上海某水厂10年进出厂水质情况及新地标实施可行性

任廷晟，阮辰旼，夏 萍，李 宁，吴 晓

(1.上海城投水务集团〈制水〉分公司，上海 200080；2．上海城市水资源开发利用国家工程中心有限公司，上海 200082；3.上海《净水技术》杂志社，上海 200082)

2018年6月23日，全国第一部生活饮用水水质地方标准——上海市《生活饮用水水质标准》(DB 31/T 1091—2018，以下简称新地标)正式发布，计划于10月1日起正式实施。对照我国现行《生活饮用水水质标准》(GB 5749—2006)，上海市地标的控制指标由106项增加至111项(常规指标49项，非常规指标62项)。常规指标在国标42项的基础上，新增了6项国标的非常规指标及1项国标附录A指标；非常规指标在国标64项基础上，减去提升为常规指标的6项，另新增了3项国标附录A指标和1项新指标；另还新增了3项水质参考指标。新地标对上海水厂的工艺控制提出了更高的要求。

2010年前，70%的上海饮用水原水取用自黄浦江上游水源，30%取用自长江口陈行水库水源。2010年青草沙水库建成后，中心城区和部分区县水厂切换使用青草沙原水，自此上海70%的原水取用自长江水源[1]。某水厂于2011年1月正式切换原水，由青草沙水库供水，经过8年的运行，该水厂原水、出厂水水质有了很大提高。本文通过梳理近10年原水和出厂水水质情况，比较了不同原水条件下出厂水水质变化情况，分析探讨了该水厂实行新地标的可行性。

1 材料与方法

1.1 水样

本研究水样均来源于该水厂2008年～2017年进水和出厂水，其中2011年1月前原水为黄浦江上游取水，2011年1月后原水为青草沙水库原水。两个水源地中，黄浦江水系负责多个水厂供水，多个中小型取水口也以黄浦江水系取水为主，单江取水机制对黄浦江水质要求非常依赖。黄浦江干流既需供水，又需承载较大负荷的航运功能，水质难以保障，同时黄浦江污染加剧进一步使得黄浦江水系水质恶化。青草沙水库坐落于长兴岛西北角，属于长江水系，较黄浦江水质受污染程度低，水质相对较好。

该水厂处理工艺如图1所示。

图1 深度处理工艺流程Fig.1 Advanced Treatment Process

该厂于2007年完成深度处理一期改造，采用常规处理+臭氧-生物活性炭深度处理工艺。常规处理包括臭氧接触池、高效澄清池、均质滤料V型砂滤池。系统内还有浓缩+离心脱水的排泥水处理工艺[2]。相较于传统混凝沉淀、砂滤和氯消毒工艺，现工艺在占地面积、浊度控制、污泥处理利用效率更有优势。生物活性炭滤池强化吸附作用，配以臭氧高级氧化可大程度减少有机物含量，将出水消毒副产物控制在较低水平。

1.2 水质分析方法

浊度检测使用哈希2100 N浊度仪，色度检测使用铂钴比色法，氨氮检测使用纳氏试剂分光光度法，耗氧量检测通过《酸性高锰酸钾滴定法》(GB 5750—2006)测定。

1.3 数据处理

将所采集的日均数据按月计算平均值处理，随后汇总成2008年～2017年的季度水质数据总表，随后进行数据分析、结果讨论。

2 结果与讨论

2.1 进水与出厂水浊度变化情况

该水厂进水浊度和出厂水浊度变化情况如图2、图3所示。

图2 进水浊度变化趋势Fig.2 Variation Tendency of Raw Water Turbidity

图3 出厂水浊度变化趋势Fig.3 Variation Tendency of Effluent Turbidity

由图2可知，2011年1月以前黄浦江上游原水浊度普遍高于2011年后采用青草沙水库原水的浊度。原水水质和出厂水水质有着密切的关系，原水水质会直接影响出厂水水质。由图3可知，近10年出厂水浊度总体呈逐步下降趋势。最高浊度出现在2008年7月，为0.1 NTU。此后随着2011年初原水切换后，出厂水浊度进一步降低，2017年9月浊度为近10年最低0.025 NTU，说明出厂水浊度控制一直较为稳定且逐年趋优。此外，36万t深度处理工艺生产线于2007年夏天正式完工，由高效沉淀池代替老厂区平流式沉淀池，沉淀池出水经过砂滤池、炭滤池过滤后出水并网[3]。随后经过试运行工艺参数的摸索，水量调试阶段，于2009年正式投入运行。原水切换，制水工艺不断改进有利于出厂水水质改善。

上海市新地标对浊度的限值为0.05 NTU，为国标限值的一半，根据该水厂实际出水情况看，自2015年5月起，出厂水平均浊度均低于0.05 NTU，已满足上海市新地标的限值要求。

2.2 进水与出厂水色度变化情况

该水厂进水色度和出厂水色度变化情况如图4、图5所示。

图4 进水色度变化趋势Fig.4 Variation Tendency of Raw Water Chroma

图5 出厂水色度变化趋势Fig.5 Variation Tendency of Effluent Chroma

由图4可知，自2011年初切换青草沙原水后，原水色度较黄浦江上游原水下降明显。同时原水切换后出厂水色度逐年走低趋于平稳，近5年来稳定在3.07CU，较切换前出厂水色度大为改善。说明原水切换对改善出厂水色度有正面影响。

上海市新地标对色度的限值为10 CU，相对国标的限值15 CU更为严格。但该水厂的出厂水已可确保长期持续的稳定达标。

2.3 进水与出厂水氨氮变化情况

该水厂进水氨氮和出厂水氨氮变化情况如图6、图7所示。

图6 进水氨氮变化趋势Fig.6 Variation tendency of Raw Water NH3-N

图7 出厂水氨氮变化趋势Fig.7 Variation Tendency of Effluent NH3-N

我国大多数地表水源为微污染水源，氨氮浓度高，氮、磷是水体富营养化产生藻类的主要污染物[4]。因此控制水厂进水氨氮变得至关重要。由图6可知，该水厂原水切换青草沙原水前氨氮波动比较明显，切换后至今氨氮稳定在0.11 mg/L左右，处于较低水平。说明青草沙水库对藻类污染物控制较黄浦江上游原水更有优势。该水厂自原水切换后出厂水氨氮的变化趋势同原水的变化趋势基本相同，为有效控制消毒副产物的生成，该水厂采用氯胺消毒方式。因为加氨会导致氨氮的上升，自2011年以来该水厂出厂水氨氮较原水有一定升高，但一直稳定在0.2～0.4 mg/L左右，仍处于可控水平。值得一提的是，氨存在硝化过程，水中氨氮会反应生成亚硝酸盐，会导致化学需氧量CODMn升高。因此在满足氯胺消毒要求的同时，控制氨氮含量，也有助于降低化学需氧量。

上海市新地标将氨氮从国标的非常规项提升为常规项，明确限值为0.5 mg/L，由该水厂近年出厂水数据可知，氨氮已可实现稳定达标。

2.3 进水与出厂水耗氧量变化情况

该水厂进水耗氧量和出厂水耗氧量变化情况如图8、图9所示。

图8 进水耗氧量变化趋势Fig.8 Variation Tendency of Raw Water CODMn

图9 出厂水耗氧量变化趋势Fig.9 Variation Tendency of Effluent CODMn

由图8可知，原水切换前原水耗氧量大大高于切换后耗氧量，切换前黄浦江上游原水耗氧量平均为6.17 mg/L，切换青草沙原水后近几年平均耗氧量为1.98 mg/L。出厂水耗氧量呈现出和进水相同的变化趋势，2011年1月原水切换后至今耗氧量稳定在1.32 mg/L。上海市新地标耗氧量限值为2 mg/L，当原水耗氧量大于4 mg/L时，限值为3 mg/L，相对国标更严(国标限值为3 mg/L，当原水耗氧量大于6 mg/L时，限值为5 mg/L)。该厂自原水切换后，耗氧量已可实现稳定达标。

结合出厂水耗氧量与浊度两个指标可看出两者变化趋势一致性，自2011年初原水切换后至今出厂水耗氧量和浊度变化比较稳定。有关研究表明强化混凝能有效去除水中的有机物。该厂在常规处理混凝阶段投加高分子助凝剂阳离子型聚丙烯酰胺及预处理臭氧消毒降低了出厂水浊度，耗氧量也随之降低。

2.4 水厂工艺关注的热点方向

上海市新地标相对于国标，由106项增加至111项，除将部分国标非常规项提升为上海市地标常规项外，还将国标附录A项目中的2-甲基异莰醇(2-MIB)、土臭素、总有机碳(TOC)等新增入了上海市地标的非常规项，并新增了N-二甲基亚硝胺(NDMA)成为上海市地标的非常规项。在上海市地标的水质参考指标中，也增设了乙酰甲胺磷、异丙隆、异养菌平板计数等指标[5]。青草沙水库原水水质相对原黄浦江水源已有较大改善，大部分常规项和非常规项经过水厂工艺已基本可以满足上海市地标的要求，但目前对于新型污染物、臭味、消毒副产物等热点问题的研究和实践还存在薄弱环节，应将关注点更多聚焦在针对上述热点问题上。

3 结论与展望

(1)通过对某水厂10年进出水部分指标的分析发现，该水厂原水由黄浦江水源切换至青草沙水库水源后，浊度、色度、氨氮和耗氧量指标明显下降，水质明显提升。

(2)通过对照上海市新地标，该水厂主要常规项指标均已可满足更严格的标准限值。

(3)鉴于该水厂的工艺水平和管理水平已达到国内领先水平，根据上海市新地标要求，及上海建设全球卓越城市的目标引领，后续该水厂的工艺重点应聚焦新兴污染物的去除，和消毒副产物的控制等方面，更好地保障城市的供水安全。