浅议上海饮用水水源及处理后水质

高乃云1 李富生2 湯浅晶3 乐林生4 周 云5 范瑾初1

[1. 同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室，上海200092（目前为日本国立岐阜大学流域环境研究中心客员教授）；2.日本国立岐阜大学工学部土木工学科，岐阜市柳户1番1 , 501-1193；3.日本国立岐阜大学流域环境研究中心, 岐阜市柳户1番1 , 501-1193; 4.上海市自来水市北有限公司,上海200082；5.上海市自来水浦东有限公司,上海200127]

　　摘 要 本文在调查和分析研究的基础上，对长江和黄浦江原水及其处理后水质进行了比较，长江原水和常规处理后水质均明显的优于黄浦江原水和出厂水。建议优先采用长江水源；对以黄浦江为原水的水厂的工艺流程进行改造，即增加生物预处理和（或）活性炭后处理设施。
　　关键词 常规处理；悬浮固体；地面水；溶解性有机物；饮用水；颗粒分布；分子量分布

1. 引言

　　饮用水水质和水源一直是上海市民所关注的问题。 1992 年，上海开辟了 长江水为 第二水源，修建了避咸蓄淡的陈行水库（库容 830万 m3 ）。目前，上海饮用水原水 30% 左右来自长江（先进入陈行水库，下文中的长江原水均指取自陈行水库的长江水）； 70% 来自黄浦江的上游。对两个水源的水质特点进行调查研究，做出有科学依据的评价，是一项很重要的工作。

2. 调查手段和测定设备

　　调查方法：对于大量的测定数据进行统计计算与分析。
　　测试设备和水样： 日本富士电机株式会社的“富士光遮断式微粒子计数仪”；分子量排除高性能液相色谱仪 SE-HPLC （ Size Exclusion High Performance Liquid Chromatography ）（型号 LC-10AD ，日本岛津制作所）和分光光度检测仪（型号 SPD-10AV ，日本岛津制作所）以及日立制作所的色谱柱。测定水样为 4 月中旬的分别以长江和黄浦江为水源的自来水厂的进、出厂水。

3. 原水和出厂水水质

　　原水中的浑浊度、溶解氧和污染指数（ 92-96 年间） 取自陈行水库的长江原水中浑浊度月总平均为 27 NTU ；黄浦江水为 73 NTU ，黄浦江原水的浑浊度是长江的 2.7 倍左右。一般来说，水的浑浊度越高，其中所含的杂质量越大，呈现浑浊度泥砂本身虽然不一定直接危害人的健康，但在泥砂颗粒上会附着或吸附细菌、病毒、有机物等其他有害物质。因此，饮用水处理中，降低浑浊度，即会同时降低其它有害物质。预沉淀是降低原水中浑浊度的一个有效工艺过程。长江和黄浦江原水中的氨氮逐年变化呈缓慢上升趋势，长江和黄浦江原水中氨氮逐月平均变化见图 1 ，长江原水中氨氮的月总平均值为 0.16 mg/L ；黄浦江则为 0.72 mg/L ，黄浦江原水中氨氮的月总平均值是长江水中的 4.5 倍左右。从图 2 中可以看出，长江和黄浦江原水中的溶解氧逐月平均变化曲线几乎平行，说明具有相同的逐月变化规律，7月份最低， 1 月份最高，与气温也有很大关系。长江原水中溶解氧的月总平均值为 8.66 mg/L ；黄浦江水中 4.97 mg/L ，长江原水中溶解氧的月总平均值是黄浦江水中的 1.7 倍左右。长江和黄浦江原水中的 COD Mn 逐月平均变化见图 3 。上海自来水公司采用污染指数 K 来判断原水受到污染的程度，其表达式如下：

　　当 K≥5 时，判断原水水体处于黑臭期。长江和黄浦江原水的污染指数逐月平均变化状况见图 4 ，长江原水污染指数的月总平均值为 0.13 ；黄浦江水则为 1.10 ，黄浦江原水的污染指数是长江原水的 8 倍左右。可见，黄浦江原水的的受污染程度要比经陈行水库预沉淀的长江原水严重得多。
　　SS 颗粒数 颗粒计数可直观地了解水质特征 [1] 。本测定将 1-2 mm 到 30 mm 以上的粒径，分为 8 个粒径段，长江和黄浦江原水及其经自来水厂的混凝、沉淀、过滤和消毒常规工艺过程处理后水中在各个粒径段颗粒数的分布对比详见图5（A－H ）。在所测定颗粒粒径范围内，黄浦江原水中所含的悬浮杂质颗粒数是长江原水中的 3.1 倍。在各种不同粒径杂质分布段，黄浦江原水中的杂质含量分别是长江原水的 1.5-5.9 倍，详见表1。从表1中同时可以看到，以黄浦江原水为水源的自来水厂出厂水中所含的悬浮固体总数是以长江水为水源的自来水厂出厂水中的 4.1 倍。以黄浦江水为水源的出厂水中的小粒子或较小粒子数是长江原水出厂水的 3.6-17.2 倍。由表 1 可知，长江原水的自来水厂的常规处理工艺可去除 SS 颗粒 98.28 ％；黄浦江原水厂可去除 97.7 ％。可见，自来水厂的常规处理可去除 98% 的 SS 颗粒。图 5 和表 1 证明，原水中所含的颗粒数量越多，出厂水中所含这些粒径的颗粒数也相应地越多。因此，降低原水中的颗粒数量，即降低原水中的浑浊度非常重要。
　　有机物 据报道，黄浦江中已测出 700 多种有机物。长江和黄浦江原水中的溶解性有机物的分子量分别为 4400-800 和 11300-800 Dalton 。 长江原水中的 DOC 浓度为 1.83 mg/L ，经过混凝、沉淀、过滤和消毒常规处理后自来水厂的出厂水中为 1.60 mg/L ，去除率为 12.6% ；黄浦江原水中的浓度则为 5.29 mg/L ，是长江原水中 DOC 浓度的 2.89 倍，出厂水中为 4.18 mg/L ，是长江原水出厂水中 DOC 浓度的 2.61 倍，去除率为 20.98% ，比长江原水自来水厂的去除率高 66.5% 。长江原水中 COD Mn 的月总平均值为 3.03 mg/L ；黄浦江水中为 6.15 mg/L 。黄浦江原水中 COD Mn 的月总平均值大约是长江水中的 2 倍左右，但二曲线几乎平行，说明长江和黄浦江原水中的 COD Mn 的变化规律较接近，详见图 3 。

　　长江原水中的 UV 260 （ E260 ）值为 3.84 ，经自来水厂的常规处理后，出厂水中的 UV 260 值为 1.97 ，去除率为 48.67 ％；黄浦江原水中的 UV 260 值为 9.86 ，是长江原水中 UV 260 值的 2.57 倍，出厂水中的 UV 260 值为 7.10 ，是长江原水出厂水的 3.6 倍，去除率为 28% ，比长江原水自来水厂的去除率低 20.67% 。从采用 HPLC 检测出的长江和黄浦江原水中 UV 260 值随保持时间的变化（见图 6 与 7 ）也可以看出，长江和黄浦江原水中的吸光度值相差较大，同样在出厂水中的 UV 260 值相差也较大。同时比较图 6 和图 7 ，也可以粗略地看出，无论是长江原水还是黄浦江原水，经自来水厂的常规处理后，部分有机物被去除，出厂水（消毒水）中的 UV 260 峰值均有所下降。长江水源基本属于中国地面水环境质量标准（ GB3838-88 ） II － III 类水体 [2] ；而黄浦江水源则属于 III － IV 类水体 [3] 。从上述几个指标可见，长江原水明显的优于黄浦江原水。其主要原因是长江原水经陈行水库这样一个巨大的天然沉淀池的预沉淀过程，使原水浑浊度大大降低，原水中的氨氮、有机物和各种有害物质也相应降低。目前，针对黄浦江原水的高氨氮含量，生物预处理应该用于有关水厂的处理工艺过程。

4. 结论与建议

　　黄浦江原水的浑浊度、氨氮、SS 颗粒数、DOC、CODMn、UV260 分别是长江原水的 2.7、4.5、3.1、2.9、2 和2.6倍左右。经自来水厂常规处理后，黄浦江原水厂的出厂水中的SS 颗粒数、DOC、UV260 分别是长江原水厂出水的大约 4.1、2.6 和 3.6 倍。对于主要的水质指标，长江原水水质均明显的优于黄浦江水，从而导致长江水源的出厂水水质也同样优于黄浦江原水的出厂水。除了其他因素以外，陈行水库这个天然大沉淀池的预沉淀作用不能忽视。并建议上海的自来水厂增加预处理和（或）深度处理设施，特别是以黄浦江水为水源的自来水厂，应增加生物预处理装置和活性炭后处理工艺装置。目前条件下，建议尽可能采用长江原水，逐步提高长江原水作为上海饮用水水源的比率。

参考文献

1. Srivastava R M, Effect of Sequence of Measurement on Particle Count and Size Measurements Using a Light Blockage (HIAC) Particle Counter. [J] Wat Res, 1993, 27(5):939-942.
2. 乐林生、周云、唐意祥、范瑾初、高乃云、董秉直，上海市长江水源净水厂的优化处理工艺研究，[J]. 中国给水排水， 2000 ，16(6) ：13-16 。
3. 高乃云、乐林生、范瑾初、莫兴康、陈伟、唐意祥，黄浦江水源及闵行水厂的水质调查，[J]. 给水排水，1998 ，(9)

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第一作者高乃云（1950－），女，陕西府谷人，74年毕业于同济大学，教授，博士，研究方向为水处理技术和建筑给水排水工程