高乃云1 李富生2 湯淺晶3 樂林生4 周 云5 范瑾初1

[1. 同濟大學污染控制與資源化研究國家重點實驗室，上海200092（目前為日本國立岐阜大學流域環境研究中心客員教授）；2.日本國立岐阜大學工學部土木工學科，岐阜市柳戶1番1 , 501-1193；3.日本國立岐阜大學流域環境研究中心, 岐阜市柳戶1番1 , 501-1193; 4.上海市自來水市北有限公司,上海200082；5.上海市自來水浦東有限公司,上海200127]

　　摘 要 本文在調查和分析研究的基礎上，對長江和黃浦江原水及其處理后水質進行了比較，長江原水和常規處理后水質均明顯的優于黃浦江原水和出廠水。建議優先采用長江水源；對以黃浦江為原水的水廠的工藝流程進行改造，即增加生物預處理和（或）活性炭后處理設施。
　　關鍵詞 常規處理；懸浮固體；地面水；溶解性有機物；飲用水；顆粒分布；分子量分布

1. 引言

　　飲用水水質和水源一直是上海市民所關注的問題。 1992 年，上海開辟了 長江水為 第二水源，修建了避咸蓄淡的陳行水庫（庫容 830萬 m3 ）。目前，上海飲用水原水 30% 左右來自長江（先進入陳行水庫，下文中的長江原水均指取自陳行水庫的長江水）； 70% 來自黃浦江的上游。對兩個水源的水質特點進行調查研究，做出有科學依據的評價，是一項很重要的工作。

2. 調查手段和測定設備

　　調查方法：對于大量的測定數據進行統計計算與分析。
　　測試設備和水樣： 日本富士電機株式會社的“富士光遮斷式微粒子計數儀”；分子量排除高性能液相色譜儀 SE-HPLC （ Size Exclusion High Performance Liquid Chromatography ）（型號 LC-10AD ，日本島津制作所）和分光光度檢測儀（型號 SPD-10AV ，日本島津制作所）以及日立制作所的色譜柱。測定水樣為 4 月中旬的分別以長江和黃浦江為水源的自來水廠的進、出廠水。

3. 原水和出廠水水質

　　原水中的渾濁度、溶解氧和污染指數（ 92-96 年間） 取自陳行水庫的長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江的 2.7 倍左右。一般來說，水的渾濁度越高，其中所含的雜質量越大，呈現渾濁度泥砂本身雖然不一定直接危害人的健康，但在泥砂顆粒上會附著或吸附細菌、病毒、有機物等其他有害物質。因此，飲用水處理中，降低渾濁度，即會同時降低其它有害物質。預沉淀是降低原水中渾濁度的一個有效工藝過程。長江和黃浦江原水中的氨氮逐年變化呈緩慢上升趨勢，長江和黃浦江原水中氨氮逐月平均變化見圖 1 ，長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江水中的 4.5 倍左右。從圖 2 中可以看出，長江和黃浦江原水中的溶解氧逐月平均變化曲線幾乎平行，說明具有相同的逐月變化規律，7月份最低， 1 月份最高，與氣溫也有很大關系。長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。長江和黃浦江原水中的 COD Mn 逐月平均變化見圖 3 。上海自來水公司采用污染指數 K 來判斷原水受到污染的程度，其表達式如下：

　　當 K≥5 時，判斷原水水體處于黑臭期。長江和黃浦江原水的污染指數逐月平均變化狀況見圖 4 ，長江原水污染指數的月總平均值為 0.13 ；黃浦江水則為 1.10 ，黃浦江原水的污染指數是長江原水的 8 倍左右。可見，黃浦江原水的的受污染程度要比經陳行水庫預沉淀的長江原水嚴重得多。
　　SS 顆粒數 顆粒計數可直觀地了解水質特征 [1] 。本測定將 1-2 mm 到 30 mm 以上的粒徑，分為 8 個粒徑段，長江和黃浦江原水及其經自來水廠的混凝、沉淀、過濾和消毒常規工藝過程處理后水中在各個粒徑段顆粒數的分布對比詳見圖5（A－H ）。在所測定顆粒粒徑范圍內，黃浦江原水中所含的懸浮雜質顆粒數是長江原水中的 3.1 倍。在各種不同粒徑雜質分布段，黃浦江原水中的雜質含量分別是長江原水的 1.5-5.9 倍，詳見表1。從表1中同時可以看到，以黃浦江原水為水源的自來水廠出廠水中所含的懸浮固體總數是以長江水為水源的自來水廠出廠水中的 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是長江原水出廠水的 3.6-17.2 倍。由表 1 可知，長江原水的自來水廠的常規處理工藝可去除 SS 顆粒 98.28 ％；黃浦江原水廠可去除 97.7 ％。可見，自來水廠的常規處理可去除 98% 的 SS 顆粒。圖 5 和表 1 證明，原水中所含的顆粒數量越多，出廠水中所含這些粒徑的顆粒數也相應地越多。因此，降低原水中的顆粒數量，即降低原水中的渾濁度非常重要。
　　有機物 據報道，黃浦江中已測出 700 多種有機物。長江和黃浦江原水中的溶解性有機物的分子量分別為 4400-800 和 11300-800 Dalton 。 長江原水中的 DOC 濃度為 1.83 mg/L ，經過混凝、沉淀、過濾和消毒常規處理后自來水廠的出廠水中為 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 ，是長江原水中 DOC 濃度的 2.89 倍，出廠水中為 4.18 mg/L ，是長江原水出廠水中 DOC 濃度的 2.61 倍，去除率為 20.98% ，比長江原水自來水廠的去除率高 66.5% 。長江原水中 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江水中的 2 倍左右，但二曲線幾乎平行，說明長江和黃浦江原水中的 COD Mn 的變化規律較接近，詳見圖 3 。

　　長江原水中的 UV 260 （ E260 ）值為 3.84 ，經自來水廠的常規處理后，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 ，是長江原水中 UV 260 值的 2.57 倍，出廠水中的 UV 260 值為 7.10 ，是長江原水出廠水的 3.6 倍，去除率為 28% ，比長江原水自來水廠的去除率低 20.67% 。從采用 HPLC 檢測出的長江和黃浦江原水中 UV 260 值隨保持時間的變化（見圖 6 與 7 ）也可以看出，長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。同時比較圖 6 和圖 7 ，也可以粗略地看出，無論是長江原水還是黃浦江原水，經自來水廠的常規處理后，部分有機物被去除，出廠水（消毒水）中的 UV 260 峰值均有所下降。長江水源基本屬于中國地面水環境質量標準（ GB3838-88 ） II － III 類水體 [2] ；而黃浦江水源則屬于 III － IV 類水體 [3] 。從上述幾個指標可見，長江原水明顯的優于黃浦江原水。其主要原因是長江原水經陳行水庫這樣一個巨大的天然沉淀池的預沉淀過程，使原水渾濁度大大降低，原水中的氨氮、有機物和各種有害物質也相應降低。目前，針對黃浦江原水的高氨氮含量，生物預處理應該用于有關水廠的處理工藝過程。

4. 結論與建議

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

參考文獻

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. 樂林生、周云、唐意祥、范瑾初、高乃云、董秉直，上海市長江水源凈水廠的優化處理工藝研究，[J]. 中國給水排水， 2000 ，16(6) ：13-16 。
3. 高乃云、樂林生、范瑾初、莫興康、陳偉、唐意祥，黃浦江水源及閔行水廠的水質調查，[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年畢業于同濟大學，教授，博士，研究方向為水處理技術和建筑給水排水工程