南山水厂出厂水浑浊度、游离氯、pH值检测结果分析

况旺

深圳市城市交通规划设计研究中心股份有限公司 广东 深圳 518002

南山水厂位于深圳市南山区，一二期总体规模为120万m3/d，其中一期规模为20万m3／d，于2008年12月正式建成投产；二期在建中，新增规模100万m3/d，并新增一期20万m3/d深度处理,预计2025年建成。建成后南山水厂除供给原一期服务范围外，将与福田、宝安新安片区供水互联互通，成为近期深圳市供水规模最大、服务范围最广的自来水厂。

1 概述

1.1 水源水质

南山水厂的水源为混合原水，水源包括经深圳水库调蓄的东江引水、西丽水库、铁岗水库。根据原水水质检测资料，深圳水库、西丽水库、铁岗水库水质均为地表水Ⅲ类，表现低浊、高藻等水库水特征[1]。

1.2 处理工艺

南山水厂采用预处理→强化常规处理→臭氧活性炭深度处理→消毒工艺。预处理采用臭氧（O3）+高锰酸钾（PPC）复合氧化，强化常规处理为在常规处理的基础上增投絮凝剂（PACl）、助凝剂（PAM）、熟石灰、粉末活性炭（PAC）。消毒工艺采用多点投氯法，消毒剂为液氯（Cl2）。工艺流程见图1。

1.3 气候条件

深圳位处中国东南沿海，属南亚热带季风气候，年降水量平均为1932.9mm。按气象学划分标准，及深圳市30年气象记录（1991~2020年）统计各季平均状况，深圳市四季大致归纳为：2-3月为春天（10-22°C），4-10月为夏天（＞22°C），11-12月为秋天（10-22°C），1月为冬天（＜10°C）。本次分析以四季更替代替气温区间变化。

2 指标选定与分析

2.1 数据来源

深圳市水务局近年依据《生活饮用水卫生标准》，在深圳市水务局官网统一向社会公布各供水企业水质月检检测结果。本篇论文中所使用的出厂水水质数据即出自深圳市水务局官网。

2.2 指标选定

造成浑浊度的悬浮物和憎水胶体通常为细菌、病毒和其他有毒有害物质的载体。浑浊度作为感官性状指标，不仅与居民用水感官相关，亦与用水安全存在相当程度上的关联，浑浊度高低可直接反映水质安全与否。分析指标首先选定浑浊度。

原水经过“混凝-沉淀-过滤”为主体的处理流程后，无法全部杀灭病原微生物，消毒是生活饮用水安全的最后保障，《室外给水设计标准》规定,生活饮用水处理工艺流程中，必须设置消毒工艺。出厂水消毒剂剩余，包括少量Cl2、HOCl、OCl-，称为游离性余氯（以下简称“游离氯”）。出厂水保留一定浓度的游离氯是抑制出厂水残余病原微生物重新繁殖、控制二次污染的有效措施。同时，游离氯对提示管网存在二次污染与否具有重要意义，选定游离氯作为第二个分析指标。

混凝是处理工艺流程中非常重要的一环。影响混凝效果的因素较多，如水的物理、化学性质，水中杂质的物理、化学性质，絮凝剂的选择、反应器的选择及其水力条件等。其中pH值与水、水中杂质的性质均有关联，又是絮凝剂液态聚氯化铝(PACl)一项重要指标[5]，本次分析将pH值作为第三个分析指标。

同时，降雨量、温度对原水的水质与水量、给水处理效果均有影响，对本次分析选取2020年4月至2022年4月的检测结果，对照月均降雨量、季节变化，对其中的浑浊度、游离氯、pH值进行分析。

2.3 统计学分析

所有数据采用SPSS 23.0统计软件包进行分析。数据比较用单样本t 检验，单变量方差分析。单变量方差分析三类数据是否具统计学意义，并以浑浊度作为因变量，游离氯、pH作为协变量，月均降雨量作为随机因子，分析浑浊度、游离氯、pH三者交互关系，以显著性P＜0.05为差异有统计学意义。

表1 南山水厂出厂水浑浊度、游离氯、pH检测结果（2020.04~2022.04）

统计分析结果显示，浑浊度均值为0.110±0.016，F=1222.404，P=0.000；游离氯均值为0.660±0.065，F=2613.600，P=0.000；pH均值为3.744±3.674，F=25.968，P=0.000。三者数据均有显著性差异，具统计学意义。浑浊度、游离氯、pH三者交互作用F=15.997，P=0.001，有显著性差异，具统计学意义。

表2 浑浊度、游离氯、pH单样本t检验结果

表3 浑浊度、游离氯、pH单变量方差分析结果

2.4 讨论

出厂水中的游离氯、浑浊度、pH值检测结果，参照月均降雨量、四季变化，同步关系见图2。

2.4.1 单项分析

本次所取时间段游离氯平均值为0.66 mg/L，符合标准。2020.04~2022.01出厂水游离氯维持在0.6~0.7mg/L，2021年内波动次数较多，2022.03~04升高至0.8mg/L，应与当年“平均气温历史最高，阶段性干旱重”，[4]原水水质、水量情况较往年差别大，药剂量多次调试有关。表现为春、秋季游离氯高，夏、冬季游离氯低。

本次所取时间段浑浊度平均值为0.11，符合标准。数据所示存在两处高值，浑浊度达到0.14~0.15，均发生在夏季。其余月份均＜0.12。

pH值从2021.04开始公布。本次所取时间段平均值为7.2，符合标准。2021.04~2021.11期间约为7.0，2021.12~2022.04，出厂水pH维持在7.4。总体来说，春秋季节pH稍高，水质偏碱，夏季pH为7，水质呈中性。

2.4.2 交互关系

浑浊度夏季升高，秋冬春季相对稳定。月均降雨量超过320mm时，浑浊度出现峰值，呈现与当月月均降雨量极强相关，达到0.13~0.15。pH值在有数据的2021年10月降低，与浑浊度呈反相关。根据黄萍对某水库水质的研究，[6]降雨量与原水水质pH变化无对应关系。由此可推断2021年10月pH值的变化源于降低原水浑浊度。

PACl水解反应过程是不断产生H+的过程，反应式如下：[5]

H+的增加导致pH值不断下降，为保证PACl的聚合度，保证絮凝效果，应加药调节。

pH值是水中HOCl与OCl-的相对比例决定因素之一[7]。南山水厂选用的消毒剂液氯在水中同时发生Cl2水解、HOCl离解两个反应，反应式如下：

HOCl的离解随着H＋的积聚，反应左移，HOCl浓度增加。反之，如OH-增加，H+消耗增加，反应右移，HOCl浓度减小。Fukuzaki 等[8]研究表明，当pH 为7.5 的时候，有效氯中45%为次氯酸，pH 为6.5 时则95%为次氯酸。pH越高，起主要消毒作用的HOCl[9]越易离解为OCl-。当pH=7.54时，HOCl与OCl-大致相当。因此原水经处理-消毒后如不加药调节，pH值在 6.5~6.7之间，呈弱酸性[10]。

南山水厂pH调节剂采用熟石灰，当游离氯浓度高时，pH值也在高值。2022年3月，游离氯达到最高值0.8mg/L时，pH同时在最高值7.4。提高游离氯的浓度可弱化pH升高对HOCl浓度影响，避免降低管网内消毒效能[11]。

3 结论

1、南山水厂现阶段出厂水水质较稳定，各项指标满足《生活饮用水卫生标准》，其中浑浊度、游离氯、pH值存在一定交互关系，并受降雨量及季节变化影响。

2、二期建成后，南山水厂供水范围增大，管网流程加长，现阶段出厂水游离氯浓度处于标准限值（0.3~2.0mg/L）中等偏低段，应适当提高游离氯浓度，同时降低pH值，保障管网末端水质安全。

3、建议针对原水风险建立预警机制，制定应急预案，结合管网末端检测点水质数据，利用正态分布原理确定不同等级的浑浊度、游离氯、pH预警值，以应对极端气候、气象等因素造成的原水水质、水量变化对水处理系统的冲击。