＊劉夢霏

（福州水質(zhì)監(jiān)測有限公司 福建 350000）

飲用水安全直接影響城市居民日常生產(chǎn)生活。研究表明，發(fā)展中國家約80%的疾病與飲用水污染及衛(wèi)生設(shè)施不完善有關(guān)[1]，全球范圍內(nèi)平均每8s就有一名兒童死于同水相關(guān)的疾病，每年有12億人因飲用的水被污染而患上各種疾病[2]。飲用水中污染主要可分為微生物污染（如細(xì)菌、病毒、寄生原蟲等）、化學(xué)污染（如重金屬、有機(jī)物等）。隨著居民生活方式的轉(zhuǎn)變和對水質(zhì)安全關(guān)注的增加，需建立更高質(zhì)量的供水體系，保障飲用水安全。

福州市屬福建省會城市，主城區(qū)人口約330萬，采用雙水源供水，主城區(qū)6座水廠（城門水廠、飛鳳山水廠、東區(qū)水廠、東南區(qū)水廠、西區(qū)水廠、北區(qū)水廠）設(shè)計(jì)日供水能力約170萬噸，水源類型為水庫水（塘坂水庫）和河流水（閩江）。城門水廠設(shè)計(jì)日供水能力占全市12%，水源地位于閩江南港，其生產(chǎn)工藝如圖1所示，是福州市主城區(qū)主要水廠，供水區(qū)域?yàn)閭}山區(qū)城門、螺洲、蓋山、金山等片區(qū)，服務(wù)人口約45萬戶。閩江作為城門水廠水源，全長577km，被喻為福建省母親河，養(yǎng)育了福建省三分之一人口的用水[3]。然而，隨著閩江流域經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，城鎮(zhèn)化、工業(yè)化進(jìn)程不斷推進(jìn)，部分流域水質(zhì)問題突出[4]，呈現(xiàn)點(diǎn)污染和非點(diǎn)污交叉狀況[5]，尤其是閩江下游水質(zhì)情況同上游比較差，南港河段健康狀態(tài)為亞病態(tài)[6]。

圖1 城門水廠生產(chǎn)工藝圖

為了保障福州市居民用水安全，以城門水廠水源地為研究對象，開展水質(zhì)跟蹤檢測，結(jié)合城門水廠現(xiàn)有生產(chǎn)工藝，分析城門水廠原水特征污染物，探究特征污染物的發(fā)展規(guī)律，為受咸潮影響的水廠提供合理的意見和建議。

1.材料與方法

(1)樣本來源

采樣位置：城門水廠取水口。

采樣頻次：2011—2022年，每月一次對城門水廠原水進(jìn)行采樣檢測。

采樣方法：采用水廠一級泵房虹吸取水，取表層下約3m的水樣。

(2)檢測指標(biāo)

依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）（以下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》）中基本項(xiàng)目和補(bǔ)充項(xiàng)目的要求，對城門水廠原水開展29項(xiàng)水質(zhì)采樣檢測，包括高錳酸鹽指數(shù)、溶解氧、pH值等共計(jì)24項(xiàng)基本項(xiàng)目及硫酸鹽、氯酸鹽、硝酸鹽、鐵、錳在內(nèi)共計(jì)5項(xiàng)的補(bǔ)充項(xiàng)目。

2.結(jié)果與討論

(1)城門原水水質(zhì)分析

①基本項(xiàng)目水質(zhì)分析

統(tǒng)計(jì)2011—2022年城門水廠原水基本項(xiàng)目中超標(biāo)情況，結(jié)果見表1。除化學(xué)需氧量（COD）、糞大腸菌群、溶解氧、總磷，其余項(xiàng)目均符合《標(biāo)準(zhǔn)》基本項(xiàng)目Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值要求。其中，糞大腸菌群在144個(gè)監(jiān)測月份中，81個(gè)月的檢測值超過《標(biāo)準(zhǔn)》基本項(xiàng)目Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值要求，超標(biāo)率達(dá)56%。COD偶有超過《標(biāo)準(zhǔn)》基本項(xiàng)目Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值要求，最大值為42mg/L，發(fā)生于2021年2月和3月，最大超標(biāo)倍數(shù)1.1。溶解氧超過《標(biāo)準(zhǔn)》基本項(xiàng)目Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值要求主要發(fā)生在2011年—2013年間，最小值為3.51mg/L，發(fā)生于2011年8月?？偭着加谐^《標(biāo)準(zhǔn)》基本項(xiàng)目Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值要求，僅出現(xiàn)在2022年1月和10月，最大值為0.30mg/L，最大超標(biāo)倍數(shù)0.5。

表1 2011—2022年城門水廠原水基本項(xiàng)目中超標(biāo)次數(shù)

②補(bǔ)充項(xiàng)目水質(zhì)分析

《標(biāo)準(zhǔn)》中補(bǔ)充項(xiàng)目重點(diǎn)關(guān)注硫酸鹽、硝酸鹽、氯化物、鐵、錳。根據(jù)12年的監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果，城門水廠原水氯化物、鐵、錳均出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象，如表2所示。氯化物分別在2020年1月、2021年1月、2021年2月、2022年10月不符合《標(biāo)準(zhǔn)》補(bǔ)充項(xiàng)目限值要求，最大值為421mg/L，最大超標(biāo)倍數(shù)0.68。鐵、錳常出現(xiàn)不符合《標(biāo)準(zhǔn)》補(bǔ)充項(xiàng)目限值，最大值分別為3.20mg/L、0.548mg/L，最大超標(biāo)倍數(shù)9.67、4.48，超標(biāo)率分別為85.4%、40.3%。

表2 2011—2022年城門水廠水源補(bǔ)充項(xiàng)目中超標(biāo)次數(shù)

(2)城門水廠水源特征污染物評估

結(jié)果表明，城門水廠水源污染物為COD、糞大腸菌群、溶解氧、總磷、氯化物、鐵、錳，且鐵、錳主要以非溶解的形態(tài)存在。

城門水廠采用混凝沉淀+過濾+消毒的常規(guī)工藝，對COD、糞大腸菌群、鐵、錳[7]均有去除效果，出廠水指標(biāo)均符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749—2022）。但常規(guī)工藝無法去除氯化物，出廠水存在不符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749—2022）的風(fēng)險(xiǎn)。

通過對城門水廠原水監(jiān)測，結(jié)合城門水廠現(xiàn)有處理工藝，可知氯化物為其特征污染物。因近年受水口水庫、河床演變影響[8]，城門水廠受咸潮影響越來越大，研究城門水廠咸潮發(fā)生規(guī)律，為生產(chǎn)提供科學(xué)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)尤為重要。

(3)城門水廠咸潮規(guī)律

①氯化物超標(biāo)的趨勢

城門水廠建廠至今，水源地多次受到咸潮入侵，致使水廠減產(chǎn)。在1994年、2003年、2009年、2013年、2017—2022年城門水廠發(fā)生咸潮入侵現(xiàn)象，原水氯化物最高值呈上升趨勢，影響程度在不斷增強(qiáng)，2018年后尤為嚴(yán)重。氯化物最大值由297mg/L上升至2579mg/L，影響天數(shù)由每年7天增加到100多天。針對水廠近年的監(jiān)測數(shù)據(jù)，可識別出每年8月至次年3月屬城門水廠咸潮期，10月份發(fā)生咸潮概率最大，4月—7月屬城門水廠非咸潮期，見圖2、圖3、表3。

表3 2017年—2022年城門水廠受咸潮影響最大值及月超標(biāo)天數(shù)

圖2 城門水廠氯化物影響趨勢圖

圖3 2017年—2022年發(fā)生咸潮的月份

城門水廠咸潮入侵影響加劇的根本原因是河床下切演變和上游來水量減少，其中閩江水口水庫下泄流量的控制成為降低城門水廠咸潮入侵影響的主要手段。根據(jù)分析近年水口下泄流量和咸潮發(fā)生頻次的相關(guān)性，見表4，可知，當(dāng)水口水庫下泄的月均流量低于400m3/s，城門水廠必受咸潮影響；當(dāng)水口水庫下泄的月均流量低于900m3/s，城門水廠很可能受咸潮影響。

表4 2017年—2022年水口下泄月均流量（單位：m3/s）

(4)應(yīng)對措施

①建立預(yù)警體系

A.通過歷史數(shù)據(jù)，識別水廠咸潮期和非咸潮期。咸潮期間，重點(diǎn)關(guān)注原水在線氯化物變化趨勢，加強(qiáng)人工氯化物檢測頻次，將人工檢測與在線監(jiān)測進(jìn)行比對，確保在線設(shè)備連續(xù)、穩(wěn)定、準(zhǔn)確運(yùn)行。

B.建立水庫下泄流量預(yù)警體系，與上游水庫聯(lián)動監(jiān)控，當(dāng)水庫下泄流量日均低于600m3/s，水廠應(yīng)加強(qiáng)氯化物人工檢測，同時(shí)關(guān)注在線氯化物變化趨勢。

C.設(shè)置原水氯化物200mg/L為預(yù)警線，確保出廠水氯化物符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749—2022）。

②開展應(yīng)急響應(yīng)

A.咸潮期間，及時(shí)調(diào)整水廠進(jìn)出水水量，啟動原水和出廠水應(yīng)急蓄水池，實(shí)行錯峰取水機(jī)制。清水池盡量保持較高水位運(yùn)行，最大限度儲存符合標(biāo)準(zhǔn)的出廠水。

B.降低水廠供水壓力，提升外管網(wǎng)供水壓力，保證水廠供水范圍內(nèi)居民提供不間斷的生活飲用水。

C.優(yōu)化水廠生產(chǎn)工藝，在常規(guī)處理工藝中增加膜處理工藝[9]，根據(jù)于建等人的研究表明，采用納濾+反滲透工藝，氯化物的去除率可達(dá)95%～98%。開展雙水源建設(shè)，提升水源抗咸潮風(fēng)險(xiǎn)的能力。

3.總結(jié)

結(jié)果表明，城門水廠水源污染物為COD、糞大腸菌群、溶解氧、總磷、氯化物、鐵、錳，特征污染物為氯化物。原水氯化物最高值呈上升趨勢，影響程度在不斷增強(qiáng)。每年8月至次年3月屬城門水廠咸潮期，10月份發(fā)生咸潮概率最大；4—7月屬城門水廠非咸潮期。因此，受咸潮影響水廠需加強(qiáng)咸潮影響規(guī)律探究，建立預(yù)警及響應(yīng)機(jī)制，通過錯峰取水、管網(wǎng)調(diào)水、優(yōu)化工藝、配備雙水源等手段，降低咸潮對水廠的影響，實(shí)現(xiàn)城門用水安全可持續(xù)運(yùn)行。