黄河下游地区饮用水安全保障技术研究与综合示范

地对总氮 、 氨氮 、 亚硝酸盐 、 总磷和 Ｃ Ｏ ＤＭｎ 有去除 效 果， 去除率分别为 ３ 与 ０％ 、 ５ ３％ 、 ５ ６％ 、 ９ ８％ 和 ４ １％ ；
沉沙条渠对照组相比 ， 去除率分别高出１ ８％ 、 ６ ４％ 、 人 工 湿 地 对 总 氮、 亚 硝 酸 盐、 总 ４ ９％ 、 ８ ８％ 和 ４ ８％ ； 磷、 叶绿素 ａ 具 有 去 除 效 果 ， 平均去除率分 Ｃ Ｏ ＤＭｎ、 原位净化装置 别为 １ ４％ 、 ４ ７％ 、 ３ ３％ 、 ２ ３％ 和 ７ ９％ ； 对藻 类 、 总氮和 Ｃ Ｏ ＤＭｎ 的 去 除 率 分 别 为 ２ ５％ 、 １ ２％ 和１ 有效改善了中试区水源水质 。 ６％ ， ３． ３ 引黄水库水常规工艺强化集成技术 在对现有黄河下游地区水厂常规工艺现状调研 突破了 曝 气 生 物 流 化 池 预 处 理 － 强 化 混 的基础上 ， 凝， 基 于 藻 及 藻 毒 素 同 时 去 除 的 强 化 混 凝—浮 沉 池 — 活性过滤组合 工 艺 ， 水厂气浮藻渣无害化处置 与微囊藻毒素再 利 用 关 键 技 术 ， 建成了鹊华水厂多
２ ， 省区 ， 全长 ５ 最终从 ４ ６ ４ｋ ｍ，流 域 面 积 ７ ９万 ｋ ｍ
（ 已于２ Ｇ Ｂ ５ ７ ４ ９—２ ０ ０ ６） ０ ０ ７年７月１日起正式实 ， 施 对黄河下游 饮 用 水 安 全 保 障 提 出 了 极 大 的 技 术 和管理挑战 。 ２ 项目研究集成技术路线 本项目针对黄河下游地区引黄水库水污 染特征 及净化输配 设 施 现 状 ， 以国家《 生活饮用水卫生标 （ ） 准》 为 目 标， 开展引黄供水系统水 Ｇ Ｂ ５ ７ ４ ９—２ ０ ０ ６ 集成与 质检测评估和供 水 提 标 改 造 关 键 技 术 研 发 、 示范 ， 建立 “ 从源 头 到 龙 头 ” 供水全过程净化处理技 术支撑体系 、 标 准 规 范 体 系 和 示 范 工 程 体 系。项 目 技术路线如图 １ 所示 。 （ ）共性 技 术 研 究 ： 针对引黄供水系统饮用水 １ 在水质风险评估 、 水源生 态 安全保障共性技术难题 ， 修复 、 水厂净化 处 理 和 管 网 安 全 输 配 等 方 面 进 行 关 建立特征污染物检测评估和净化处理 键技术研发 ， 技术体系 。 （ ）中试 验 证 研 究 ： 在对引黄供水系统水质风 ２ 险进行检测和评 估 的 基 础 上 ， 在济南鹊山水库开展 引黄水源生态修 复 、 原位净化及应急处理集成技术 对生物预处理 、 浮沉／浮滤池 、 臭氧 — 生 物 中试研究 ； 活性炭和超滤膜 集 成 工 艺 开 展 中 试 研 究 ， 在济南和 东营中试基地分 别 进 行 拟 用 工 艺 的 优 选 和 验 证 ； 在
经济总量巨大 、 水质污染严重及净化工艺落后等现状 ， 摘要 针对黄河下游地区人口高度密集 、 （ 以饮用水水质达到国家 《 生活饮用水卫生标 准 》 为 目 标， 在对引黄供水系统水质检 Ｇ Ｂ ５ ７ ４ ９—２ ０ ０ ６） 测评估和关键净化技术中试验证 基 础 上 ， 研发建立了适于引黄水库水的“ 源 头” 生 态 净 化、 常规工艺 强化 、 臭氧 － 生物活性炭 、 超滤膜和 管网优 化 改造 等 组合 工艺 体 系 ， 并 用于 ４ 座示范 工 程 水 厂 和 １ 个 管网 水质 保障示范 区的建 设与运 行 研 究 ， 构建了“ 从 源 头 到 龙 头” 全 流 程 监 测 评 估、 全过程净化处理 技术 支撑体 系 ， 为黄河下游地区供水 安全提 供了 有力 的 科 技 支撑 。 关键词 黄河下游 饮用水 安全 风险 评估 深 度 处理 管网优 化 综合示范 １ 研究背景 黄河是中华民 族 的 母 亲 河 ， 自西向东流经９个
为核心的示范工程体系 ， 示范工程运行后 ， 出水浊 度 去除率较原常规工 艺 提 高 了 ２． ８％ ， Ｔ Ｏ Ｃ 去除率提 高了 ２ 溴酸 盐 、 土臭素和二甲基异莰醇等关键 ２％ ， 出水水质稳定达到 《 生活饮 污染指标均低于检出限 ， （ ） 。 用水卫生标准 》 Ｇ Ｂ ５ ７ ４ ９—２ ０ ０ ６ ３． ５ 引黄水库水超滤膜处理集成技术 针对常规处理 工 艺 水 厂 无 法 应 对 藻 类 、 有机污 染物和 “ 两虫 ” 等 水 质 风 险 的 现 状， 系统开展了超滤 膜运行特性 、 超滤组合工艺 、 超滤膜后饮用水水质稳 定性 、 膜污染控 制 及 超 滤 膜 系 统 检 测 与 控 制 等 技 术 研究 ， 建立了 粉 末 活 性 炭 吸 附 — 混 凝 — 沉 淀 预 处 理 和高锰酸盐预氧化 — 混凝 — 沉淀两种预处理关键技 有效解决了 超 滤 存 在 的 难 以 截 留 溶 解 性 有 机 物 术， 和 膜 污 染 的 技 术 问 题。 在 东 营 建 立 了 规 模 为
图 １ 技术路线
莰醇 、 溴酸盐 、 二氯一溴甲烷 、 一氯二溴甲烷 、 邻苯二 多 氯 联 苯、 壬 基 酚 和 阿 特 拉 津 等， 并编 甲酸 二 丁 酯 、 为黄河项目其他课 制了相应的工艺 应 对 技 术 方 案 ， 题提供了技术支撑 。 ３． ２ 引黄水库水源生态净化及水质改善集成技术 针对引黄水库 生 态 系 统 脆 弱 ， 引水管理模式复 杂， 引黄水高营养盐 、 高有机污染 ， 水泥沙含量高 、 季 节波动大等问题 ， 从系统层面解析 “ 黄河水体 — 沉 砂 的引黄水库水源系统的结构及生态 池 — 调蓄水库 ” 系统特征 ， 开展了引黄水库水源保护支撑技术 、 水质 水质改善与净化技术以及应对 水量联合调控技 术 、 突发污染的应急处理技术等创新和集成性研究 。 在 济南鹊山水库建 成 水 源 水 质 改 善 中 试 基 地 ， 该基地 包括泥沙快速沉 降 与 吸 附 除 磷 耦 合 沉 沙 池 、 泥沙缓 慢沉降与水生植 物 耦 合 强 化 自 然 湿 地 、 防堵塞多粒 径复合人工湿地 、 近岸微扰动区底遮光控藻装置 、 湍 流区原位强化曝气人工水草装置及原水输水管 道投 加药剂式强化净化装置等 ， 其中 ， 沉沙池面积 １． ７万
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表流 、 潜流 、 垂直流 ３ 种基本形式的 １ 原位 ３ 种组合 ，
２ 包含风力曝气和太阳 净化装置覆盖 面 积 ２ １ ０ ０ｍ ３ ／ 能富氧两种 原 位 净 化 装 置 及 可 应 对 ４ ０万 ｍ ｄ水 量的移动式药 剂 投 加 装 置 。 中 试 运 行 表 明 ， 自然湿
３ ／ 功能组合式水处理中试研发基地 ， 规模为１ ５ｍ ｈ，
成技术比选和中试验证 ， 将“ 混凝 — 高密度沉淀 池 — 臭氧接 触 池 — 上 向 流 生 物 活 性 炭 池 — 均 质 滤 料 过
３ ／ 滤 — 氯消毒 ” 组合 工 艺 应 用 于 鹊 华 水 厂 ２ ０万 ｍ ｄ 的深度处理改 造 工 程 ， 形 成 了 以 臭 氧—生 物 活 性 炭
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山东省东营市流入渤海湾 。 黄河两岸的人口已经达 占全国总人口的１ 到 １． ７ ２ 亿， ５． １％ 。 随 着 黄 河 流 域社会经济的快 速 发 展 ， 流域内污水排放量急剧增 加 。 据统计 ， 黄河干流４ ４个地表水国控监测断面 中， ６％ 。 同 中 上 游 Ⅳ 类以上水质的断 面 比 例 达 到 ６ 地区相比 ， 黄河下 游 地 区 面 临 的 水 质 污 染 问 题 更 为 复杂 ， 饮用水安全保障形势更为严峻 。 多年来， 为缓解 城 市 水 资 源 压 力， 黄河下游地 区沿黄城市多以引黄 水 为 水 源。引 黄 城 镇 为 保 证 足够的水量， 大多建有调蓄水 库， 引黄水库蓄集了 经预沉后 的 低 浊 度 高 营 养 盐 澄 清 水， 水体相对较 ， 浅（ 小于１ 富营养化严重， 形成引黄水库特有 ０ ｍ） 的低浊高 藻 高 臭 味、 小分子有机物和溴离子含量 高等水质 特 征。 该 类 水 源 水 中 无 机 物、 有机物和 有害生物并存， 难于净化处理， 对水厂的稳定运行 和出水水质形成冲击； 另一方 面， 黄河下游城镇供 水管网 老 化 且 多 水 源 切 换 频 繁， 用户“ 龙 头 水” 水 质 难 以 保 证， 尤 其 是 国 家《 生活饮用水卫生标准》
国家水体污染控制与治理科技重大专项集成与示范
黄河下游地区饮用水安全保障技术研究与综合示范
贾瑞宝１ 孙韶华１ 桂 萍２ 刘文君３ 李 星４ 吕 谋５ ０ 王明泉１ 刘衍波６ 雒安国７ 燕峒胜８ 姜海英９ 魏长学１
（ 济南 ２ 北京 １ 北京 １ １ 济南市供排水监测中心 ， ５ ０ ０ ２ １； ２ 中国城市规划设计研究院 ， ０ ０ ０ ４ ４； ３ 清华大学 ， ０ ０ ０ ８ ４； 哈尔滨 １ 青岛 ２ 济南 ２ ４ 哈尔滨工业大学 ， ５ ０ ０ ９ ０； ５ 青岛理工大学 ， ６ ６ ０ ３ ３； ６ 济南泉城水务有限公司 ， ５ ０ ０ ２ ３； 东营 ２ 东营 ２ ７ 东营市自来水公司 ， ５ ７ ０ ９ １； ８ 中国石化集团胜利石油管理局供水公司 ， ５ ７ ０ ４ ５； ） 济南 ２ 济南 ２ ９ 济南水务集团有限公司 ， ５ ０ ０ １ ２； １ ０ 济南清源水务有限责任公司 ， ５ ０ ０ １ １
２ ２ ， 自然湿地面 积 １ 包 含 强 化 沉 沙 区、 植物 ｍ ３万 ｍ ２ 人工湿地面积 １ 引入区和水位控制区 ， ０ ０ ０ｍ 包含
济南 、 青岛分别进行管网运行优化 、 水质稳定改造和 “ 黄水 ” 应急处理 等 中 试 研 究 ， 提出示范区管网水质 保障技术优化方案 。 （ ）示范 工 程 研 究 ： 针 对 济 南、 东 营、 胜利油田 ３ 等地引黄水库差 异 性 水 质 特 点 ， 将优选出的水厂处 理工艺应用于黄河下游地区 ４ 座水厂的提标改造示 确保出厂水水质稳定达标 ； 对济南市管网示 范建设 ， 范区进行优化改造 ， 全面提升示范区管网供水水质 ， 为引黄供水系统饮用水安全保障提供技术支撑 。 项目研究与成果推广将从根本上提高黄河下游 对提升沿黄城 引黄供水城市饮 用 水 安 全 保 障 能 力 ， 市现代化水平 ， 改善投资环境具有重要的现实意义 和显著的经济 、 社会及生态效益 。 ３ 主要成果 ３． １ 引黄供水系统水质保障能力综合评估体系 针对现有供水 水 质 检 测 方 法 不 完 善 ， 污染物检 测识别技术体系 不 健 全 ， 以及引黄供水系统水质风 险不明确等现状问题 ， 优化改进了藻及臭味物质 、 痕 量有机污染物及毒理学风险污染物等特征污染物检 测识别关键技术 ； 研发了引黄供水地区水质保障能 力评 估 系 统 ， 实现了对引黄供水地区水源地、 水 厂、 管网水质的综合评价及 “ 从源头到龙头 ” 污染物的迁 移转化规律可视化展示和弥散过程模拟 。 将上述研 究成果应用于山东省引黄供水系统水质风险识别与 结果 表 明 ： 引黄水库属高氮磷比型中营养水 评估 ， １ ０