简单介绍关于城市水源基本知识

前几天那篇在《南方周末》刊登的《给我一瓢北京水，清清白白的北京水》引起了大家热议，LZ我看着想吐槽无奈考试周没时间呐！好不容易熬过了一轮考试，趁下一轮考试还没来，在这里先简单介绍一下我自己学习了解到的关于城市水源水质和净水给水系统的基本知识，并结合北京的情况进行分析，感兴趣的童鞋了解一下吧。篇幅比较长，就分为两个部分，同时还有《简单介绍关于城市净水给水系统的基本知识》一定要看完吖！！也许不全面，有错漏，希望能和大家共同探讨。首先我们来了解一下城市水源的种类和特点。城市水源的分类：一、地下水源：上层滞水、潜水、自流水、裂隙水、熔岩水、泉水二、地表水源：江河水、湖泊水、蓄水库水、海水地下水源特点：Ⅰ.易于选择水源位置，便于靠近用户建立水源，从而降低给水系统的投资，节省了输水运行费用，也提高了给水系统的安全可靠性Ⅱ.水质清澈，无需澄清处理，处理构筑物投资和运行费用较低Ⅲ.取水构筑物构造简单，便于施工和运行管理，便于分期修建Ⅳ.便于建立卫生防护区，易于采取防护措施Ⅴ.开发地下水源，勘察工作量大，且地下水的可开采量有限，不能满足供水量很大的需求地表水源的特点：属开放性水体，易受污染，水温变幅大，有机物和细菌含量高，有时色度较高，水质水量随季节变化明显，水体分布受地形条件限制，取水构筑物的结构和水处理工艺复杂，投资大，不便于分期建设，水处理的费用也较高，而且不便于卫生防护，但地表水水量充沛，能满足大量用水需求在许多人看来，北京的自来水供应很充足，而实际上，北京自来水的水源有20多处，世界上除了北京没有任何城市的供水水源如此复杂，供水压力很大。北京自来水厂有五大水源：密云水库、怀柔水库、河北水、怀柔和平谷两个备用地下水源。2014年，来自湖北丹江口水库的长江水将通过1200多公里的管道来到北京。这些不同地方的水源经由水厂的层层复杂工艺处理成自来水，从供水管网流向北京市的千家万户。这里要补充一下关于“备用水源”的概念。作为人口集中的城市，单一水源是很危险的，一旦水源发生危险，就会造成社会恐慌，引起严重的社会后果。备用水源可为城市遇到特枯年或连续干旱年提供安全储备水源，可有效避免重大水污染事件带来的安全隐患，同时还是城市发展的需要，可以弥补城市供水的不足，是解决城市居民对饮用水水质要求不断提高的有效方法。给水水质标准取自任何水源的水中，都不同程度地含有各种各样的杂质。这些杂质不外乎两种来源：一是自然过程，例如，地层矿物在水中的溶解，水中微生物的繁殖及其死亡残骸，水流对地表及河床冲刷所带入的泥沙和腐殖质等。二是人为因素即工业废水及生活污水的污染。作为生活饮用水水源，应对源水中杂质成分、含量及变化规律，按照国家标准的有关规定和要求进行检测，不应超过规定的限制。水质指标分类与主要项目生活饮用水标准世界上很多国家和地区根据自身的经济状况、自然环境和技术水平制定了不同的饮用水标准，其中最有代表性和权威性的是世界卫生组织（WTO）的《饮用水水质准则》，它是世界各国制定本国饮用水水质标准的基础和依据。我国共给城市的生活饮用水必须符合我国现行《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）水质指标共有106项，其中水质常规指标及限制见下表：为了更好的让大家了解到北京城市供水水源的水质，我找了密云水库于河北安各庄水库、岗南水库、黄壁庄水库和王快水库各项水质的对比分析表。1.1常规理化及卫生学指标对比分析表1为5座水库常规理化及卫生学指标监测数据。由表1可见，王快水库和密云水库水源水质最好，常规理化及卫生学指标均评价为Ⅰ类；其余水库受CODMn和氨氮指标影响评价为Ⅱ类。5处水源地的常规指标及卫生学指标均符合地表饮用水源地标准。表15座水库常规理化指标及卫生学指标对比从具体监测数据看，密云水库的污染指标（CODMn、CODCr、BOD5、氨氮、LAS）和卫生学指标（粪大肠菌群）较河北4库低，表明密云水库水质总体上优于河北4库水质。1.2毒理学及金属指标对比分析表2为5座水库的毒理学及金属指标数据。由表2可见，5座水库水质良好，毒理学及金属指标均符合I类标准。从具体监测数据看，密云水库各项指标均未检出，优于河北4库；河北4库均有砷检出，岗南水库、黄壁庄水库和王快水库硒有检出，但都在水源地标准许可范围内。表25座水库毒理学及金属指标对比1.3富营养化指标对比分析表3为5座水库藻类生长所需3种营养源的富营养化评分情况。由表3可见，5座水库富营养评价中以密云水库评分最低，3项营养源指标评价平均分为41分，中营养。王快水库和安各庄水库评分接近，营养等级也为中营养；岗南和黄壁庄水库则评为富营养。密云水库、王快水库和黄壁庄水库3个营养源中总磷评分最低，表现为磷源限制型；安各庄水库和岗南水库CODMn评分最低，表现为碳源限制型。表35座水库富营养化指标对比1.4集中式生活饮用水地表水源地补充项目评价表4为GB3838-2002中规定集中式生活饮用水地表水源地补充项目的监测情况。表45座水库集中式生活饮用水地表水源地补充项目对比由表4可见，黄壁庄水库硫酸盐超出标准限值（250mg/L），不符合地表水集中水源地要求；其他4座水库均符合标准要求。各水库铁和锰均未检出，硫酸盐、氯化物和硝酸盐氮等3项指标以密云水库最低，王快水库其次。1.5矿化度评价矿化度是衡量水中溶解态矿物质含量的指标，矿化度过高则直接影响饮用水的口感。根据SL395-2007，将矿化度评价分5个等级，即低矿化度（矿化度100mg/L）、较低矿化度（矿化度100~300mg/L）、中等矿化度（矿化度300~500mg/L）、较高矿化度（矿化度500~1000mg/L）和高矿化度(矿化度≥1000mg/L）[1]。表5为5库水库矿化度评价情况。表55座水库矿化度指标对比由表5可见，黄壁庄水库矿化度达到699mg/L，评价为较高矿化度级别，水质最差；安各庄和岗南水库评为中等矿化度级别，水质一般；王快水库和密云水库处于较低矿化度级别，水质较好。从矿化度具体监测值看，密云水库最低，水质最好。1.6总硬度评价总硬度是衡量水质钙、镁离子含量的指标，和饮用水的口感及水垢的析出等直接有关。根据SL395-2007，将总硬度指标评价分为5个等级，即极软水（总硬度55mg/L）、软水（总硬度55~150mg/L）、适度硬水（总硬度150~300mg/L）、硬水（总硬度300~450mg/L）和极硬水(总硬度≥450mg/L）。表6为5座水库总硬度指标的评价情况。表65座水库总硬度度指标对比由表6可见，黄壁庄水库总硬度最高，达到419mg/L，评价为硬水，其余4座水库评价为适度硬水。其中密云水库硬度最低。1.7水化学类型评价水化学类型反映水体中主要无机离子的平衡情况，划分水化学类型，对于研究水文地球化学过程、水的工业利用、农业灌溉、水产养殖和人畜饮用都有重要意义。随着天然水矿化度的增高，水化学类型由硅酸盐-重碳酸盐水向硫酸盐-重碳酸盐水，再向氯化物-硫酸盐水和硫酸盐-氯化物水逐渐变化的趋势，从而能够比较充分地体现出天然水对地表物质的淋溶累积过程。5座水库的水化学类型评价结果见表7。表75座水库水化学类型指标对比由表7可见，安各庄水库、王快水库和密云水库水化学类型一致，岗南水库和以上水库接近。而黄壁庄水库水化学类型和其他4库明显不同，其优势阴离子已转换为硫酸根。1.8金属侵蚀能力比较-拉森指数比较天然水体对金属的侵蚀能力主要利用拉森指数LR来判别[2]，LR是在对新管进行腐蚀试验的基础上提出的。当LR1时，水具有严重腐蚀性。5座水库的LR计算结果见表8。表85座水库拉森指数对比由表8可见，LR最大的是黄壁庄水库，高达2.3981，对金属管材有很强的腐蚀性。安各庄水库和岗南水库拉森指数基本持平，王快水库在河北4库中LR最小。5座水可中密云水库LR最小，为0.4637，相应对金属管材的自来水系统腐蚀最小。密云水库在8项评价中明显占优。该结论除客观反映出该水库的良好水质状况外，也从另一个侧面反映了北京市针对密云水库采取的一系列保护措施取得的明显的效果。河北4库中以王快水库水质最好，和密云水库水质最接近，作为调水水源最为合适。岗南水库和安各庄水库水质持平，8项评价结果中等，可作为北京调水水源。参考资料：《城市给水排水规划》《南水北调京石段供水水源与北京自产水源水质差异性分析（赵红磊）》文烧鸡