净水技术 | 方卫国：城市供水备用水源优质供水的探讨

近年来不少地区水资源短缺，取水河段污染事件频发。2005年底松花江污染事件、广东北江镉污染事件、2006年江苏长江扬中硫酸船沉没事件、2011年“杭州新安江苯酚污染事件”、2012年“广西龙江镉污染事件”、2014年“钱塘江两次水质异味事件”、2017年“浦阳江诸暨段化工桶掉江事件”等均造成了不同程度的社会影响。上游城市工业发展状况、水污染治理状况直接关系到下游水质，使城市供水系统的脆弱性日益显现。因此，城市供水单一水源，已无法满足需求，一旦水源地发生污染，将严重影响城市生产和生活。为此国家先后出台了备用水源相关规定。

湘湖备用水源地建设的必要性及其概况

杭州萧山水司2018年供水能力已达140万 t/d，目前萧山水司已建成5座水厂，5个水厂的取水水源均为钱塘江水系。其中一、二、三水厂的取水口在三江口（钱塘江、富春江、浦阳江三江交汇处），南片水厂及江东水厂的取水口在石门沙富春江，两地相距约5公里。如果该河段遭到污染，将给城市供水带来灾难性的影响。

20世纪90年代末，萧山区政府设立湘湖为备用水源。湘湖备用水源位于湘湖风景旅游景区内，企业较少，无工业废水排放，周边农户生活污水经简易处理后间接排放湘湖；之后政府逐步加强湘湖备用水源保护力度，不断发布各类规定，以加强湖湘水质保护。湘湖应急备用水源及扩建工程建成后，湘湖总的集水面积达到15.74 km²，湘湖水域面积达到 6.1 km²，其中应急备用水源地集水面积、及水域面积分别约为10.7 km²和3.2km²。湘湖水系相对独立，正常蓄水位4.5 m，推荐湖区平均水深采用 2.5 m，与外围河网建节制闸控制。湘湖应急备用水源扩建工程与现状湘湖连通，同时建有5 座节制闸与周边河网节制，其中定山闸为主要引水闸，其余节制闸闸门宽度根据规划河宽要求配套相应闸宽，节制闸闸底高程与湘湖平均湖底高程基本一致。

备用水源建立以来，前后启用过8次。每次湘湖取水泵站的开启，均有效缓解了原取水泵站停运所带来的供水影响。为提高湘湖备用水源的供水量， 对湖湘进行多次改造。整个湘湖作为萧山区的应急备用水源，相当于总库容2 310万 m³的水库，可为萧山全区提供7 d的饮用水量。2018年12月因DN2200源水管割接，有计划的启用湘湖原水，启用时间约为10 h，使用效果良好。2018年湘湖应急备用水源地基本信息详见表1。

表1 湘湖应急备用水源地基本信息

城市备用水源地存在问题

在启用湘湖备用水源中存在以下问题：（1）湘湖备用水源因较少使用，存在管道中存积死水现象；（2）湘湖备用水源水虽基本符合《地表水环境质量标准》GB 3838-2002 Ⅲ类标准要求，据2018年数据显示，湘湖pH值高于三江口原水pH均值；湘湖氨氮、铁、高锰酸盐指平均值均高于三江口原水；湘湖总磷均值为0.05 mg/L，三江口总磷均值为0.06 mg/L；综合分析，湘湖原水水质相比于三江口原水欠佳。究其原因，首先湖泊水体流动性较差，水体自净能力有限，其次，湘湖做为国家四A级景区，周边存在生活和旅游面源污染。

表2 湘湖应急备用水源水质

备用水源启用水质保障措施

针对以上问题，在2018年12月启用前，供水部门采用三江口原水倒排湘湖备用水源内，反冲管道，多次冲洗彻底排掉管道中死水，通过提前3天倒排三江口原水，进行水体置换，约58.1万 m³三江口原水注入到湘湖备用水源中，使备用水源取水口近距离水体得以替换，远距离水体得到稀释；同时进行换水前后原水水质比对实时掌握原水水质，通过小试试验确定最佳药剂投量、加强厂内生产性试验、启用中加强监控、头部及厂内双重投加粉末活性碳及高锰酸钾复合盐等措施进一步提升水质。

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换水前后原水水质比对

加强三江口原水注入湘湖备用水源中的水质监测，比对换水前后备用水源水质，确保换水方案的可行性，详见表3。由表3可见：换水后湘湖原水氨氮、铁、高锰酸盐指数、臭和味等指标有较大提升。

表3 换水前后备用水源水质情况比对

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小试试验确定最佳药剂投加

在提升湘湖原水水质的前提下，采用投加净水药剂，如高锰酸钾复合盐及活性炭，进一步保障出水质量。常规工艺对铁、高锰酸盐指数等指标的去除效果尚佳，但对湘湖原水藻腥味、土霉味、草腥味的去除效果并不理想。小试试验重点关注对臭和味的去除效果。试验用水为湘湖井圈中水样，因该井圈较封闭，相比与湘湖原水水质略差，对该原水进行高锰酸钾复合盐及粉末活性炭（粉碳）混凝烧杯实验，采用闻测嗅味评价去除效果，确定最佳投加量。

表4高锰酸钾复合盐小试试验

湘湖原水高锰酸钾复合盐投加1.2 mg/L时，嗅味去除效果最好，浊度最低，但仍有土霉味1级、藻腥味1级。随着高锰酸钾复合盐的增加，土霉味有所升高，且色度较高，水样有明显红色，初步确定高锰酸钾复合盐最佳投加量为1.2 mg/L，具体投加量可根据原水嗅味情况进行相应调整。

表5活性炭小试试验

湘湖原水投加高锰酸钾复合盐1.2 mg/L时，粉碳投加15 mg/L时，对嗅味去除效果较好，但嗅味灵敏的人可闻测到微弱的藻腥味1级，随着粉炭投加量的增加，嗅味去除效果并未提高，但浑浊度却随之增加，粉碳最佳投加量为15 mg/L。

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加强厂内生产性试验

小试试验确定高锰酸钾复合盐及粉碳的最佳投加量后，进一步验证试验效果，提前两天在水厂内开展湘湖原水试运行试验。经厂内常规工艺处理后，出厂水有微弱的土霉味和藻腥味，强度为1级。次日决定对高锰酸钾复合盐进行投加试验。随着三江口原水的不断注入，水质有所改善，与三江口原水基本一致，原水土霉味2级，草腥味2，因小试实验可知高锰酸钾复合盐投加0.8 mg/L,土霉味草腥味可去除2级，因此湘湖备用水源头部高锰酸钾复合盐实际投加量0.88 mg/L，经厂内工艺处理后，出厂水已基本无异味。

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启用中及时监控

通过增加取样点，加密湘湖原水入厂后的厂内原水、滤后水、出厂水的检测，加大检测频率，由2 h增加为1 h检测一次，启用湘湖原水约10 h内，共检测14批水样。原水土霉味3级，草腥味3级，经厂内常规工艺处理后，出厂水嗅和味为0级，水质指标符合生活饮用水卫生标准要求（GB 5749-2006）。此次原水嗅和味级别约为小试试验嗅味级别的一半，高锰酸钾复合盐约为小试量1.2 mg/L的一半，实际结果与小试基本吻合。第一时间上报公司调度中心一线水质情况，为备用水源合理启用决策提供参考。

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积极应对水质投诉

恢复供水后，供水公司积极对营业所巡检后的水样进行检测，同时做好水质投诉解释工作，营业所做好相应管网冲洗。时时跟踪应急启动湘湖水后2 d内的供水热线投诉，未收到水质异味投诉，表明湘湖备用水源应急启用效果良好。

结论与建议

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已建备用水源地

（1）采用对备用水源水体置换策略：根据排水水量及水质情况确定备用水源需置换水量，初步提升水质；

（2）采用应急投加药剂，助力净水效果：通过实验室小试试验及生产性试验确定粉末活性炭及高锰酸钾复合盐等的投加量，采用原水头埠及厂内双重投加，保障出水水质；

（3）采用水源水质控制技术：a在备用水源与取水口之间增加预沉淀，去除水中悬浮物及泥沙；b掌握水文特性、地质等资料结合取水口位置，确定导流墙，减轻排涝、水流冲击等对取水口水质的影响；

（4）加强备用水源地保护与管理，积极响应国家政策：萧山区积极响应“五水共治”政策，促进备用水源地周边生活污水截污纳管及达标处理，促进备用水源水质持续改善（现场直击 | 张土乔：浙江省“五水共治”的技术支撑）。

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未建备用水源地

合理选择备用水源：应以水资源勘察、分析研究报告和区域、流域水资源规划及城市供水水源开发利用规划为依据，并应满足各规划区城市用水量和水质等方面的要求。主要原则是：水源的水质良好、水量充沛及便于保护；还应满足以下要求：1、水源位于水质较好的地带；2、靠近主流，有足够的水深，有稳定的河床及岸边，有良好的工程地质条件；3、尽可能不受泥沙、漂浮物、冰凌、冰絮等影响；4、不妨碍航运和排洪，并符合河道、湖泊、水库整治规划的要求；5、尽量靠近主要用水地区；6、合理设置供生活饮用水的地表水取水及排水构筑物位置，取水口应位于城镇和工业企业上游清洁河段，排水口根据水流方向、地质特点等合理设立备用水源排放手段及位置，丰水期向地下注入经过处理的洁净水；

考虑双备用水源，引用优质水源：如杭州采用千岛湖引水工程。2015年，杭州市城市规划设计研究院编制了《杭州市区配水供水一体化规划》（又称《一厂三线规划》），千岛湖水一路流过约113 km，入城第一站闲林水库，每年将会有9.78亿m3的千岛湖原水进入，再分成为九溪线、城北线、江南线三个输水通道。江南线将考虑接入萧山区一、二、三水厂，南片水厂、江东水厂、瓜沥水厂，计划2021年完成。千岛湖引水工程的推进，开展了跨区域、多元化的备用水源，为城市供水安全提供保障。