关于武汉城市饮用水安全的思考

刘红姣，郑 琦

(江汉大学 化学与环境工程学院，湖北 武汉 430056)

关于武汉城市饮用水安全的思考

刘红姣，郑 琦

(江汉大学 化学与环境工程学院，湖北 武汉 430056)

武汉市地处长江中下游，城市饮用水原水主要取自长江，随着社会经济的持续发展和城市人口的不断增加,工农业废水、生活污水总量与污水处理能力、长江水体自净能力之间的矛盾日益突出，长江水体中污染物的种类和数量呈现出复杂多样的特性，同时传统消毒工艺产生的新型消毒副产物的三致(致癌、致畸、致突变)影响不断见诸报端。为了让市民喝上真正安全的饮用水，水务部门的压力越来越大。本文结合武汉市饮用水实际情况从原水水质的保证、制水工艺的改造、城市供水管网的设计等方面，提出一些可供武汉市水务部门参考的思路。

饮用水；安全；原水水质；水处理工艺；供水管网

武汉市地处长江中下游，现有的18个饮用水水源地集中在长江、汉江两岸。随着社会经济的持续发展和城市人口的不断增加，武汉市及其周边工农业废水、生活污水总量与污水处理能力、长江水体自净能力之间的矛盾日益突出[1]。长江水体中污染物的种类和数量也随着社会生产的发展和污水排放量的增加呈现出复杂多样的特性，有时甚至无法判断水质是否安全[2-3]，一方面原水水质的污染使得传统的水处理工艺面临新的考验，一方面传统消毒工艺产生的新型消毒副产物不断见诸报端。作为“大江大湖”的大武汉，如何在工农业与城市生活污染的双重夹击之下，让市民能长期喝上真正放心的饮用水？

为了确保人民生活饮用水的安全，国家在2006年底颁布了《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)，2007年7月1日起全面实施，2015年为全国各省会城市强制实现该标准中106项饮用水指标全覆盖年。武汉市根据生活饮用水的最新标准，围绕饮用水安全开展了一系列的工作：2012年3月武汉市水务部门拟定计划逐步关闭所有排污口，有计划地建立污水处理厂，实现污水全收集；2015年8月武汉市水务局出台了《武汉市政府关于实行最严格水资源管理制度的意见》，进一步加强对水源地的保护，对历史遗留的码头和港口进行彻底整治，实现了武汉长江段水源水质常规化监测等等[4]，进一步提高原水水质；2013年7月通过了《武汉市城市供水专项规划》，计划到2020年共投资128.37亿打造安全可靠的供水系统，对制水企业设备、工艺逐步实现升级改造，改造市政供水管网，对影响饮用水安全的重点指标实现实时监控等，全面提高武汉供水水质。但2014年由于强降雨，部分农业面源污染源随地表径流流入汉江引起氨氮超标造成三个水厂停产，以及去年的持续大雨对饮用水的影响大家应该都记忆犹新，家庭净水装置的热销也是不争的事实。可见要真正保证城市饮用水的长期安全还任重道远。

本文结合武汉市的实际情况，拟从原水水质的保证、制水工艺的改造、城市供水管网的设计等方面，提出一些可供武汉市水务部门参考的思路。

1 关于武汉市饮用水原水水质的保证

原水水质是城市供水的起点，也是饮用水安全的基础，不同的原水水质决定着制水工艺的选择和处理成本的高低。武汉地处长江中下游，城市饮用水主要来自长江和汉江。长江作为我国第一大河流，沿途流经多个省、市、自治区，沿线工业分布多，交通运输频繁，风险源较多，同时长江武汉段与汉江沿岸不仅是武汉人口的主要生活区域，也聚集了化工、电子、航运、船舶制造等行业，长江和汉江水质都已经受到了不同程度的污染。由于历史的原因，武汉绝大多数集中饮用水水源地都沿长江岸线分布，属开放性水源地，不同季节(如暴雨或持续降雨)水质变化也比较大，原水的自动预警监测体系还不完备，武汉城市饮用水水源还存在一定的安全风险。

要保证原水水质，首先要确定与生活饮用水卫生标准、城市饮用水制水工艺相适应的原水水质标准。只有符合要求的原水才能进入制水企业，这样才能从源头保证饮用水的安全，避免原水污染对市民造成的伤害和恐慌。我国城镇建设部1993年颁布的《生活饮用水水源水质标准》(CJ3020-93)是唯一一部针对水源水质要求的专业标准，到目前已经有23年未进行修订。由于社会的发展，饮食的丰富多样化以及工业的快速发展导致水体污染成分的多样性和复杂性，实际上以上原水水质标准已经不可能被采用。根据水质健康安全的理念和现代水处理工艺的基本情况，可以结合武汉原水水质的实际情况，拟定武汉市原水的基本标准。只有与饮用水制水工艺相适应的原水，才能生产出健康安全的饮用水。

其次，加强对长江武汉段沿岸和上游产排污基础数据的采集和分析，全面了解武汉原水水质状况和主要影响因素，科学合理地规划取水范围，完善武汉城市饮用水水源地水质的自动监测与预警体系，确保进入制水企业的原水水质。目前武汉城市江段的监测项目已经有30多个[5]， 2014年底武汉市首个饮用水水源地水质自动监测系统(常规五参数和总磷总氮)也通过了验收。但要真正确保原水水质，首先对沿岸和上游的污水处理达标情况、工业企业生产废水和居民生活污水排放情况等进行全面彻底的调查，收集上游和沿岸的产排污情况及其常年的运行数据，并分析其对水质的影响；其次科学合理地选择长江武汉段的沿江断面和水质监测项目，对监测断面和项目进行动态评估和调整，而不仅仅停留在国家标准中规定的常规理化数据。最后我们要结合现有的监测装置及运行数据，及时总结分析、科学测评，考虑沿江原水水质和构筑物(包括水源地保护区内历史遗留的码头)分布状况，明确原水取水的选择范围，逐步实现对武汉城市饮用水水源地水质的全面自动监测与预警。

最后，要制定相应的水源地保护的整体框架措施，包括相应的机制和法律，进一步保护水源地水质，使水源地的工程一劳永逸。武汉市在2009年6月就划定19个饮用水水源保护区范围，国务院在2015年出台了“水十条”，加大了对自然水体保护及对水体污染的处罚力度，同年8月武汉市水务局出台了《武汉市政府关于实行最严格水资源管理制度的意见》。国家和市政府都出台了严格的水体管理法律条文。但2013年堤角水厂因水源地污染不得不更改取水地点，2014年和2016年持续降雨导致的水源污染也暴露了现有水源保护法律法规的不系统和不完善。由于长江流域单元水体集中了社会与自然的众多利益，防治水体的污染一定是多部门多部法律的共同作用：水体治理要考虑水面与陆地，上下游和左右岸的协调统一，不同级别行政部门之间，上下级与地区间的协调、不同领域行政部门之间的沟通与协调等；除此之外还要考虑与水体污染相关的各种法律条文：废水排放条例、洗涤用品条例、长江航运法等等。构建水源地保护的整体框架，逐步完善与之相联系和协调的各种法律体系，才能真正确保水源地水质不受进一步的污染。

2 关于武汉市饮用水制水工艺的选择与优化的思考

武汉市饮用水制水企业基本采用传统的四步法：混凝-沉淀-过滤-消毒组合的常规处理工艺，该处理工艺最早要追溯到1804年英国使用慢滤池进行集中式水处理开始，到现在大约有200多年的历史[6]。近年来随着水污染事件的频发，为了保证饮用水水质，武汉市制水企业在装置结构、水质监测和过程自动控制等方面进行了一系列的升级改造，多级深度处理组合工艺，新型药剂和膜过滤技术等新的制水工艺的讨论也逐渐成为热点。武汉未来饮用水净水工艺究竟该向何方？

首先，净水工艺的选择要以水质的安全健康为核心目标，突破以往以有限的技术指标为依据的水质评价系统[7]。大量的研究表明，对于现在普遍采用的氯、氯胺、臭氧等氧化类消毒剂，都有可能与水中的天然有机物反应生成性质各异，毒性水平不同的副产物。也就是说安全与健康的饮用水不仅要满足《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中的106项指标，也要关注消毒副产物的关键毒性指标[8]。因此中国工程院院士曲久辉提出的“物理技术是值得关注的清洁水处理方法”的观点应该是饮用水处理工艺的发展趋势[9]。

其次，明确未来制水工艺的发展方向一定是不用或者少用化学药剂的制水技术。由于传统工艺中的混凝剂、助凝剂和消毒剂等所产生的消毒副产物及二次污染物也成为饮用水健康风险的主要成因，物理技术将成为清洁水处理的主要方法。饮用水的净化过程实际就是分离过程，强化物理技术，加强对分离装置和设备(包括分离膜技术)性能的研究，提高分离效率：通过采用砂虑预处理的方法降低水体有机物的浓度来减少消毒剂的用量、对混凝和过滤等装置结构进行改造升级以减小絮凝剂的用量等等。未来的净水工艺应该是用最少的药耗、能耗和尽可能低的成本获取健康安全的饮用水。

最后，饮用水处理工艺的选择和优化一定要具有针对性。国内不少城市和地区采用了臭氧活性炭等深度处理工艺[10]，但是武汉要保证长期安全供水决不能盲目跟风行动。首要的任务是积累基础数据，全面了解武汉水源水质状况和污染风险，该数据一定是基于对历年饮用水处理运行数据所得出的具有不同指标污染频率和污染程度的分析，找到武汉饮用水的主要污染风险，实施风险评价后选择科学合理的饮用水处理工艺。如果没有足够的基础数据，无法精确确定风险的情况下贸然改革水处理工艺，可能给水务部门带来过重的经济负担而并不一定有好的水质效果。然后考虑武汉市民用水习惯等客观因素来合理选择饮用水处理工艺，以免造成“大材小用”或者水质不安全的情况。

3 关于武汉市饮用水供水管网的思考

武汉市从1906年有自来水管网以来，城市供水管网达到7000多千米，其中2000多千米是40年前修建的。武汉市2008年底的大雪曾经让城市水管大面积爆裂，全市几十万居民生活和生产受到影响[11]。主要原因是城市化进程加快，自来水普及率的提高，很多饮用水管线是在原有管网的基础上进行改扩建的，致使地下管网错综复杂，不仅存在改造难、维护难和管理难等问题，而且复杂冗长的管线使得管网中饮用水二次污染问题尤为突出。

武汉处在一个高速发展阶段，人口总量突破1000万大关，城市管网规划与建设关系到城市的长远发展。2016年11月25日，武汉水务集团董事长王贤兵指出，针对武汉市的地形特点，集团公司拟对管网实现分区计量、确定构建DMA标准化流程，开发漏耗分析系统等以减少管网漏损。在城市管网的规划和建设方面，除了考虑管网漏损，还可以借鉴日本和欧洲等国的自来水管网区块化设计模式：在每个供水企业的供水范围内，兼顾武汉城市发展规划和地形特点，将供水区划分成若干块，输水管负责从制水企业输水至各区配水池，配水池再向本区用户配水，区与区之间只需用一根进出水管相连，在区块之间的进出水总管安装监控设备，可以方便获得该区域内水量、水压和水质的变化，不仅有利于监控管网漏损、管网水压、水质变化和污染情况，而且有利于管网的维护和故障排除、扩建等。对于改善管网中饮用水二次污染问题，提高饮用水进户水质，降低运行维护成本是大有裨益的。

全面提升供水水质，是有关从原水水质、制水工艺、设备、监控、预警到管网设计、分布、二次供水等的综合性问题。武汉作为中部大型发展中城市，还处在不断的探索和研究中，需要借鉴发达国家和其他城市的成功经验，需要更多前瞻性的思考，关键要借助武汉强大的科研力量，做好本市水质的基础数据的调研，探索出适合武汉城市健康安全的饮用水供水模式。

[1]肖易漪，孙春霞. 武汉市水资源危机与对策研究[J].湖北社会科学，2013(3):47-50.

[2]刘锐平，曲久辉. 饮用水质健康风险的末端控制[J].科学通报，2009,54(3):273-277.

[3]董小蓉，杨晓明，鲁 翌，等. 长江、汉江水源水及其自来水中有机生物毒性的比较[J].中国环境科学，2010，30(2):263-268.

[4]卓海华，朱志勋，兰 静，等.武汉江段水质综合检测与评价[J].人民长江，2008，39(23):12.

[5]杜 维，李爱民，鲁 敏，等.长江武汉段水质重金属健康风险初步评价[J].环境科学与技术，2014 (s2):535-539.

[6]张仁港，叶方明.武汉供水史话[J].城镇供水，2015(5):5-10.

[7]曲久辉.对未来中国饮用水水质主要问题的思考[J].给水与排水，2011，37(4):1-3.

[8]刘拥鑫，胡晨燕，谷 建，等.饮用水消毒技术的研究进展[J].上海电力学院学报，2016,32 (4):380-384.

[9]曲久辉.饮用水处理工艺改革的方向与愿景[J].给水与排水，2016,42(1):1.

[10]袁海峰，赵晓宇.饮用水资源现状及饮用水净化技术研究进展[J].黑龙江科学,2016,7(2):138-139.

[11]张韧坚.雪灾给武汉供水管网造成巨大损失的调查与思考[J].武汉建设，2008(1):20-21.

(本文文献格式：刘红姣，郑 琦.关于武汉城市饮用水安全的思考[J].山东化工,2017,46(11):174-175,178.)

Thoughts on Safety of Drinking Water in Wuhan City

LiuHongjiao,ZhengQi

(College of Chemical and Environmental Engineering,Jianghan University,Wuhan 430056,China)

With economic development and city population growth,the safety of drinking water has gradually become the focus of attention. Based on the discussion of drinking water in Wuhan city,the paper puts forward some ideas and suggestions for reference to Wuhan drinking water department from guarantee of water quality from raw water,optimization of water process and design of urban water supply network etc.

drinking water;safety;raw water quality;water treatment technology;water supply network

2017-03-25

2015年武汉研究院研究项目资助(项目编号：jhunwyy2015333 )

刘红姣(1970—)，女，副教授，主要从事流体输送、分离等方面的教学与研究工作；通讯作者：郑 琦(1962—)女，教授，长期从事自来水中各种有机物、重金属等对人体健康影响等方面的教学与科研工作。

TU991.3;X820.2

B

1008-021X(2017)11-0174-02