廠水耗氧量呈現出和進水相同的變化趨勢，2011年1月原水切換后至今耗氧量穩定在1.32 mg/L。上海市新地標耗氧量限值為2 mg/L，當原水耗氧量大于4 mg/L時，限值為3 mg/L，相對國標更嚴(國標限值為3 mg/L，當原水耗氧量大于6 mg/L時，限值為5 mg/L)。該廠自原水切換后，耗氧量已可實現穩定達標。

結合出廠水耗氧量與濁度兩個指標可看出兩者變化趨勢一致性，自2011年初原水切換后至今出廠水耗氧量和濁度變化比較穩定。有關研究表明強化混凝能有效去除水中的有機物。該廠在常規處理混凝階段投加高分子助凝劑陽離子型聚丙烯酰胺及預處理臭氧消毒降低了出廠水濁度，耗氧量也隨之降低。

2.4 水廠工藝關注的熱點方向

上海市新地標相對于國標，由106項增加至111項，除將部分國標非常規項提升為上海市地標常規項外，還將國標附錄A項目中的2-甲基異莰醇(2-MIB)、土臭素、總有機碳(TOC)等新增入了上海市地標的非常規項，并新增了N-二甲基亞硝胺(NDMA)成為上海市地標的非常規項。在上海市地標的水質參考指標中，也增設了乙酰甲胺磷、異丙隆、異養菌平板計數等指標[5]。青草沙水庫原水水質相對原黃浦江水源已有較大改善，大部分常規項和非常規項經過水廠工藝已基本可以滿足上海市地標的要求，但目前對于新型污染物、臭味、消毒副產物等熱點問題的研究和實踐還存在薄弱環節，應將關注點更多聚焦在針對上述熱點問題上。

3 結論與展望

(1)通過對某水廠10年進出水部分指標的分析發現，該水廠原水由黃浦江水源切換至青草沙水庫水源后，濁度、色度、氨氮和耗氧量指標明顯下降，水質明顯提升。

(2)通過對照上海市新地標，該水廠主要常規項指標均已可滿足更嚴格的標準限值。

(3)鑒于該水廠的工藝水平和管理水平已達到國內領先水平，根據上海市新地標要求，及上海建設全球卓越城市的目標引領，后續該水廠的工藝重點應聚焦新興污染物的去除，和消毒副產物的控制等方面，更好地保障城市的供水安全。