高乃云1 李富生2 湯淺晶3 樂(lè)林生4 周 云5 范瑾初1

[1. 同濟(jì)大學(xué)污染控制與資源化研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海200092（目前為日本國(guó)立岐阜大學(xué)流域環(huán)境研究中心客員教授）；2.日本國(guó)立岐阜大學(xué)工學(xué)部土木工學(xué)科，岐阜市柳戶1番1 , 501-1193；3.日本國(guó)立岐阜大學(xué)流域環(huán)境研究中心, 岐阜市柳戶1番1 , 501-1193; 4.上海市自來(lái)水市北有限公司,上海200082；5.上海市自來(lái)水浦東有限公司,上海200127]

　　摘 要 本文在調(diào)查和分析研究的基礎(chǔ)上，對(duì)長(zhǎng)江和黃浦江原水及其處理后水質(zhì)進(jìn)行了比較，長(zhǎng)江原水和常規(guī)處理后水質(zhì)均明顯的優(yōu)于黃浦江原水和出廠水。建議優(yōu)先采用長(zhǎng)江水源；對(duì)以黃浦江為原水的水廠的工藝流程進(jìn)行改造，即增加生物預(yù)處理和（或）活性炭后處理設(shè)施。
　　關(guān)鍵詞 常規(guī)處理；懸浮固體；地面水；溶解性有機(jī)物；飲用水；顆粒分布；分子量分布

1. 引言

　　飲用水水質(zhì)和水源一直是上海市民所關(guān)注的問(wèn)題。 1992 年，上海開(kāi)辟了 長(zhǎng)江水為 第二水源，修建了避咸蓄淡的陳行水庫(kù)（庫(kù)容 830萬(wàn) m3 ）。目前，上海飲用水原水 30% 左右來(lái)自長(zhǎng)江（先進(jìn)入陳行水庫(kù)，下文中的長(zhǎng)江原水均指取自陳行水庫(kù)的長(zhǎng)江水）； 70% 來(lái)自黃浦江的上游。對(duì)兩個(gè)水源的水質(zhì)特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查研究，做出有科學(xué)依據(jù)的評(píng)價(jià)，是一項(xiàng)很重要的工作。

2. 調(diào)查手段和測(cè)定設(shè)備

　　調(diào)查方法：對(duì)于大量的測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算與分析。
　　測(cè)試設(shè)備和水樣： 日本富士電機(jī)株式會(huì)社的“富士光遮斷式微粒子計(jì)數(shù)儀”；分子量排除高性能液相色譜儀 SE-HPLC （ Size Exclusion High Performance Liquid Chromatography ）（型號(hào) LC-10AD ，日本島津制作所）和分光光度檢測(cè)儀（型號(hào) SPD-10AV ，日本島津制作所）以及日立制作所的色譜柱。測(cè)定水樣為 4 月中旬的分別以長(zhǎng)江和黃浦江為水源的自來(lái)水廠的進(jìn)、出廠水。

3. 原水和出廠水水質(zhì)

　　原水中的渾濁度、溶解氧和污染指數(shù)（ 92-96 年間） 取自陳行水庫(kù)的長(zhǎng)江原水中渾濁度月總平均為 27 NTU ；黃浦江水為 73 NTU ，黃浦江原水的渾濁度是長(zhǎng)江的 2.7 倍左右。一般來(lái)說(shuō)，水的渾濁度越高，其中所含的雜質(zhì)量越大，呈現(xiàn)渾濁度泥砂本身雖然不一定直接危害人的健康，但在泥砂顆粒上會(huì)附著或吸附細(xì)菌、病毒、有機(jī)物等其他有害物質(zhì)。因此，飲用水處理中，降低渾濁度，即會(huì)同時(shí)降低其它有害物質(zhì)。預(yù)沉淀是降低原水中渾濁度的一個(gè)有效工藝過(guò)程。長(zhǎng)江和黃浦江原水中的氨氮逐年變化呈緩慢上升趨勢(shì)，長(zhǎng)江和黃浦江原水中氨氮逐月平均變化見(jiàn)圖 1 ，長(zhǎng)江原水中氨氮的月總平均值為 0.16 mg/L ；黃浦江則為 0.72 mg/L ，黃浦江原水中氨氮的月總平均值是長(zhǎng)江水中的 4.5 倍左右。從圖 2 中可以看出，長(zhǎng)江和黃浦江原水中的溶解氧逐月平均變化曲線幾乎平行，說(shuō)明具有相同的逐月變化規(guī)律，7月份最低， 1 月份最高，與氣溫也有很大關(guān)系。長(zhǎng)江原水中溶解氧的月總平均值為 8.66 mg/L ；黃浦江水中 4.97 mg/L ，長(zhǎng)江原水中溶解氧的月總平均值是黃浦江水中的 1.7 倍左右。長(zhǎng)江和黃浦江原水中的 COD Mn 逐月平均變化見(jiàn)圖 3 。上海自來(lái)水公司采用污染指數(shù) K 來(lái)判斷原水受到污染的程度，其表達(dá)式如下：

　　當(dāng) K≥5 時(shí)，判斷原水水體處于黑臭期。長(zhǎng)江和黃浦江原水的污染指數(shù)逐月平均變化狀況見(jiàn)圖 4 ，長(zhǎng)江原水污染指數(shù)的月總平均值為 0.13 ；黃浦江水則為 1.10 ，黃浦江原水的污染指數(shù)是長(zhǎng)江原水的 8 倍左右?？梢?jiàn)，黃浦江原水的的受污染程度要比經(jīng)陳行水庫(kù)預(yù)沉淀的長(zhǎng)江原水嚴(yán)重得多。
　　SS 顆粒數(shù) 顆粒計(jì)數(shù)可直觀地了解水質(zhì)特征 [1] 。本測(cè)定將 1-2 mm 到 30 mm 以上的粒徑，分為 8 個(gè)粒徑段，長(zhǎng)江和黃浦江原水及其經(jīng)自來(lái)水廠的混凝、沉淀、過(guò)濾和消毒常規(guī)工藝過(guò)程處理后水中在各個(gè)粒徑段顆粒數(shù)的分布對(duì)比詳見(jiàn)圖5（A－H ）。在所測(cè)定顆粒粒徑范圍內(nèi)，黃浦江原水中所含的懸浮雜質(zhì)顆粒數(shù)是長(zhǎng)江原水中的 3.1 倍。在各種不同粒徑雜質(zhì)分布段，黃浦江原水中的雜質(zhì)含量分別是長(zhǎng)江原水的 1.5-5.9 倍，詳見(jiàn)表1。從表1中同時(shí)可以看到，以黃浦江原水為水源的自來(lái)水廠出廠水中所含的懸浮固體總數(shù)是以長(zhǎng)江水為水源的自來(lái)水廠出廠水中的 4.1 倍。以黃浦江水為水源的出廠水中的小粒子或較小粒子數(shù)是長(zhǎng)江原水出廠水的 3.6-17.2 倍。由表 1 可知，長(zhǎng)江原水的自來(lái)水廠的常規(guī)處理工藝可去除 SS 顆粒 98.28 ％；黃浦江原水廠可去除 97.7 ％。可見(jiàn)，自來(lái)水廠的常規(guī)處理可去除 98% 的 SS 顆粒。圖 5 和表 1 證明，原水中所含的顆粒數(shù)量越多，出廠水中所含這些粒徑的顆粒數(shù)也相應(yīng)地越多。因此，降低原水中的顆粒數(shù)量，即降低原水中的渾濁度非常重要。
　　有機(jī)物 據(jù)報(bào)道，黃浦江中已測(cè)出 700 多種有機(jī)物。長(zhǎng)江和黃浦江原水中的溶解性有機(jī)物的分子量分別為 4400-800 和 11300-800 Dalton 。 長(zhǎng)江原水中的 DOC 濃度為 1.83 mg/L ，經(jīng)過(guò)混凝、沉淀、過(guò)濾和消毒常規(guī)處理后自來(lái)水廠的出廠水中為 1.60 mg/L ，去除率為 12.6% ；黃浦江原水中的濃度則為 5.29 mg/L ，是長(zhǎng)江原水中 DOC 濃度的 2.89 倍，出廠水中為 4.18 mg/L ，是長(zhǎng)江原水出廠水中 DOC 濃度的 2.61 倍，去除率為 20.98% ，比長(zhǎng)江原水自來(lái)水廠的去除率高 66.5% 。長(zhǎng)江原水中 COD Mn 的月總平均值為 3.03 mg/L ；黃浦江水中為 6.15 mg/L 。黃浦江原水中 COD Mn 的月總平均值大約是長(zhǎng)江水中的 2 倍左右，但二曲線幾乎平行，說(shuō)明長(zhǎng)江和黃浦江原水中的 COD Mn 的變化規(guī)律較接近，詳見(jiàn)圖 3 。

　　長(zhǎng)江原水中的 UV 260 （ E260 ）值為 3.84 ，經(jīng)自來(lái)水廠的常規(guī)處理后，出廠水中的 UV 260 值為 1.97 ，去除率為 48.67 ％；黃浦江原水中的 UV 260 值為 9.86 ，是長(zhǎng)江原水中 UV 260 值的 2.57 倍，出廠水中的 UV 260 值為 7.10 ，是長(zhǎng)江原水出廠水的 3.6 倍，去除率為 28% ，比長(zhǎng)江原水自來(lái)水廠的去除率低 20.67% 。從采用 HPLC 檢測(cè)出的長(zhǎng)江和黃浦江原水中 UV 260 值隨保持時(shí)間的變化（見(jiàn)圖 6 與 7 ）也可以看出，長(zhǎng)江和黃浦江原水中的吸光度值相差較大，同樣在出廠水中的 UV 260 值相差也較大。同時(shí)比較圖 6 和圖 7 ，也可以粗略地看出，無(wú)論是長(zhǎng)江原水還是黃浦江原水，經(jīng)自來(lái)水廠的常規(guī)處理后，部分有機(jī)物被去除，出廠水（消毒水）中的 UV 260 峰值均有所下降。長(zhǎng)江水源基本屬于中國(guó)地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（ GB3838-88 ） II － III 類水體 [2] ；而黃浦江水源則屬于 III － IV 類水體 [3] 。從上述幾個(gè)指標(biāo)可見(jiàn)，長(zhǎng)江原水明顯的優(yōu)于黃浦江原水。其主要原因是長(zhǎng)江原水經(jīng)陳行水庫(kù)這樣一個(gè)巨大的天然沉淀池的預(yù)沉淀過(guò)程，使原水渾濁度大大降低，原水中的氨氮、有機(jī)物和各種有害物質(zhì)也相應(yīng)降低。目前，針對(duì)黃浦江原水的高氨氮含量，生物預(yù)處理應(yīng)該用于有關(guān)水廠的處理工藝過(guò)程。

4. 結(jié)論與建議

　　黃浦江原水的渾濁度、氨氮、SS 顆粒數(shù)、DOC、CODMn、UV260 分別是長(zhǎng)江原水的 2.7、4.5、3.1、2.9、2 和2.6倍左右。經(jīng)自來(lái)水廠常規(guī)處理后，黃浦江原水廠的出廠水中的SS 顆粒數(shù)、DOC、UV260 分別是長(zhǎng)江原水廠出水的大約 4.1、2.6 和 3.6 倍。對(duì)于主要的水質(zhì)指標(biāo)，長(zhǎng)江原水水質(zhì)均明顯的優(yōu)于黃浦江水，從而導(dǎo)致長(zhǎng)江水源的出廠水水質(zhì)也同樣優(yōu)于黃浦江原水的出廠水。除了其他因素以外，陳行水庫(kù)這個(gè)天然大沉淀池的預(yù)沉淀作用不能忽視。并建議上海的自來(lái)水廠增加預(yù)處理和（或）深度處理設(shè)施，特別是以黃浦江水為水源的自來(lái)水廠，應(yīng)增加生物預(yù)處理裝置和活性炭后處理工藝裝置。目前條件下，建議盡可能采用長(zhǎng)江原水，逐步提高長(zhǎng)江原水作為上海飲用水水源的比率。

參考文獻(xiàn)

1. Srivastava R M, Effect of Sequence of Measurement on Particle Count and Size Measurements Using a Light Blockage (HIAC) Particle Counter. [J] Wat Res, 1993, 27(5):939-942.
2. 樂(lè)林生、周云、唐意祥、范瑾初、高乃云、董秉直，上海市長(zhǎng)江水源凈水廠的優(yōu)化處理工藝研究，[J]. 中國(guó)給水排水， 2000 ，16(6) ：13-16 。
3. 高乃云、樂(lè)林生、范瑾初、莫興康、陳偉、唐意祥，黃浦江水源及閔行水廠的水質(zhì)調(diào)查，[J]. 給水排水，1998 ，(9)

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第一作者高乃云（1950－），女，陜西府谷人，74年畢業(yè)于同濟(jì)大學(xué)，教授，博士，研究方向?yàn)樗幚砑夹g(shù)和建筑給水排水工程