第1个回答 2014-04-23
目前，随着社会经济的发展，越来越多的有机污染物被排入水源水体，城市供水水质日趋下降。与此同时，生产、生活对水质的要求却日益提高。因此，城市发展与供水水质之间的矛盾日渐尖锐，提高水质、保障城市供水可持续发展已成为现代城市亟待解决的问题。本文针对城市微污染水供水水质特点与存在问题进行讨论，并选择H城市作为代表进行具体分析。 1.微污染水源水质状况分析 H城市位于中国南部，供水水源主要依靠本地区中小型水库和境外引水工程。监测资料显示其水源水中： ①超标项目与超标率逐年增加。总氮100％超标，氨氮、大肠菌群、总磷的超标率均大于80％，亚硝酸盐、高锰酸钾指数、溶解氧、生化需氧量和挥发酚也有超标测值出现，水质有明显变坏趋势。但一些重金属如铜、铅、镉、六价铬以及氰化物、硝酸盐氮浓度较低，基本没有出现超标测值。这说明水源水体内主要受到生活型污水的污染。 ②水质超标幅度居高不下。在15项评价水质的主要指标中，大多数项目年均测值逐年上升。总氮、总磷、氨氮、石油类和生化需氧量超标明显，水体的溶解氧下降至标准值以下，特别是近年来氨氮月月超标，且超标倍数较高。 ③水体中藻类平均数量呈上升趋势，浮游植物生物量年均值大大超过富营养型指标10↑6个／升，且优势种为富营养化指示种，素衣藻、小球藻、叶绿素a的含量逐年增高，水源水体已明显呈富营养化状态。 ④水体污染负荷日渐加重。 ⑤综合污染指数P↓i逐年增大。 上述情况表明：由于受到生活型污水污染，H城市的水源水质已呈明显微污染状态，原水水质状况很难令人满意。 2.水厂净水工艺与自来水水质评价 2.1主要水厂工艺流程介绍 从80年代初到现在，H城市的自来水厂净水工艺主要经历了两个发展阶段。最初水源水质良好，水厂多采用“混凝→（直接）过滤”或传统处理工艺流程；后来随着城市发展，水源水质逐渐下降，各水厂基本上改用“预氯化→传统处理”工艺流程，仅个别老水厂因受场地限制等原因采用“预氯化→混凝→（直接）过滤”工艺流程。H城市现有各水厂的工艺流程主要分为以下五类： 2.2自来水水质状况 2.2.1常规监测结果分析 有关监测资料表明： ①自来水出厂水、管网水经常于春末夏初、夏秋之交出现明显异味（泥腥味）。 ②与国家城市供水行业2000年技术进步发展规划提出的一类供水企业水质目标相比（NH4↑＋－N≤0.5mg／L，NO2↑-－N≤0.1mg／L），H城市出厂水氨氮基本上全年月份超标，管网水氨氮超标率也很高；若投氯量大，出厂水亚硝酸盐氮一般不超标，而管网水在每年的春末夏初、夏秋之交水温较高情况下经常性超标。 ③春末夏初、夏秋之交自来水厂氯耗季节性猛增（2－3倍）。 2.2.2特殊水质分析 为了更加全面地了解城市微污染水供水水质状况，更深层次地评价现有净水工艺水平，研究中选取了以微污染水库水为原水的A、B两水厂进行了详细的特殊水质检测与分析。有关检测与分析项目包括：色谱－质谱分析、毒理学综合评价、生物稳定性的测定及分子量分布规律分析。 2.2.2.1采样点的布置 试验过程中分别选取原水、滤后水（停预氯化）、出厂水和管网水作为分析水样，并在水厂流程中设置相应的采样点。 2.2.2.2试验条件及结果 ①色谱－质谱分析。试验采用XAD－2树脂对水样进行浓缩，有机物毒性依据中国预防医学科学院提供的化学物质毒性登录（RTECS）数据库进行检索。试验结果表明：原水、滤后水、出厂水和管网水中都含有多种有毒有害物质。 ②毒理学综合评价。本研究采用Ames试验结果作为毒理学综合评价指标。试验结果表明：i）原水中含有较多的移码型致突变物，达到了重污染程度，但碱基置换型直接致突变物很少；ii）停预氯化后的滤后水Ames试验结果与原水基本相同，即传统处理工艺对原水中的致突变物基本不能去除；iii）原水经“预氯化－传统处理”工艺流程后，水体中的移码型致突变物和碱基置换型直接致突变物明显增多，说明受污染的水源水通过“预氯化－传统处理”工艺流程后不但不能有效降低水体的致突变活性，反而由于氯化消毒产生的消毒副产物使其致突变活性增强。 ③生物稳定性的测定。本研究以生物可同化有机碳（AOC）作为衡量水体生物稳定性的指标。AOC是指可生物降解溶解性有机碳（BDOC）中转化为细胞质的那部分，它能供给异氧菌营养，从而导致管壁腐蚀、水质变坏（色、嗅、浊、味等）。以前，水源水质好，有机物含量极少，出厂水只要维持一定的余氯量，就可防止二次污染与杀菌。现在水源水质恶化，出厂水中有机物含量增多，如果余氯量不足，细菌就会繁殖生长，引起二次污染。国内外有关部门研究表明，出厂水中AOC浓度过高将会使大肠杆菌等异养细菌繁殖和突然暴发。本研究试验结果显示：i）所选两水厂原水均具有强烈的生物不稳定性；ii）原水经“预氯化－传统处理”工艺流程后，仍是一种生物不稳定的水；iii）管网水AOC值低于出厂水，表明随着管网的输送过程，水体中的可生物利用有机碳逐渐被异氧菌消耗掉。 ④分子量分布规律分析。试验采用一组超滤膜把原水有机物按分子量范围分成六级，通过测定TOC值了解其有机物分子量分布规律，对原水中的有机物进行了微观认识。所选两水厂原水有机物分子量分布规律的测定结果如下表所示： 分子量区间 区间有机物量/总有机物量（%） A水厂原水 B水厂原水 <0.5KD 32.4 80.9 0.5KD-1KD 7.5 6.0 1KD-3KD 19.8 1.6 3KD-10KD 5.4 5.8 10KD-100KD 9.8 5.4 100KD-0.45μm 25.1 0.3 <0.45μm 100 100 从以上数据可以得出：不同水源水中有机物分子量分布规律差别较大。A水厂原水中的有机物大、中、小分子量均匀分布，其中小于500分子量的略多，占有机物总量的32.4％；B水厂原水中的有机物分子量分布比较集中，主要以小分子量有机物为主，其中分子量小于500的有机物占有机物总量的80％以上。 2.3水厂净水工艺与自来水水质评价 综合以上分析结果，不难得出如下结论： ①现有自来水厂基本上采用的“预氯化→传统处理”工艺流程，不能有效解决水源水中日益突出的氨氮、藻类等污染问题。出厂水、管网水中氨氮、亚硝酸盐氮等水质指标经常超标；春末夏初、夏秋之交自来水厂氯耗出现季节性猛增（2－3倍），并有明显异味（泥腥味）。 ②用“预氯化－传统处理”工艺处理微污染的水源水，出厂水中含有多种有毒有害有机物，致突变活性较原水反而增强，并具有明显的生物不稳定性，从而对居民身体健康构成了潜在的威胁。 ③不同水源水中有机物分子量分布规律差别较大，自来水厂应针对不同水源水质特点选择与之相适应的净水处理组合工艺，提高水处理效率。 3.存在的问题与水质改善措施研究 3.1存在问题分析 由于水源水体受到有机物污染，水质日趋恶化，使得城市微污染水供水水质出现多种问题。归纳起来主要表现为以下几方面： ①水源水体发生富营养化，春末夏初、夏秋之交自来水带有明显异味（泥腥味）。 ②水源水体氨氮含量高，导致自来水厂前加氯量增加，滤池、管网中亚硝化作用现象明显，出厂水、管网水中氨氮、亚硝酸盐氮经常超标。为了控制出厂水中亚硝酸盐氮含量，自来水厂不得不加大后投氯量。特别是春末夏初、夏秋之交水源水体中氨氮浓度发生变化，致使自来水厂氯耗发生季节性猛增（2－3倍）。 ③采用“预氯化－传统处理”工艺流程，不仅不能有效解决微污染水源中存在的氨氮、藻类等污染问题，反而由于氯消毒产生的消毒副产物使得出厂水的致突变活性增强。 ④出厂水、管网水呈生物不稳定性，容易引起二次污染，“红虫”现象时有发生，对此市民反映强烈。 ⑤不同水源水中有机物分子量分布规律差别较大，而现有各自来水厂的工艺流程基本相同，未能针对各水厂原水水质特点真正做到“对症下药”，达到较为理想的处理效果。 3.2微污染水源自来水水质改善措施 针对城市微污染水源水供水过程中出现的水质问题，作者认为主要应从水源保护、工艺改进和监督管理三方面着手采取措施进行改善。 3.2.1水源保护 从前面的分析显而易见：现有自来水厂基本上采用“预氯化→传统处理”工艺流程，此工艺不能有效解决微污染水源水中日益突出的氨氮、藻类等污染问题，反而使出厂水的致突变活性增强。因此，加强水源保护，防止污染物排入水源水体成为改善城市自来水水质的根本途径。今后可在进一步加强水源保护立法、执法、规划、市政排污设施建设与水源保护区的环境综合整治等措施基础上，有针对性地采取有效的工程治理措施。例如，东深供水管理局在深圳水库进水口处建一座400万吨／日的接触生物预处理工程设施，将在一定程度上使深圳水库水质得到改善。 3.2.2工艺改进措施讨论 “预氯化→传统处理”工艺流程已不能满足城市供水行业技术进步的要求，因而必须对其进行强化、改进。主要措施有以下两条途径。 ①强化常规处理工艺，提高出厂水水质。具体包括： a.选择可以替代预氯化的预氧化技术，如采用O3、ClO2、H2O2、KMnO4、高铁盐等作为氧化剂，特别是预加臭氧（O3）。国内外有关研究表明：i）预加臭氧能够改善滤后水水质。与预氯化相比，滤后水浊度更低，滤程更长，单位面积滤池周期产水量增加。ii）预加臭氧能够有效地去除原水中的三氯甲烷母体物，使滤后水再经氯化消毒时的三氯甲烷生成量极微。iii）预加臭氧除嗅作用明显，与预氯化相比，能够使过滤出水嗅阈值低一个等级。iv）预加臭氧能够改变原水中有机物分子结构，使短链有机物种类增加，并去除部分有机物，从而使水中有机物总量减少。v）加臭氧处理后水体的致突变活性得到显著改善，Ames试验结果为阴性。即采用预加臭氧方法净化饮用水安全可靠。vi）若原水中有机物污染较为严重，则由于加入预臭氧后改善了有机物的可生化性，使得在滤池反冲洗不干净时滤后水中的亚硝酸盐浓度大幅度升高，因此目前采用的臭氧氧化技术都是臭氧－生物碳工艺。 b.通过优化水力混合条件、选择适宜的混凝剂与助凝剂、调节pH值等措施，强化混凝沉淀效果，提高常规工艺对有机物和藻类的去除能力。 c.采用生物滤池，集生物作用与过滤作用于一体，提高滤池去除氨氮、亚硝酸盐氮与有机物的效果。 ②依据不同水源水质特点，如有机物分子量分布规律，选择适宜的优化组合工艺流程，提高水处理效率。 a.有关研究结果认为：生物处理可有效去除氨氮和藻类，并且各单元处理工艺去除不同分子量的溶解性有机物具有明显互补性：混凝沉淀对分子量大于10000的有机物基本能够去除，对3000-10000的有机物可去除一半左右，而对小于1000的有机物基本无去除作用；活性炭吸附对分子量大于3000的有机物基本不能去除，对3000-500之间的有机物能有效吸附，而对小于500的有机物由于亲水性强难以吸附；生物处理能有效降解分子量小于1000的亲水性有机物，能对分子量在3000-10000之间的有机物依靠生物膜吸附作用予以去除。因此，对于不同水源水，一旦摸清其中有机物分子量分布规律，就可以根据不同单元处理工艺去除有机物的互补性选择与之相适应的组合处理工艺，必要时增加其它单元处理措施。 b.根据本研究中对A、B两水厂原水有机物分子量分布规律的测定结果，可以判断：i）“预氯化→传统处理”工艺流程已不能满足微污染水源水质净化要求，必须采取措施对其进行强化、改进；ii）针对A、B两水厂原水采取生物预处理措施将会使自来水水质在一定程度上得到改善，特别是对于B水厂生物预处理的效果将更为明显；iii）在保证生物预处理和现有常规处理流程正常运转基础上，对于A水厂还必须采取其它单元处理技术对分子量在500－3000之间的有机物予以去除。 3.2.3加强城市供水水质监督管理 监督管理在城市供水水质保障体系中起着非常重要的作用。以前，人们对水质的监督管理多着眼于水源和自来水水厂，事实上供水管网中的二次污染已成为影响自来水水质的一个重要因素，特别是对于生物不稳定的出厂水，大肠杆菌等异氧菌很容易繁殖，甚至发生突然暴发。因此，对于微污染水源水必须采取有效措施加强对管网水质的监督管理，如管网末梢余氯、浊度的在线监测，二次水箱的清洗与管理，管网材质的选定与施工管理等。唯如此才能真正避免自来水质“二次污染”的发生，从而提高城市供水的安全性。 建议：为了你的身体健康，你完全可以饮用到放心的水，总馨纯水机可以解除你的担忧！
第2个回答 2014-04-24
微污染水源主要是指受到有机物污染的水源，这类水源的水质往往显示出下列特点。 Q)氨氮(NH3—N)浓度高 《地面水环境质量标准》中，对集中式生活饮用水水源的氨氮要求是小于o．5mg／L，虽然氨氮并不影响健康，但说明水源已受到污染，水质有恶化的趋势。我国不少微污染水源的氨氮常可达3～5mg／L，个别甚至高达9～10mg儿。 ②COD、TOC、UVzs4等表示的有机物综合指标值高 指标值越大说明水中有机物越多，污染越严重。例如，水源水的溶解氧一般在5～10mg／I。之间，当受到有机物污染，溶解氧降低到5mg／L以下时，已不宜作为饮用水源；溶解氧小于lmg／I时，由于有机物分解，使水源水开始发臭；溶解氧为零时水质发黑发臭，不能作为水源。 ③水的致突变性(Ames试验结果)呈阳性 水质良好的水源水，其Ames试验结果应呈阴性。由于出厂水通常采用加氯消毒，因此其致突变性经常高于原水。
第3个回答 2014-04-23
（1）氮污染及其危害 氮在水中以有机氮、氨、亚硝酸盐和硝酸盐形式存在[8]。有机氮在微生物的作用下很容易转化为氨氮。亚硝酸盐在水中是一种不稳定的物质，只是一种生化反应的过渡物质，在天然水中浓度往往很低。所以水中各种形态氮的浓度并非固定不变，而是在各种存在形式间互相转化，其中氨氮和硝酸盐氮是饮用水中氮的主要存在形式。我国地表水环境质量标准中指出了水中三氮（氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮）出现的水质意义[9]，如表1-1 所示。 表1-1 三种含氮化合物在源水中出现的意义 源水中的氮污染来源主要是城镇生活污水，含氮的工业废水和农田氮源。随着农田氮肥施用量的增加，世界范围内地表水和地下水中的氮含量都在不同程度上呈现出上升的趋势[10]。在欧洲国家，农业面源污染是造成水体、特别是地下水硝酸盐污染的首要来源[11,12]。此外还有瑞典[13]、爱尔兰[14]、芬兰[15-17]等国家的饮用地下水也受到不同程度的氮污染。氮污染已成为一个世界性的环境问题。 水环境中的氮污染问题在上世纪60 年代末期和70 年代初期曾引起公众的广泛关注。直接原因是，世界上有不少婴儿由于饮用了富含硝酸盐的污染水后患高铁血红蛋白症而死亡，在正常情况下人体中有1~2%的血红蛋白是高铁血红蛋白，但当饮用富含硝酸盐的污染水时，其比例会急剧上升[18]。Krumholz 等（1997）通过对120 多种亚硝基胺和亚硝基酰胺的致癌性研究，结果表明，有39 种动物被亚硝酸基化合物在不同部位上引起了恶性肿瘤[19]。英国和美国的一些结果显示，饮用地下水的硝酸盐含量与胃癌、食道癌的发病率及死亡率成正比[20]。 （2）有机物污染及其危害 水环境中的有机化合物，有86%是由各种人为的生产和生活活动所产生的，另外约14%的有机污染物来源于自然环境[21]。水源水中的有机物可以分为两类：一类是天然有机物（NaturalOrganic Matter，简称NOM），包括腐殖质、微生物分泌物、溶解的植物组织及动物的废弃物等；一类是人工合成的有机物（Synthetical Organic Compounds，简称SOC），包括农药、商业用途的合成物以及一些工业废弃物。 天然有机物主要是指动、植物在自然循环过程中经腐烂分解所产生的大分子有机物，其中腐殖质是水中最常见的天然有机物，在地表水源中含量最高，占有机物总量的60~90%，是饮用水处理中的主要去除对象之一[22]。腐殖质属于难降解有机物，本身对人无毒害作用，但它与水中溶解类和颗粒类物质反应就会给水质和水处理带来不利影响[23]。水体中天然有机物中的非腐殖质部分，曾经被认为对饮用水水质没有什么影响，但是近年来的研究表明，消毒副产物的前体物中有相当一部分是来自水中的非腐殖质部分的天然有机物[24]。 另外，藻毒素作为水源水中一类特殊的天然有机物质，近年来受到了广泛的研究与关注。大量富含氮、磷的化学物质进入天然水体，使水体的富营养化程度加剧，藻类过渡生长。研究表明，有众多藻类能释放出以微囊藻毒素为代表的大量藻类毒素。微囊藻毒素具有明显的肝毒性，是影响水体环境质量和人群健康不可忽视的因素之一。野生动物及家畜、家禽饮用了含有产毒藻及藻毒素的水后，会引起中毒甚至死亡[25]。研究发现，在肝癌高发区饮用水中微囊藻毒素含量较高[26,27]。 随着工业的发展，人工合成有机物越来越多，工业废水、杀虫剂、除草剂、医院污水以及生活污水等是各类人工合成有机物的主要来源[28]。水中的一些合成有机物对人类存在极大的潜在威胁，有资料表明，某些合成有机物不仅具有“三致”作用，还会干扰人类和动物的生殖系统，对人类的生存和物种的繁衍形成巨大的威胁[29-32]。
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