劉紅姣，鄭 琦

(江漢大學(xué) 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430056)

關(guān)于武漢城市飲用水安全的思考

劉紅姣，鄭 琦

(江漢大學(xué) 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430056)

武漢市地處長(zhǎng)江中下游，城市飲用水原水主要取自長(zhǎng)江，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和城市人口的不斷增加,工農(nóng)業(yè)廢水、生活污水總量與污水處理能力、長(zhǎng)江水體自凈能力之間的矛盾日益突出，長(zhǎng)江水體中污染物的種類和數(shù)量呈現(xiàn)出復(fù)雜多樣的特性，同時(shí)傳統(tǒng)消毒工藝產(chǎn)生的新型消毒副產(chǎn)物的三致(致癌、致畸、致突變)影響不斷見諸報(bào)端。為了讓市民喝上真正安全的飲用水，水務(wù)部門的壓力越來(lái)越大。本文結(jié)合武漢市飲用水實(shí)際情況從原水水質(zhì)的保證、制水工藝的改造、城市供水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)等方面，提出一些可供武漢市水務(wù)部門參考的思路。

飲用水；安全；原水水質(zhì)；水處理工藝；供水管網(wǎng)

武漢市地處長(zhǎng)江中下游，現(xiàn)有的18個(gè)飲用水水源地集中在長(zhǎng)江、漢江兩岸。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和城市人口的不斷增加，武漢市及其周邊工農(nóng)業(yè)廢水、生活污水總量與污水處理能力、長(zhǎng)江水體自凈能力之間的矛盾日益突出[1]。長(zhǎng)江水體中污染物的種類和數(shù)量也隨著社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展和污水排放量的增加呈現(xiàn)出復(fù)雜多樣的特性，有時(shí)甚至無(wú)法判斷水質(zhì)是否安全[2-3]，一方面原水水質(zhì)的污染使得傳統(tǒng)的水處理工藝面臨新的考驗(yàn)，一方面?zhèn)鹘y(tǒng)消毒工藝產(chǎn)生的新型消毒副產(chǎn)物不斷見諸報(bào)端。作為“大江大湖”的大武漢，如何在工農(nóng)業(yè)與城市生活污染的雙重夾擊之下，讓市民能長(zhǎng)期喝上真正放心的飲用水？

為了確保人民生活飲用水的安全，國(guó)家在2006年底頒布了《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)，2007年7月1日起全面實(shí)施，2015年為全國(guó)各省會(huì)城市強(qiáng)制實(shí)現(xiàn)該標(biāo)準(zhǔn)中106項(xiàng)飲用水指標(biāo)全覆蓋年。武漢市根據(jù)生活飲用水的最新標(biāo)準(zhǔn)，圍繞飲用水安全開展了一系列的工作：2012年3月武漢市水務(wù)部門擬定計(jì)劃逐步關(guān)閉所有排污口，有計(jì)劃地建立污水處理廠，實(shí)現(xiàn)污水全收集；2015年8月武漢市水務(wù)局出臺(tái)了《武漢市政府關(guān)于實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度的意見》，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)水源地的保護(hù)，對(duì)歷史遺留的碼頭和港口進(jìn)行徹底整治，實(shí)現(xiàn)了武漢長(zhǎng)江段水源水質(zhì)常規(guī)化監(jiān)測(cè)等等[4]，進(jìn)一步提高原水水質(zhì)；2013年7月通過(guò)了《武漢市城市供水專項(xiàng)規(guī)劃》，計(jì)劃到2020年共投資128.37億打造安全可靠的供水系統(tǒng)，對(duì)制水企業(yè)設(shè)備、工藝逐步實(shí)現(xiàn)升級(jí)改造，改造市政供水管網(wǎng)，對(duì)影響飲用水安全的重點(diǎn)指標(biāo)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控等，全面提高武漢供水水質(zhì)。但2014年由于強(qiáng)降雨，部分農(nóng)業(yè)面源污染源隨地表徑流流入漢江引起氨氮超標(biāo)造成三個(gè)水廠停產(chǎn)，以及去年的持續(xù)大雨對(duì)飲用水的影響大家應(yīng)該都記憶猶新，家庭凈水裝置的熱銷也是不爭(zhēng)的事實(shí)。可見要真正保證城市飲用水的長(zhǎng)期安全還任重道遠(yuǎn)。

本文結(jié)合武漢市的實(shí)際情況，擬從原水水質(zhì)的保證、制水工藝的改造、城市供水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)等方面，提出一些可供武漢市水務(wù)部門參考的思路。

1 關(guān)于武漢市飲用水原水水質(zhì)的保證

原水水質(zhì)是城市供水的起點(diǎn)，也是飲用水安全的基礎(chǔ)，不同的原水水質(zhì)決定著制水工藝的選擇和處理成本的高低。武漢地處長(zhǎng)江中下游，城市飲用水主要來(lái)自長(zhǎng)江和漢江。長(zhǎng)江作為我國(guó)第一大河流，沿途流經(jīng)多個(gè)省、市、自治區(qū)，沿線工業(yè)分布多，交通運(yùn)輸頻繁，風(fēng)險(xiǎn)源較多，同時(shí)長(zhǎng)江武漢段與漢江沿岸不僅是武漢人口的主要生活區(qū)域，也聚集了化工、電子、航運(yùn)、船舶制造等行業(yè)，長(zhǎng)江和漢江水質(zhì)都已經(jīng)受到了不同程度的污染。由于歷史的原因，武漢絕大多數(shù)集中飲用水水源地都沿長(zhǎng)江岸線分布，屬開放性水源地，不同季節(jié)(如暴雨或持續(xù)降雨)水質(zhì)變化也比較大，原水的自動(dòng)預(yù)警監(jiān)測(cè)體系還不完備，武漢城市飲用水水源還存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。

要保證原水水質(zhì)，首先要確定與生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)、城市飲用水制水工藝相適應(yīng)的原水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。只有符合要求的原水才能進(jìn)入制水企業(yè)，這樣才能從源頭保證飲用水的安全，避免原水污染對(duì)市民造成的傷害和恐慌。我國(guó)城鎮(zhèn)建設(shè)部1993年頒布的《生活飲用水水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJ3020-93)是唯一一部針對(duì)水源水質(zhì)要求的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，到目前已經(jīng)有23年未進(jìn)行修訂。由于社會(huì)的發(fā)展，飲食的豐富多樣化以及工業(yè)的快速發(fā)展導(dǎo)致水體污染成分的多樣性和復(fù)雜性，實(shí)際上以上原水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不可能被采用。根據(jù)水質(zhì)健康安全的理念和現(xiàn)代水處理工藝的基本情況，可以結(jié)合武漢原水水質(zhì)的實(shí)際情況，擬定武漢市原水的基本標(biāo)準(zhǔn)。只有與飲用水制水工藝相適應(yīng)的原水，才能生產(chǎn)出健康安全的飲用水。

其次，加強(qiáng)對(duì)長(zhǎng)江武漢段沿岸和上游產(chǎn)排污基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集和分析，全面了解武漢原水水質(zhì)狀況和主要影響因素，科學(xué)合理地規(guī)劃取水范圍，完善武漢城市飲用水水源地水質(zhì)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)與預(yù)警體系，確保進(jìn)入制水企業(yè)的原水水質(zhì)。目前武漢城市江段的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目已經(jīng)有30多個(gè)[5]， 2014年底武漢市首個(gè)飲用水水源地水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(常規(guī)五參數(shù)和總磷總氮)也通過(guò)了驗(yàn)收。但要真正確保原水水質(zhì)，首先對(duì)沿岸和上游的污水處理達(dá)標(biāo)情況、工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)廢水和居民生活污水排放情況等進(jìn)行全面徹底的調(diào)查，收集上游和沿岸的產(chǎn)排污情況及其常年的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并分析其對(duì)水質(zhì)的影響；其次科學(xué)合理地選擇長(zhǎng)江武漢段的沿江斷面和水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，對(duì)監(jiān)測(cè)斷面和項(xiàng)目進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)估和調(diào)整，而不僅僅停留在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的常規(guī)理化數(shù)據(jù)。最后我們要結(jié)合現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)裝置及運(yùn)行數(shù)據(jù)，及時(shí)總結(jié)分析、科學(xué)測(cè)評(píng)，考慮沿江原水水質(zhì)和構(gòu)筑物(包括水源地保護(hù)區(qū)內(nèi)歷史遺留的碼頭)分布狀況，明確原水取水的選擇范圍，逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)武漢城市飲用水水源地水質(zhì)的全面自動(dòng)監(jiān)測(cè)與預(yù)警。

最后，要制定相應(yīng)的水源地保護(hù)的整體框架措施，包括相應(yīng)的機(jī)制和法律，進(jìn)一步保護(hù)水源地水質(zhì)，使水源地的工程一勞永逸。武漢市在2009年6月就劃定19個(gè)飲用水水源保護(hù)區(qū)范圍，國(guó)務(wù)院在2015年出臺(tái)了“水十條”，加大了對(duì)自然水體保護(hù)及對(duì)水體污染的處罰力度，同年8月武漢市水務(wù)局出臺(tái)了《武漢市政府關(guān)于實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度的意見》。國(guó)家和市政府都出臺(tái)了嚴(yán)格的水體管理法律條文。但2013年堤角水廠因水源地污染不得不更改取水地點(diǎn)，2014年和2016年持續(xù)降雨導(dǎo)致的水源污染也暴露了現(xiàn)有水源保護(hù)法律法規(guī)的不系統(tǒng)和不完善。由于長(zhǎng)江流域單元水體集中了社會(huì)與自然的眾多利益，防治水體的污染一定是多部門多部法律的共同作用：水體治理要考慮水面與陸地，上下游和左右岸的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，不同級(jí)別行政部門之間，上下級(jí)與地區(qū)間的協(xié)調(diào)、不同領(lǐng)域行政部門之間的溝通與協(xié)調(diào)等；除此之外還要考慮與水體污染相關(guān)的各種法律條文：廢水排放條例、洗滌用品條例、長(zhǎng)江航運(yùn)法等等。構(gòu)建水源地保護(hù)的整體框架，逐步完善與之相聯(lián)系和協(xié)調(diào)的各種法律體系，才能真正確保水源地水質(zhì)不受進(jìn)一步的污染。

2 關(guān)于武漢市飲用水制水工藝的選擇與優(yōu)化的思考

武漢市飲用水制水企業(yè)基本采用傳統(tǒng)的四步法：混凝-沉淀-過(guò)濾-消毒組合的常規(guī)處理工藝，該處理工藝最早要追溯到1804年英國(guó)使用慢濾池進(jìn)行集中式水處理開始，到現(xiàn)在大約有200多年的歷史[6]。近年來(lái)隨著水污染事件的頻發(fā)，為了保證飲用水水質(zhì)，武漢市制水企業(yè)在裝置結(jié)構(gòu)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)和過(guò)程自動(dòng)控制等方面進(jìn)行了一系列的升級(jí)改造，多級(jí)深度處理組合工藝，新型藥劑和膜過(guò)濾技術(shù)等新的制水工藝的討論也逐漸成為熱點(diǎn)。武漢未來(lái)飲用水凈水工藝究竟該向何方？

首先，凈水工藝的選擇要以水質(zhì)的安全健康為核心目標(biāo)，突破以往以有限的技術(shù)指標(biāo)為依據(jù)的水質(zhì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)[7]。大量的研究表明，對(duì)于現(xiàn)在普遍采用的氯、氯胺、臭氧等氧化類消毒劑，都有可能與水中的天然有機(jī)物反應(yīng)生成性質(zhì)各異，毒性水平不同的副產(chǎn)物。也就是說(shuō)安全與健康的飲用水不僅要滿足《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)中的106項(xiàng)指標(biāo)，也要關(guān)注消毒副產(chǎn)物的關(guān)鍵毒性指標(biāo)[8]。因此中國(guó)工程院院士曲久輝提出的“物理技術(shù)是值得關(guān)注的清潔水處理方法”的觀點(diǎn)應(yīng)該是飲用水處理工藝的發(fā)展趨勢(shì)[9]。

其次，明確未來(lái)制水工藝的發(fā)展方向一定是不用或者少用化學(xué)藥劑的制水技術(shù)。由于傳統(tǒng)工藝中的混凝劑、助凝劑和消毒劑等所產(chǎn)生的消毒副產(chǎn)物及二次污染物也成為飲用水健康風(fēng)險(xiǎn)的主要成因，物理技術(shù)將成為清潔水處理的主要方法。飲用水的凈化過(guò)程實(shí)際就是分離過(guò)程，強(qiáng)化物理技術(shù)，加強(qiáng)對(duì)分離裝置和設(shè)備(包括分離膜技術(shù))性能的研究，提高分離效率：通過(guò)采用砂慮預(yù)處理的方法降低水體有機(jī)物的濃度來(lái)減少消毒劑的用量、對(duì)混凝和過(guò)濾等裝置結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造升級(jí)以減小絮凝劑的用量等等。未來(lái)的凈水工藝應(yīng)該是用最少的藥耗、能耗和盡可能低的成本獲取健康安全的飲用水。

最后，飲用水處理工藝的選擇和優(yōu)化一定要具有針對(duì)性。國(guó)內(nèi)不少城市和地區(qū)采用了臭氧活性炭等深度處理工藝[10]，但是武漢要保證長(zhǎng)期安全供水決不能盲目跟風(fēng)行動(dòng)。首要的任務(wù)是積累基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，全面了解武漢水源水質(zhì)狀況和污染風(fēng)險(xiǎn)，該數(shù)據(jù)一定是基于對(duì)歷年飲用水處理運(yùn)行數(shù)據(jù)所得出的具有不同指標(biāo)污染頻率和污染程度的分析，找到武漢飲用水的主要污染風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)后選擇科學(xué)合理的飲用水處理工藝。如果沒(méi)有足夠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，無(wú)法精確確定風(fēng)險(xiǎn)的情況下貿(mào)然改革水處理工藝，可能給水務(wù)部門帶來(lái)過(guò)重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)而并不一定有好的水質(zhì)效果。然后考慮武漢市民用水習(xí)慣等客觀因素來(lái)合理選擇飲用水處理工藝，以免造成“大材小用”或者水質(zhì)不安全的情況。

3 關(guān)于武漢市飲用水供水管網(wǎng)的思考

武漢市從1906年有自來(lái)水管網(wǎng)以來(lái)，城市供水管網(wǎng)達(dá)到7000多千米，其中2000多千米是40年前修建的。武漢市2008年底的大雪曾經(jīng)讓城市水管大面積爆裂，全市幾十萬(wàn)居民生活和生產(chǎn)受到影響[11]。主要原因是城市化進(jìn)程加快，自來(lái)水普及率的提高，很多飲用水管線是在原有管網(wǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改擴(kuò)建的，致使地下管網(wǎng)錯(cuò)綜復(fù)雜，不僅存在改造難、維護(hù)難和管理難等問(wèn)題，而且復(fù)雜冗長(zhǎng)的管線使得管網(wǎng)中飲用水二次污染問(wèn)題尤為突出。

武漢處在一個(gè)高速發(fā)展階段，人口總量突破1000萬(wàn)大關(guān)，城市管網(wǎng)規(guī)劃與建設(shè)關(guān)系到城市的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。2016年11月25日，武漢水務(wù)集團(tuán)董事長(zhǎng)王賢兵指出，針對(duì)武漢市的地形特點(diǎn)，集團(tuán)公司擬對(duì)管網(wǎng)實(shí)現(xiàn)分區(qū)計(jì)量、確定構(gòu)建DMA標(biāo)準(zhǔn)化流程，開發(fā)漏耗分析系統(tǒng)等以減少管網(wǎng)漏損。在城市管網(wǎng)的規(guī)劃和建設(shè)方面，除了考慮管網(wǎng)漏損，還可以借鑒日本和歐洲等國(guó)的自來(lái)水管網(wǎng)區(qū)塊化設(shè)計(jì)模式：在每個(gè)供水企業(yè)的供水范圍內(nèi)，兼顧武漢城市發(fā)展規(guī)劃和地形特點(diǎn)，將供水區(qū)劃分成若干塊，輸水管負(fù)責(zé)從制水企業(yè)輸水至各區(qū)配水池，配水池再向本區(qū)用戶配水，區(qū)與區(qū)之間只需用一根進(jìn)出水管相連，在區(qū)塊之間的進(jìn)出水總管安裝監(jiān)控設(shè)備，可以方便獲得該區(qū)域內(nèi)水量、水壓和水質(zhì)的變化，不僅有利于監(jiān)控管網(wǎng)漏損、管網(wǎng)水壓、水質(zhì)變化和污染情況，而且有利于管網(wǎng)的維護(hù)和故障排除、擴(kuò)建等。對(duì)于改善管網(wǎng)中飲用水二次污染問(wèn)題，提高飲用水進(jìn)戶水質(zhì)，降低運(yùn)行維護(hù)成本是大有裨益的。

全面提升供水水質(zhì)，是有關(guān)從原水水質(zhì)、制水工藝、設(shè)備、監(jiān)控、預(yù)警到管網(wǎng)設(shè)計(jì)、分布、二次供水等的綜合性問(wèn)題。武漢作為中部大型發(fā)展中城市，還處在不斷的探索和研究中，需要借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家和其他城市的成功經(jīng)驗(yàn)，需要更多前瞻性的思考，關(guān)鍵要借助武漢強(qiáng)大的科研力量，做好本市水質(zhì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的調(diào)研，探索出適合武漢城市健康安全的飲用水供水模式。

[1]肖易漪，孫春霞. 武漢市水資源危機(jī)與對(duì)策研究[J].湖北社會(huì)科學(xué)，2013(3):47-50.

[2]劉銳平，曲久輝. 飲用水質(zhì)健康風(fēng)險(xiǎn)的末端控制[J].科學(xué)通報(bào)，2009,54(3):273-277.

[3]董小蓉，楊曉明，魯 翌，等. 長(zhǎng)江、漢江水源水及其自來(lái)水中有機(jī)生物毒性的比較[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2010，30(2):263-268.

[4]卓海華，朱志勛，蘭 靜，等.武漢江段水質(zhì)綜合檢測(cè)與評(píng)價(jià)[J].人民長(zhǎng)江，2008，39(23):12.

[5]杜 維，李愛民，魯 敏，等.長(zhǎng)江武漢段水質(zhì)重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)初步評(píng)價(jià)[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2014 (s2):535-539.

[6]張仁港，葉方明.武漢供水史話[J].城鎮(zhèn)供水，2015(5):5-10.

[7]曲久輝.對(duì)未來(lái)中國(guó)飲用水水質(zhì)主要問(wèn)題的思考[J].給水與排水，2011，37(4):1-3.

[8]劉擁鑫，胡晨燕，谷 建，等.飲用水消毒技術(shù)的研究進(jìn)展[J].上海電力學(xué)院學(xué)報(bào)，2016,32 (4):380-384.

[9]曲久輝.飲用水處理工藝改革的方向與愿景[J].給水與排水，2016,42(1):1.

[10]袁海峰，趙曉宇.飲用水資源現(xiàn)狀及飲用水凈化技術(shù)研究進(jìn)展[J].黑龍江科學(xué),2016,7(2):138-139.

[11]張韌堅(jiān).雪災(zāi)給武漢供水管網(wǎng)造成巨大損失的調(diào)查與思考[J].武漢建設(shè)，2008(1):20-21.

(本文文獻(xiàn)格式：劉紅姣，鄭 琦.關(guān)于武漢城市飲用水安全的思考[J].山東化工,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年武漢研究院研究項(xiàng)目資助(項(xiàng)目編號(hào)：jhunwyy2015333 )

劉紅姣(1970—)，女，副教授，主要從事流體輸送、分離等方面的教學(xué)與研究工作；通訊作者：鄭 琦(1962—)女，教授，長(zhǎng)期從事自來(lái)水中各種有機(jī)物、重金屬等對(duì)人體健康影響等方面的教學(xué)與科研工作。

TU991.3;X820.2

B

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