上海实施优质饮用水目标的对策研究

2018-01-23朱慧峰

净水技术 2018年1期

朱慧峰，工程硕士，高级工程师，上海市供水调度监测中心主任。主要从事全市水量调度、水质监测、水污染应急处置及科研管理工作。近年来主持了国家自然基金、国家水专项、市科委及市水务局等多项科研项目的研究工作。所主持的《上海市饮用水水质准则研究》课题成果获上海市水务海洋科学技术奖一等奖。

2016年11月10日，上海市人大常委会审议并通过了《上海市城市总体规划（2016—2040）》。规划明确提出，上海要建成卓越的全球城市，国际经济、金融、贸易、航运、科技创新中心和文化大都市，强调用地、人口、生态和安全四条底线。城市供水系统是城市的生命线，安全饮用水对健康至关重要，供水水质也是评价全球城市的重要指标。

上海市2040年供水专业规划提出，根据上海建设全球城市的发展定位，必须坚持集约节水和安全优质的发展理念，以全面提高供水水质为主线，按照“控量提质、安全智慧”的总体思路，节约用水优先，控制城市用水总量，不断提高供水水质，强化供水安全保障，按照水厂集约、管网优化、管理到户的城乡供水统筹发展要求，完善“两江并举、多源互补、一网分片、区域联动”的供水总体布局，加强从源头到龙头的水质安全保障，达到欧美发达国家同级城市同等水平，可直饮，支撑上海宜居宜业城市的可持续发展。

上海历届政府高度重视饮用水安全。随着水源地建设和供水集约化推进，本市供水保障能力明显加强。2011年6月，总投资约170亿元的青草沙原水系统全面通水，长江水源与黄浦江水源供应比例为7∶3。2016年12月，总投资约86亿元的黄浦江上游水源地金泽原水系统顺利通水，“两江并举、集中取水、水库供水、一网调度”的水源地供应格局全面形成。尽管上海市供水水质优于国家《生活饮用水卫生标准》（GB 5749—2006），但与国家治水的新战略、“卓越全球城市”的发展定位以及供水专业规划的要求还存在差距。因此，有必要针对上海市原水水质特点制订生活饮用水水质地方标准，为上海市饮用水水质安全保障提供基础依据，同时推动上海市供水水质的提升和净水工艺、管网输配以及二次供水系统的改进，保障上海市供水专业规划设定的“可直饮”目标的实现。

1 上海市供水水质现状

1.1 上海市原水水质特征

上海市饮用水源目前主要有长江青草沙水库、陈行水库、东风西沙水库和黄浦江上游金泽水库，具有明显的湖库型水质特征，如夏季藻类大量增殖、原水臭味问题突出等。根据《上海市水环境功能区划（2011年修订版）》，水质应达到《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）Ⅱ类。根据水质监测数据获悉，青草沙水库、陈行水库、东风西沙水库、金泽水库原水总氮最高值在2.5～2.9 mg／L，总磷最高值在0.1 mg／L 左右，石油类最高值为 0.06 mg／L，超过《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）Ⅲ类标准限值。青草沙水库原水主要臭味物质是藻源性致臭物2-MIB，2011年～2012年夏季高温期间水库原水2-MIB最高浓度超过400 ng／L。

1.2 上海市出厂水水质现状

至2016年底，全市共有36座水厂，供水总规模为1 122万m3／d。其中市属供水企业水厂15座，供水能力为781万m3／d；区县水厂21座，供水能力为341万m3／d。

目前全市采用深度处理工艺水厂约占总能力的40.91%，取用长江水源深度处理供水能力166万m3／d，取用黄浦江水源深度处理供水能力293万m3／d。2016年，主城区及周边地区出厂水9项合格率为100%，出厂水42项合格率为100%，出厂水64项合格率为100%，管网水7项合格率为99.59%，综合合格率为99.64%；郊区5项合格率也均达到95%以上。不合格水质指标主要是臭和味、铝、氨氮，均为感官性状和一般化学指标［1］。

上海市供水水质与国外主要城市饮用水水质（出厂水或龙头水）比较如表1所示，其中浊度优于多伦多、纽约、悉尼、巴黎；TOC、氨氮、三卤甲烷、铝、硝酸盐指标高于国外主要城市。这说明上海市自来水厂净水工艺管控水平处于世界一流，但受制于水源有机物含量偏高以及常规处理工艺为主的现状，自来水中有机物及消毒副产物控制尚未达到国际先进水平，有待于上海全面实施水厂深度处理工程改造。

表1 上海市与国外主要城市部分饮用水水质指标比较Tab.1 Comparison of Some Drinking Water Quality Indexes between Shanghai and Other International Cities

2 制定上海市《生活饮用水水质标准》，加强供水水质安全评价

2007年7月1日，国家《生活饮用水卫生标准》（GB 5749—2006）开始实施［2］，制定该标准时参考的主要文献都已更新。如WHO《饮用水水质准则》（第三版）已于2011年升级为第四版［3］；美国《国家饮用水水质标准》（2004年版）已于2009年修订［4］；欧盟《饮用水水质指令》（1998年11月版）也在不断升级修订，最新修订时间为2015年10月［5］。而GB 5749—2006自发布11年来，随着我国经济持续快速发展以及水质检测能力的提升，水体中检出的新型微量污染物不断增多［6-7］，公众对饮水水质提出了更高的要求。

供水水质标准是供水企业必须贯彻的法律性文件，世界各国均把制定或修改标准作为保障公众健康的重要措施。制定或修改标准必须在保障公众健康的前提下，运用科学的方法，结合本国或本地区的实际情况，提出供水水质的合理标准。

上海市供水管理部门从2013年起开始相关上海市饮用水水质准则和水质规划目标研究，为上海市制定《生活饮用水水质标准》奠定了扎实的技术基础。目前，上海市《生活饮用水水质标准》已列入上海市地方标准计划。制定中的上海市《生活饮用水水质标准》根据上海市2040年城市规划要求，依据上海市原水水质特征及近四年（2013年～2016年）上海市出厂水、管网水实际运行合格率统计数据，以国标GB 5749—2006中指标项为基础，以世界卫生组织《饮用水水质准则》（第四版）、欧盟《饮用水水质指令》（98／83／EC）、美国 EPA《国家饮用水水质标准》（EPA816-F-09-0004）为重要参考，并关注末端水质稳定和健康目标指标，如TOC、、NDMA等，以此制定上海市《生活饮用水水质标准》。可以说，上海市《生活饮用水水质标准》既满足国家标准要求，又根据上海城市规划要求和经济发展能力，积极接轨全球最新饮用水水质标准。同时也充分考虑了上海水源水质特征，提出了具有上海地方需求特征的生活饮用水水质标准。

相对GB 5749—2006，制定中的上海市《生活饮用水水质标准》常规指标在国标基础上新增8项、修订指标限值14项；非常规指标在国标基础上新增4项、修订指标限值7项（具体如表2所示）。其中，调整项主要根据上海市原水水质特征确定，修订项主要根据与国际标准接轨和净水工艺运行效能确定。

表2 上海市生活饮用水水质标准指标修订情况Tab.2 Indexes Revision of Standard for Drinking Water Quality in Shanghai

同时，以上海市《生活饮用水水质标准》为基础，结合目前出厂水、管网水、二次供水等供水水质特点，构建供水水质安全评价指标体系，建立出厂水、管网水、二次供水水质安全评价体系，并进行供水水质安全综合评价。在评价结果基础上，结合上海市供水发展规划，提出相应对策与措施，为进一步提升上海市供水水质提供技术支撑。

3 上海优质饮用水的实施对策与措施

3.1 加强水源地建设管理和生态调控，提升原水水质水量稳定性

（1）进一步完善“两江并举，多源联动”的水源地格局。为确保水源安全，研究和推进长江青草沙原水系统、陈行原水系统、黄浦江上游金泽原水系统互为联动，相互备用，原水环网供应，提高水源地防范环境风险的能力。开展青草沙、陈行、黄浦江上游金泽三大水源地联合应急调度模式研究，提高应对突发事件的处置能力。

（2）加强饮用水水源监测和管理。建设水源地水质监测与预警预报业务化平台，集成在线监测、移动预警、实验室检测以及生物预警方式，构建了跨区域、跨部门水质监测与预警多级网络，做好应对水污染等突发事件防范。加强雌激素、抗生素、增塑剂、药品及个人护理用品（PPCPs）等新兴微量有机物的监测，确保水质安全。

（3）动态完善青草沙、东风西沙、金泽等水库生态调控措施。上海水源水库均投产运行不久，尚未形成稳定、有效的生态调控系统。在实际运行中应结合近期实际取水、供水规模以及地形、气候、地质等工况，提出不同时期不同库区的具体生态调控措施，包括水生态系统维护管理、库区曝气系统等水质改善和维持辅助措施、库区地形流态优化、生物调控措施等，充分发挥水库生态净化效果。

3.2 加强水厂深度处理工艺改造和管理，进一步提高供水水质

（1）推进长江水源水厂深度处理工程改造。目前，上海仍有近60%取用长江原水的水厂采用常规处理工艺。通过实施深度处理工艺改造，可以解决湖库型原水因藻类产生的臭味和铝偏高问题，同时去除溶解性小分子量有机物和减少消毒副产物，对社会热点关注的抗生素、激素类等也有较好的去除效果。上海“十三五”供水规划也明确指出，要加快长江水源水厂深度处理工艺改造，争取用两个“五年计划”全面完成。上海地处长江和太湖流域下游，在采用“常规处理＋臭氧生物活性炭”深度处理工艺的基础上，要进一步预留工艺提升的空间，如采用“臭氧生物活性炭＋超滤膜”组合工艺等。

（2）优化黄浦江上游水源水厂深度处理工艺运行管理。黄浦江上游水源水厂均已实施深度处理，供水水质已能满足国家生活饮用水卫生标准，但距高品质饮用水的要求以及应对原水冲击负荷的能力还存在不足，需要进一步开展深度处理工艺和运行参数优化研究，重点突破饮用水新兴污染物控制，提高安全保障能力。同时，黄浦江上游水源CODMn、TOC、氨氮等水质指标均高于长江水源，要强化黄浦江上游水源水厂深度处理工艺管理，提高臭氧生物活性炭工艺对有机物的去除效率。应高度重视微生物泄漏和藻类穿透等问题。

3.3 加强供水管网改造和水质安全保障研究，重点关注微生物安全

（1）加强供水管网系统改造和管理。开展城市供水管网运行安全保障技术研究，对不同管材、不同流速、不同管龄的供水管道开展内壁腐蚀和生物膜调查研究，深入研究管道腐蚀成因机理，加强管道日常巡护检查。针对部分输配管道超期服役、内壁腐蚀严重的情况，制定供水管网更新改造计划，对超期服役管道开展更新改造或者非开挖修复。供水管网改造也需得到市政、交通、财政等部门的支持。

（2）实施供水管网加氯优化，切实保障水质生物稳定性。对上海不同水源、不同工艺水厂出厂水和管网末梢水质常规指标比较，发现主要变化指标有三氯甲烷、浑浊度、余氯，其中三氯甲烷平均增加13 07%（0 000 9 mg／L），浑浊度平均增加 51 43%（0 04 NTU），余氯平均降低 43 55%（0 50 mg／L）。这些指标变化主要涉及出厂水以及管网水水质的稳定性控制。要建立基于管网微生物指标的余氯衰减模型，优化管网二次加氯，保持管网余氯均匀分布，使管网水质生物稳定性得到有效控制。

3.4 全力推进居民住宅二次供水设施更新改造与管理

（1）提高二次供水设施建设标准，实施二次供水设施改造。二次供水是影响末端水质、保证直饮的重要环节，必须树立“像储存食品一样储存水”的理念，提高新建住宅的二次供水设施建设标准，避免重复改造。二次供水改造后的水池和水箱要根据实际用水量进行调节，严格控制水池、水箱水停留时间。水池、水箱要做好密封，透气孔做好不锈钢网罩，水泵阀门等配件必须采用不锈钢材质。

（2）优化二次供水设施管理模式，确保最后“一公里”水质安全。供水管理部门要将二次供水设施建设和管理纳入供水专业规划统筹考虑。在满足城市供水调蓄能力的条件下，通过水厂、泵站压力合理提升，减少部分二次供水设施。大型住宅可采用集中式供水方式，尽可能减少二次供水设施。针对部分区域居住小区规模较小的情况，可设置区域性集中泵站统一供水。

（3）加强水质的动态监管，有序推进居民优质饮用水计划。管网末端水质受多种因素影响，必须加强末端水质的动态监管。实施上海居民优质饮用水计划可借鉴香港水务署从2002年推行的“大厦优质食水认可计划”。在这项计划中，凡大厦的供水系统得到妥善维护，自来水样本测试结果也符合水务署的水质标准，自来水可从水龙头直接饮用。目前香港已有3 540幢大厦取得认可证书，水龙头里的自来水达到直饮要求，受惠市民人数超过140万［8］。