20180722智慧水务资料包04智慧水厂深度处理后管网水质研究评价

1深度处理后管网水质研究评价董民强张赟（国家城市供水水质监测网杭州监测站，杭州310014）摘要杭州市在常规水处理工艺基础上进行了深度水处理工艺改造，本文对新工艺自来水进行了跟踪分析研究，结果表明，深度水处理有效改善了饮用水水质，对锰去除较好，出厂水、管网水的总有机碳、耗氧量、亚硝酸盐氮均显著降低，余氯消耗下降，实现深度水处理后加强管网管理对改善龙头水质尤为重要。关键词深度水处理除锰耗氧量下降龙头水质改善StudyonDrinkingWaterQualitybyAdvancedTreatmentTechnologyinHangzhouDongmin-qiang,Zhangyun(NationalWaterQualityMonitoringNetofUrbanWaterSupplyHangzhouStation,Hangzhou310014,China)Abstract:Ozonationandbiologicalactivatedcarbon(BAC)processhasbecomeadvancedtreatmenttechnologyinHangzhouNan-xingwaterplant.Waterqualitybynewtreatmentwerestudiedinthispaper.Experimentalresultsindicatedthatwaterqualityhadbeenimproved,itisgoodforMnremoval,TOC,CODMnandnitritearedecrease,thequantityofchlorineaddedwasreduced.Itisessentialtostrengthenpipenetmanagementafterusingnewtechnology.Keywords:AdvancedTreatmentMnremovalCODMnTapWaterQuality0前言随着钱塘江流域经济的高速发展和人口增长，钱塘江水系面临日趋严重的污染问题，饮用水水质状况令人担忧，传统的水处理工艺已难以保证饮用水水质安全，实现自来水深度处理已势在必行。为了满足人民群众对饮用水水质的需求，有关部门作出对杭州市水厂进行处理工艺改造的决策，由于改造的工程量和投资额巨大，采取逐步推行的办法，首先选择在杭州市南星水厂进行，该厂经深度处理后自来水并入原有管网输送，耗费巨资改造工程投入使用后，送达居民家中自来水水质究竟如何？这是公众普遍关注的一个问题。南星水厂位于钱塘江畔，原水取自钱塘江，供水量约10万立方米/日，已有二十多年历史。在原有常规水处理基础上经工艺改造后采用臭氧活性炭深度处理技术，整个改造工程于2004年10月完成。水质监测站对其供水区域共设有10个管网水监测点，每周循环进行常规项目检测，每月进行一次全项检测。本文对南星水厂经深度处理后出厂自来水水质数据作了汇总分析，同时在其供水区域管网选点进行龙头水水质跟踪检测，对其水质变化进行观察和分析，并将该区域水质与常规工艺水厂供水区域水质进行了对比研究，从而对南星水厂深度水处理后的管网水质进行综合评价。1实验部分1．1检测仪器：安捷伦气相色谱-质谱仪（GC/MASS），热电Thermo等离子发射光谱仪（ICP），岛津总有机碳测定仪2（TOC），日立原子吸收分光光度计（AA），HACH散射光浊度仪等。1．2布点采样：全市设76个管网监测点，覆盖5个水厂，其中包含管网末梢点和水质较差点，采样要求及时性和代表性，余氯等部分项目现场监测，当发现水质异常时作现场调查分析。本次实验选择了若干临时监测点，为跟踪龙头水水质变化，采样时按设定时间定时采样。1．3检测项目与频率，管网监测点常规监测每周循环一次，每天包含5个水厂，常规检测项目包括浑浊度、色度、臭和味、肉眼可见物、铁、耗氧量、亚硝酸盐、余氯、细菌总数、总大肠菌群等10个项目，每月进行一次水质全分析。本次实验跟踪检测时选择部分有机物项目和金属元素项目。2结果和讨论2．1深度处理后出厂水质改善南星水厂工艺改造后，原水以臭氧预氧化，进行混凝沉淀，经过滤后再作臭氧活性炭处理，最后加氯消毒。深度水处理工艺改造前，南星水厂与清泰水厂、赤山埠水厂的工艺和水质比较接近，且取用同一水源，因此有较好的可比性。2.1.1与清泰水厂出厂水比较清泰水厂工艺流程为常规处理工艺，采用传统的混凝沉淀工艺，过滤后加氯消毒。南星水厂改造后经深度处理的出厂水，在浑浊度、氨氮、耗氧量、铝、锰、总有机碳等指标方面优于未经改造的清泰水厂出厂水。见表1、图1、表3。表1各厂部分水质指标项目清泰水厂（常规处理）南星水厂（深度处理）赤山埠水厂（常规处理）原水出厂水原水出厂水原水出厂水浑浊度（NTU）11.60.1326.80.1612.40.63硝酸盐（mg/L）2.062.022.122.462.262.04氨氮（mg/L）0.890.680.780.300.850.65耗氧量（mg/L）2.241.62.640.802.161.76铝（mg/L）0.0230.0140.0320.0080.0100.034溶解氧（mg/L）8.911.510.111.510.210.7锰（mg/L）0.140.080.220.050.120.10铁（mg/L）0.480.050.940.050.450.05总磷（mg/L）0.090.020.110.020.090.02结果显示，两个厂出厂水的浑浊度指标有较小差异，自2005年6月以后，改造后南星水厂出厂水浑浊度要低于未经改造的清泰水厂。两个水厂出厂水的pH值在6.8~7.5之间，无明显差异，均符合标准要求。改造后南星水厂与清泰水厂比，氨氮有明显降低，降低量达28%，表明南星水厂经深度处理后对氨氮有较好处理效果。经深度处理的南星水厂出厂水耗氧量在0.80~1.92mg/L间，平均降低量达29%。南星水厂出厂水铝含量明显低于清泰水厂，降低量达35%，表明深度处理后铝残留量降低。南星水厂依赖深度处理工艺能较好除锰，不需要额外增加设备和药剂，见图1。3图1南星水厂硝酸盐（以N计）含量比清水厂高0.23mg/L，提高量达11%，结果显示经臭氧活性炭深度处理后，南星水厂含氮化合物氧化成硝酸盐的转化率较高，净化效果较好。两个水厂出厂水中的亚硝酸盐浓度都处于较低水平（0.010mg/L以下），无显著差异，但南星水厂在2005年5月呈现过一次较高值（0.009mg/L）。南星水厂总有机碳含量比清泰水厂要低0.86mg/L，降低量达35.5%，见表3，表明南星水厂经深度处理后的出厂水中总有机碳含量降低较多。杭州市各自来水厂近年来加强了技术管理，出厂水质已达到较高水平，许多指标含量小于最低检出浓度，因此，两个厂除了上述几个指标有较明显的差异，其余指标差异不甚明显或均小于最低检出浓度而不显示差别。几个水厂的出厂水色度、臭和味、肉眼可见物等感官指标良好，无差异，没有明显变化。从表1中看出，总硬度、溶解性总固体、硫酸盐、氯化物、氟化物、溶解氧等指标，也较为相近，差别不大。微生物指标中细菌总数、总大肠菌群、耐热大肠菌群都符合国家标准，没有差别。Ames试验见表2，深度处理后的出厂水未能确保阴性，但剂量明显小于常规处理。有机类指标均无检出，重金属类也未有发现超出国家标准。表2各水厂Ames试验结果剂量南星水厂（深度处理）清泰水厂（常规处理）赤山埠水厂（常规处理）TA98TA100TA98TA100TA98TA100原水出厂水原水出厂水原水出厂水原水出厂水原水出厂水原水出厂水0.5L/皿0.870.801.081.051.130.671.081.171.310.691.531.011.0L/皿1.931.001.641.241.461.271.521.361.811.062.351.572.0L/皿2.531.332.091.532.61.932.391.683.001.131.901.68注：MR（致诱变指数）≥2为阳性。2.1.2与赤山埠水厂出厂水比较赤山埠水厂与南星水厂原水均取自钱塘江，原水水质相近，赤山埠水厂工艺流程是常规处理工艺，南星水厂经深度处理后的出厂水，在浑浊度、氨氮、耗氧量、铝、锰、总有机碳等指标方面优于赤山埠水厂出厂水，表明深度处理效果较好。见表1。南星水厂的平均浊度比赤山埠水厂低0.33NTU。两个厂出厂水pH值均符合国家标准。赤山埠水厂的氨氮平均值为0.42mg/L，南星水厂氨氮比赤山埠水厂低0.16mg/L，降低量达38%。南星水厂出厂水平4均耗氧量比赤山埠水厂低0.55mg/L，降低量达28.6%。南星水厂出厂水平均铝含量比赤山埠水厂低0.022mg/L，降低量达52%。南星水厂出厂水平均硝酸盐（以N计）比赤山埠水厂升高0.20mg/L，升高10.8%，表明经臭氧活性炭深度处理后，南星水厂含氮化合物氧化成硝酸盐的转化率较高，净化效果较好。两个水厂出厂水的亚硝酸盐含量相近，表明两种工艺对亚硝酸盐的处理效果无显著差异。南星水厂的总有机碳比赤山埠水厂低0.65mg/L，降低量达29%，见表3，显示深度水处理后总有机碳有较大降低，有机污染物去除率较高。表3各水厂总有机碳统计表（单位：mg/L）时间清泰水厂（常规处理）南星水厂（深度处理）赤山埠水厂（常规处理）原水出厂水原水出厂水原水出厂水2005.42.891.792.811.313.011.702005.93.422.762.231.572.542.462005.103.122.712.961.793.452.47平均3.142.422.671.563.002.21两个水厂的出厂水色度、臭和味、肉眼可见物等感官指标良好，无差异，没有明显变化。总硬度、溶解性总固体、硫酸盐、氯化物、氟化物、溶解氧等指标也较为相近，差别不大，见表1。赤山埠出厂水中锰时有检出。微生物指标中细菌总数、总大肠菌群、耐热大肠菌群三个水厂没有差别，有机类指标均无检出，重金属类未发现超出国家标准。2．2管网水质改善状况南星水厂供水区域为杭州市东南部，上城区东南及沿江复兴地区，该厂自来水出厂后主要向三个方向输送：东北方向至汽车南站，西南方向至闸口，向北至鼓楼一带，南星水厂实现深度水处理后，其供水区域的管网水质也随之发生了变化，但管网未进行分割，使得管网水质存在着一定的差异。2.2.1南星水厂供水区域改造前后水质变化对南星水厂供水区域2004年~2005年两年的管网监测水质资料进行了统计分析，发现管网水质有了改善。选择南星水厂供水区域上仓桥、海月桥两个监测点，进行了管网浊度、余氯、铁、亚硝酸盐氮等专项统计，见表4、5，各指标变化情况如下：浑浊度是反映管网水质情况的一项综合指示性指标，该指标与数十种指标有直接的相关性，通常用来表征整体水质状况。《城市供水水质标准》CJ/T206-2005规定浑浊度不超过1.0NTU。南星水厂上述两个管网监测点2005年度浑浊度指标比历史同期有所降低，见图表4、5。其中，上仓桥点2005年平均浊度为0.35NTU，比2004年的0.47NTU下降%，海月桥平均浊度0.27NTU，比2004年的0.55NTU下降%。管网水余氯是管网水水质安全的重要指示性指标，通常需要保持一定量的余氯以保证在管网水中的持续杀菌能力（尤其是杀灭水中的肠道致病菌），可防止供水管道的自身污染，《城市供水水质标准》CJ/T206-2005规定管网水余氯不低于0.05mg/L。采用深度水处理后，加氯量有所下降，见表4，而管网余氯保持较好，2005年南星供水区域余氯的总体水平较高（见图表5、6），南星水厂供水区域上仓桥点2005年的平均余氯为0.64mg/L，高于2004年平均余氯0.60mg/L，南星水厂供水区域海月桥点2005年的平均余氯为0.68mg/L，高于2004年0.54mg/L，季节对余氯有一定的影响。管网水中铁主要来自管道的影响，新铺管道、老化管道均会发生水中铁含量增高，形成“黄水”，产生异味，口感不佳。2005年比2004年相比，南星水厂供水区域上仓桥点和海月桥点铁含量较