关于铜川新区净水厂应对突发性水源水质污染技术措施的思考

关于铜川新区净水厂应对突发性水源水质污染技术措施的思考
摘要：作为铜川新区的骨干供水设施——净水厂的供水水质安全十分重要。

为了防范可能发生的水源水质突发性污染的威胁，保证供水水质，应考虑净水厂应急供水的技术措施。

分析表明，各种药剂投加方法及设施能解决多数污染物的应急控制问题，而且投资小，启动迅速，应作为净水厂应对突发污染的首选措施。

净水厂应急方案中还应重视“关口前移”、应急排水、强化混凝等宝贵经验。

关键词饮用水突发污染应急供水水质安全
Abstract: Water treatment plant as the major water supply facilities in Tongchuan New Area, its water quality safety is very important. To prevent the probable the emergent pollution of water resources and water quality and to ensure water quality, technical measures for emergency water supply should be considered. The analysis shows that a variety ofpharmaceutical dosage and facilities can solve the most of the emergency problems about pollutants, with small investment and quick start, so it should be regard as the preferred measure. In emergency plan of water treatment plant, “gate forward lead”,emergency drainage, strengthened coagulation such valuable experience should be payed great attention.
Key words: drinking water; emergent pollution; emergency water supply; water quality safety
中图分类号；TS275.1
一、问题的提出：2005年以来，我国相继发生了松花江水质污染、太湖蓝藻污染、陕西渭南蓝藻污染等水质事件。

我们桃曲坡水库也于2007年和2010年相继发生了藻类污染和整体性超高浊污染等事件。

这类事件导致整个城市停水或不能正常供水，给人民生产、生活造成很大损失，也造成严重的社会恐慌，给供水企业的社会公众形象造成很大损害。

随着气候的逐年恶化和环境污染的持续加剧，此类饮用水突发性污染事件的发生频率也在逐年增加。

那么突发性水污染是否可以避免？发生污染后有没有更好的应对措施，可使净水厂不停水或少停水？作为可靠性要求较高的铜川新区城市供水系统应该针对可能的突发性水源污染做好哪些准备？在给水处理技术上需要加强那些工作？
如何应对突发性水污染的问题，已经引起铜川市政府相关部门和供水企业的高度重视。

曾经发生的桃曲坡水库的阶段性污染已经得到控制，但其污染影响不会立即消失，每年的暑期即7、8、9月份爆发的可能性依然很高，甚至极端干旱年份的整个夏秋季节都是高发时段，对铜川新区的城市供水安全形成持续的年度阶段性威胁。

我们在重视污染源的同时，也要重视研究水污染应急供水技术，净水厂应有针对性地编制应急供水预案。

对突发性的重大水污染，如果能事先做好
准备，不停水或少停水的是可能的，关键要做好技术上、水处理措施上的储备，还要做好管理措施上的研究和演练。

城市供水应急预案包括很多方面，从供水技术上要考虑多水源、多供水点的优化调度，避开受污染水源或减少受污染水源的供水量等，具体讲就是可利用净水厂8万米3调蓄水池，在污染产生之初先期蓄积一部分源水，也可临时启用应急地下水供水设施；同时也要考虑净水厂水处理工艺系统的应急强化处理能力，这是保障应急供水情况下不中断供水、保证供水水质的关键点。

目前，建立净水厂防范突发性水源水质污染的应急预案问题已经引起管理局和公司领导层的高度重视，每年的经济工作会议上都含有较多的关于预案的条款和话题，公司从2007年以来逐年编制了应急预案。

本文试图就应急治污技术上的一些基本原则进行初步的探讨。

二、突发性污染的来源与分类
（一）突发性污染的来源
在水源水体流域上游的任何潜在污染源都可能导致水源水质污染。

其一，一些污染源由于治理不力，持续性地向水体中排放污染物，可以视作是持续性污染，对于以此水体为水源的水厂是属于造成处理过程中如何去除污染的问题，铜川新区净水厂不属于这一类，其水源水质多年监测结果均为二类饮用水源，铜川市环境监测部门在水库上游建立了全面布点和河道主干流多断面阶段性监测的水源安全控制监测网，多年来基本保持二类水源的稳定特质。

其二，一些属于突发性的污染往往是由于事故、突发自然灾害、人为破坏等意外事件引起的，具有发生时间不可预见、持续时间短、污染物不确定、污染浓度高等特点。

以地表水为水源的净水厂，突发性污染源包括上游的近岸工厂或矿山发生事故（或偷排）等非正常排污、城镇或农村的非点源污染受突降暴雨冲刷等进入水体、车辆（如2010年发生的马栏河上游柴油车倾覆）等的污染物泄露、环境因素变化导致水体底泥中污染物的突然释放、气候突变等自然灾害带来的突发性污染等等。

桃曲坡水库2007年爆发的持续阴雨遭遇突发超强降雨和径流入库而造成水库库水翻浆的藻霉化污染，2010年发生的持续干旱水库存量过低在遭遇突发超强降雨和超大径流入库（建库以来最大、50年一遇）而造成水库整体性超高浊（浊度最大20万NTU,固体占比20%）污染也是这一类范畴。

（二）一般污染物的分类
对水源中可能出现的突发性污染物按其理化性质，可分为无机物、有机物和生物等。

按物质形态，可以分为颗粒物（固体）、溶解性物质（分子、离子）和气体等。

其中以溶解性有机物和重金属类的突发性污染危害较大且在常规水处理过程中难以解决。

也可按突发性污染物所适用的去除技术分类，包括：可吸附去除，如硝基苯（松花江污染类）以及多数小分子有机物、部分重金属、藻霉素、环境激素类物质、部分持久性难降解有机物、部分油类污染、氨氮等，可以通过粉末状活性炭吸附、沸石离子交换吸附等去除；可以由氧化还原等化学反应分解或杀灭的，如COD类有机物、部分持久性难降解有机物、部分油类污染、氨氮、
细菌、病毒、贾第虫、隐孢子虫、剑水蚤、摇蚊幼虫等可以通过预氧化、后氧化分解或杀灭；可强化混凝沉淀及强化过滤去除的，如各种颗粒物、大小分子有机物、贾第虫、隐孢子虫等；可通过调节PH等以化学沉淀去除的，如：镉等部分重金属、部分难溶金属离子、硫化物等部分难容无机物等；可用膜法去除的，如：细菌、病毒、各种金属、非金属离子、小分子有机物等。

有些污染物有可能有几种适用的去除方法。

三、当前一般水厂的处理能力与应急措施
（一）现有水厂的处理能力特点
一般城市给水厂担负着向城市管网按量按质供应饮用水的任务。

铜川新区净水厂是按照对于水源污染轻微的常规除浊工艺设计的，这也是我国多数水厂的现状。

近年来，水源水污染加重，许多水厂增加了预处理或深度处理环节，强化了处理能力。

这些水厂一般是按应对持续性的、常规的、微污染的水源水质情况设计的，如受COD、氨氮等生活污染的水源水，而非突发性的、特殊难处理的、短时间高浓度的，从这一点来说，新区净水厂的工艺设施是难以应对的。

（二）水厂的应急预案选择
为了防范可能的突发性水污染问题，需要确定应急方案和设施。

应急设施与方案的选择可能有多种，基本原则是在发生突发性污染情况下保证要求的水量与水质，如《铜川新区城市供水应急预案》中要求按照正常日供水量的40%保障供水。

可能的方案有：
（1）应急情况下降低水处理系统负荷，减水量而保水质，对于新建水厂也可以按较低负荷设计，留有一定的负荷冗余在应急情况下使用。

此方案只应对一些颗粒物、大分子有机物污染物、部分生物类等突发污染有效，而且工程投资增加较大、设备冗余浪费大，不经济，也是不现实的。

（2）增加预处理或深度处理单元，提高对有机污染等的抵御能力。

以微污染水为原水时，增加预处理或深度处理工艺是必要的，但考虑技术和经济因素，一般水厂在短时间内难以实现。

况且，对于突发的高浓度有机污染或其他一些特殊污染，往往这些按常规情况的处理工艺也是难以胜任的，如深度处理中的颗粒活性炭一般吸附过滤时间只有几十分钟，这对于常规的低浓度持续性有机污染有效，但是很难保证对突发性高浓度有机物的高效去除。

一旦深度处理环节失效，后面再无可靠的控制环节，水质安全将受到威胁。

（3）储备某种特殊处理单元，在应急启用时，如膜处理装置等，对多种突发性污染有效，但是投资大，一般还需要有水头的提升，实现困难，对铜川新区净水厂来说基本不可能。

（4）储备一些药剂类投加设施。

根据前述突发污染物的特点分析，多数突发性污染都可以通过投加某种药剂（在此广义地将吸附剂、氧化剂、酸碱济等统
称为药剂）的方式给予有效应对，如投加粉末活性炭等吸附剂，预氧化用氯、氨、二氧化氯、臭氧等氧化剂，酸、碱等PH调节剂，各种混凝剂、助凝剂等。

药剂投加设施启动迅速、投量可调，能适应较高浓度的污染情况，而且在国内很多水厂这些药剂就是在成功生产中使用的，易于实现“平战结合”，减少投资，只需要针对应急供水的要求在投加品种、投加量方面做出适当调整，有广泛的适应性。

突发性水质污染虽然产生的后果很严重，但是对于铜川新区净水厂来说，还是属于小概率事件，为此而投入大量的资金建设备用设施是不经济的，方案（1）（2）（3）显然不是首选的方案，方案（4）是较为可行的。

四、关于治污技术措施的一些讨论
除借用科研部门污染防治的成果以外，铜川新区净水厂来应在开展有针对性的研究基础上制定具体的应对突发性污染的应急技术方案。

首先应对桃曲坡水库水源进行潜在污染源和污染物调查，明确需要防范的突发性目标污染物、以及持续可能的发生时段；针对目标污染物及水厂已有的一、二期工艺系统情况，研究应对措施，建立应急设施。

基于上述分析，以设置适量的药剂投加设施为应对突发性水源水质污染的首选措施。

如净水厂一期2万吨/d净水系统中原设计了一套助凝剂投加系统作为备用，在应对2010年整体超浊污染时，启用了强混凝剂聚丙烯酰胺和西安益维普泰公司生产的强高效多功能水处理剂益维净，从而成功地完成了应急治污任务；二期3万吨/d净水系统中除加强了工艺优化，在采用先进的网格反应池-“V”型滤池的基础上，还增加了活性炭投加系统以及高锰酸钾预氧化设施，可以有效防范突发的藻霉化污染和超高浊污染。

这些药剂投加设施也可以设计为多用途，一套设施在不同时期可以根据需要储存投加不同的药剂；投加量可以根据具体需要灵活调节，适应各种污染物或各种污染程度的处理需要；投加点可以灵活改变，可以预设在水处理系统前端或系统中不同位置（如一期的便携式高锰酸钾投加在管道混合器末梢），以满足不同情况的需要；系统设计时要充分考虑各种药剂的使用条件，使其在关键时刻能真正发挥作用，如各种药剂的接触时间就是一个重要的工艺参数，必须想办法保证。

投药设施可以“平战结合”，对桃曲坡水库水源水质的阶段性变化，初夏时要投加聚丙烯酰胺以抵御超高浊污染；暑期和深秋时又要投加粉末活性炭以缓解藻霉化污染，粉末活性炭投加系统不仅可以满足应急污染的需要，也可以用于持续性重污染时期，有效提高净水厂设备利用率和新区城市供水水质的安全保证率。

要充分重视借用国内成功的应对水污染的宝贵经验。

“关口前移”是应对突发污染的重要经验之一，在今后的净水厂工艺改造时要充分考虑在取水口投加各种预处理药剂的可能性，其优点包括：对于粉末活性炭等吸附类或氧化类药剂尽量延长接触时间，可以显著提高效率，达到控制突发性污染的目的；在尽可能早的处理环节控制污染（如在水库大面积爆发蓝藻时，可以考虑轮船播撒硫酸铜等措施），后续处理环节起缓冲与安全余量的作用，对水质的安全保障更加可靠，形成多级安全屏障。

在解决持续性污染问题时，强化混凝对于提高常规水处理系统去除污染的能力应受到普遍重视；在应对突发性污染时，强化混凝也十分重要。

往往单一的措施不足以完成控制突发性污染的任务，而且为了应对高浓度的突发污染可能投加的药剂量较高，会给其他处理环节带来问题，这时应将强化混凝、强化沉淀排泥、强化过滤等措施进行统筹考虑，实现工艺优化组合。

要在生产管理过程中考虑投加不同混凝剂和助凝剂的可能性、考虑较大幅度改变投加量的可能性、考虑改变投加点的可能性。

在今后水厂改造中，还应考虑处理系统水的应急排放的可能，一旦处理后出水不合格，应在进入清水池之前能排放，避免污染清水池及管网，造成更严重的后果。

五、结论
新区净水厂在应对突发污染时，要针对特定的目标污染物，以研究可能的控制措施。

各种药剂投加设施投资小，适应性广，能解决多数污染物的突发污染问题，应优先考虑采用。

此方面还要在今后的生产管理过程中多加探索。