长江下游区域水源突发性污染应急供水处理

洪景涛

1 概述

随着我国社会、经济的快速发展以及环境污染的加剧,城市饮用水水源地存在水源不足、水污染、水源地安全保障措施薄弱、应急能力低等诸多问题。长江下游区域是我国经济较为发达的地区,也是水污染问题较为严重的区域之一。本文对长江下游区域水源突发性污染状况和产生的原因进行了分析,对应急水处理技术进行了分类和综述,针对不同的突发性污染物类型提出相应的应急处理措施,以期为长江下游区域供水企业应对突发性水污染事件和安全供水提供技术支持和知识储备。

2 长江下游区域水源突发性污染来源分析

2.1 航运、船舶事故对水源地的污染

长江航运业十分发达,长江航运干线拥有港口220个,通航支流3 600余条,通航总里程 8.6万km,水运企业2 500余家,船舶11万多艘,很有可能发生船只碰撞等事故,导致石油、有毒有害化工业品等泄露从而污染长江水源[1]。据统计,1990年～2001年长江干流共发生大事故27起,2003年上海一艘硫酸运输船沉没,周围20 m左右水域受到污染,2004年长江南京段发生撞船事故,80多吨有毒易燃化学品渗入江中[2],有毒化学品对水资源及水生生物造成损害的严重性不容忽视。

2.2 化工企业突发性事故、污水排放等对水源地的污染

长江下游区域是我国经济较为发达的地区之一,沿岸各城市纷纷将高能耗、高水耗、重污染的重化工企业设置在长江两岸,使长江流域水环境安全压力和污染风险日益增大,这些企业沿江而立,若发生工厂爆炸、泄露等事故,或者污水排放控制不当,随时都有可能发生突发性水污染事故,流入长江的化工原料、有毒有害物质就很容易对下游长江饮用水源造成污染。近年来长江流域相继发生了四川沱江氨氮污染事件(2004年)、湖南湘江镉污染事件(2006年)、湖南岳阳砷污染事件(2006年)等重大突发性水污染事故。

此外为追求经济利益,在部分地区企业偷排污水事件仍有发生,给饮用水水源地造成威胁。2008年12月江苏泰兴某化工厂直排生产废水,导致饮用水源出现怪味,自来水受到污染[3]。

2.3 湖泊富营养化对水源地的污染

近年来,长江下游流域内的湖泊富营养化程度不断提高,太湖营养化面积占全湖的70%以上,富营养和重营养化面积占10%,20世纪90年代以后,藻类大量繁殖,每年夏、秋季节均有“水华”爆发[1]。2007年5月,太湖区域蓝藻提前爆发,无锡自来水南泉水源地的水质突然恶化,造成自来水厂无法处理,自来水水质发臭,严重影响了生产、生活,至6月3日才恢复饮用水正常供应[4]。2007年6月安徽巢湖北岸湖面聚集大量蓝藻,给附近水厂取水口造成轻度污染[1]。

3 针对突发水污染的应急处理技术及对策

在对长江下游区域突发性水污染来源分析的基础上,根据污染物的性质及其应急处理的技术特性,可以把有关应急处理技术分为以下4类[5]:

1)应对可吸附有机污染物的活性炭吸附技术:充分利用活性炭的吸附性能,可有效去除苯系物、酚类等有机污染物。2)应对金属、非金属污染物的化学沉淀技术:通过投加铝盐、铁盐或者相应的化学絮凝剂,反应生成沉淀而去除。3)应对可氧化污染物的化学氧化技术:采用臭氧、高锰酸钾等氧化剂,将污染物氧化去除。4)应对微生物污染的强化消毒技术:采用UV辐射、一氯氨等强化消毒技术去微生物。

3.1 应对可吸附有机污染物的活性炭吸附技术

当前饮用水处理中大量使用活性炭来吸附去除臭味、藻毒素、合成有机物、内分泌干扰物、消毒副产物以及其前驱物。去除可吸附的有机污染物(如苯类、酚类等),首选的应急处理技术是采用活性炭吸附,以发挥活性炭的吸附能力,从而将污染物去除。

张晓健[5]在对2005年松花江水污染事件应急技术总结中指出,应急处理中取得成功的关键是在取水口处投加粉末活性炭,同时对现有水厂中的砂滤池进行应急改造,挖出部分砂滤料,新增粒状活性炭滤层。这样就形成了由粉末活性炭和粒状活性炭构成的多重安全屏障的应急处理工艺,即在取水口处投加粉末活性炭,在源水从取水口流到净水厂的输水管道中,用粉末炭去除水中绝大部分可吸附的有机污染物,再利用净水厂内改造的炭砂滤池,进一步去除剩余的有机污染物,从而确保供水水质。

3.2 应对金属、非金属污染物的化学沉淀技术

化学沉淀技术是处理地表水源的常用方法,在应对金属、非金属突发性污染的处理过程中,调整水厂混凝处理的pH值,选择合适的絮凝剂使污染物生成絮体,最后通过沉淀得以去除。针对不同的污染物类型,需要通过试验来选择絮凝剂和确定合适的投加量。

当发生突发性镉污染时,由于镉离子在碱性条件下可以形成难溶的氢氧化镉和碳酸镉沉淀物,因此应对镉污染的应急技术措施是在弱碱性条件下投加铝盐或铁盐混凝后可以将镉沉淀去除。根据2005年广东韶关北江镉污染突发性事件成功应对的经验,首先加碱把原水调成弱碱性,要求混凝反应的pH值控制在9.0左右,在弱碱性条件下进行混凝、沉淀、过滤的净水处理,以矾花絮体吸附去除水中的镉,最后将pH值再调回正常。反应过程如下:

当发生突发性汞污染时,汞离子在弱碱性条件下可与硫化钠反应生成硫化汞沉淀,因此应对汞污染的应急技术措施是投加适量石灰,调节pH值为弱碱性,后加入硫化钠形成黑色的硫化汞胶体颗粒,最后沉淀去除,过量的硫化钠可投加高锰酸钾去除。反应过程如下:

3.3 应对可氧化污染物的化学氧化技术

以高锰酸钾为代表的高级氧化技术日益受到人们的关注,并在微污染源水预处理、强化混凝、去除藻类有机物等方面取得良好的实际应用效果。其他可选择的氧化剂还包括氯、臭氧等。

2007年太湖蓝藻爆发突发性水污染事件中,自来水有浓烈的烂圆白菜味,经分析产生臭味的物质是硫醇、硫醚类化合物,所确定的除臭应急处理工艺是:在取水口处投加高锰酸钾(3 mg/L～5 mg/L),在输水过程中氧化可氧化的致臭物质和污染物;再在净水厂絮凝池前投加粉末活性炭(30 mg/L～50 mg/L),吸附水中可吸附的其他臭味物质和污染物,并分解可能残余的高锰酸钾,经过应急处理,自来水恢复到蓝藻爆发之前的正常水平[4]。

3.4 应对微生物污染的强化消毒技术

通过在水处理前端设置投加消毒剂,在强化对微生物消毒效果的同时,作为氧化剂还可以去除或有利于去除水中的一些化学物,如:易氧化的农药、溶于水的化合物等。可选择投加的消毒剂有:氯、臭氧、二氧化氯、氯胺、紫外线辐照等。在汶川地震灾后应急供水处理中,为确保饮用水微生物安全,通过加大消毒剂投加量和延长消毒接触时间来强化消毒效果,出厂水余氯由原有的0.4 mg/L～0.7 mg/L提高到0.8 mg/L～1.2 mg/L,一些使用二氧化氯的水厂也把二氧化氯余量从0.10 mg/L提高到0.12 mg/L[6]。

4 结语

1)水源突发性污染事件是直接关系到城乡供水安全和社会经济系统正常运行的重大问题。供水企业应当根据本区域的供水实际,编制《城镇供水应急技术手册》,制订供水突发性污染事故的应急预案,完善水处理应急处理工艺,建立应急水质检测指标体系。

2)供水企业应做好对各类应急物资的储备,如净水材料、相关设备等,以便及时应对突发情况,做到防范于未然。

[1] 汪明娜,汪 达.长江水污染事故成因及处理对策探讨[J].水资源保护,2004,7(1):57-59.

[2] 张 勇,王东宇,杨 凯.1985年～2005年中国城市水源地突发污染事件不完全统计分析[J].安全与环境学报,2006,6(2):79-83.

[3] 郭向楠,张 勇.2007年～2008年中国城乡饮用水源突发污染事件统计及分析[J].安全与环境学报,2009,9(3):183-192.

[4] 张晓健,张 悦,王 欢,等.无锡自来水事件的城市供水应急除臭处理技术[J].给水排水,2007,33(9):7-12.

[5] 张晓健.松花江和北江水污染事件中的城市供水应急处理技术[J].给水排水,2006,32(6):6-12.

[6] 张晓健,陈 超,李 伟,等.汶川地震灾区城市供水的水质风险和应急处理技术与工艺[J].给水排水,2008,34(7):7-13.