長江下游區域水源突發性污染應急供水處理

洪景濤

1 概述

隨著我國社會、經濟的快速發展以及環境污染的加劇,城市飲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、應急能力低等諸多問題。長江下游區域是我國經濟較為發達的地區,也是水污染問題較為嚴重的區域之一。本文對長江下游區域水源突發性污染狀況和產生的原因進行了分析,對應急水處理技術進行了分類和綜述,針對不同的突發性污染物類型提出相應的應急處理措施,以期為長江下游區域供水企業應對突發性水污染事件和安全供水提供技術支持和知識儲備。

2 長江下游區域水源突發性污染來源分析

2.1 航運、船舶事故對水源地的污染

長江航運業十分發達,長江航運干線擁有港口220個,通航支流3 600余條,通航總里程 8.6萬km,水運企業2 500余家,船舶11萬多艘,很有可能發生船只碰撞等事故,導致石油、有毒有害化工業品等泄露從而污染長江水源[1]。據統計,1990年～2001年長江干流共發生大事故27起,2003年上海一艘硫酸運輸船沉沒,周圍20 m左右水域受到污染,2004年長江南京段發生撞船事故,80多噸有毒易燃化學品滲入江中[2],有毒化學品對水資源及水生生物造成損害的嚴重性不容忽視。

2.2 化工企業突發性事故、污水排放等對水源地的污染

長江下游區域是我國經濟較為發達的地區之一,沿岸各城市紛紛將高能耗、高水耗、重污染的重化工企業設置在長江兩岸,使長江流域水環境安全壓力和污染風險日益增大,這些企業沿江而立,若發生工廠爆炸、泄露等事故,或者污水排放控制不當,隨時都有可能發生突發性水污染事故,流入長江的化工原料、有毒有害物質就很容易對下游長江飲用水源造成污染。近年來長江流域相繼發生了四川沱江氨氮污染事件(2004年)、湖南湘江鎘污染事件(2006年)、湖南岳陽砷污染事件(2006年)等重大突發性水污染事故。

此外為追求經濟利益,在部分地區企業偷排污水事件仍有發生,給飲用水水源地造成威脅。2008年12月江蘇泰興某化工廠直排生產廢水,導致飲用水源出現怪味,自來水受到污染[3]。

2.3 湖泊富營養化對水源地的污染

近年來,長江下游流域內的湖泊富營養化程度不斷提高,太湖營養化面積占全湖的70%以上,富營養和重營養化面積占10%,20世紀90年代以后,藻類大量繁殖,每年夏、秋季節均有“水華”爆發[1]。2007年5月,太湖區域藍藻提前爆發,無錫自來水南泉水源地的水質突然惡化,造成自來水廠無法處理,自來水水質發臭,嚴重影響了生產、生活,至6月3日才恢復飲用水正常供應[4]。2007年6月安徽巢湖北岸湖面聚集大量藍藻,給附近水廠取水口造成輕度污染[1]。

3 針對突發水污染的應急處理技術及對策

在對長江下游區域突發性水污染來源分析的基礎上,根據污染物的性質及其應急處理的技術特性,可以把有關應急處理技術分為以下4類[5]:

1)應對可吸附有機污染物的活性炭吸附技術:充分利用活性炭的吸附性能,可有效去除苯系物、酚類等有機污染物。2)應對金屬、非金屬污染物的化學沉淀技術:通過投加鋁鹽、鐵鹽或者相應的化學絮凝劑,反應生成沉淀而去除。3)應對可氧化污染物的化學氧化技術:采用臭氧、高錳酸鉀等氧化劑,將污染物氧化去除。4)應對微生物污染的強化消毒技術:采用UV輻射、一氯氨等強化消毒技術去微生物。

3.1 應對可吸附有機污染物的活性炭吸附技術

當前飲用水處理中大量使用活性炭來吸附去除臭味、藻毒素、合成有機物、內分泌干擾物、消毒副產物以及其前驅物。去除可吸附的有機污染物(如苯類、酚類等),首選的應急處理技術是采用活性炭吸附,以發揮活性炭的吸附能力,從而將污染物去除。

張曉健[5]在對2005年松花江水污染事件應急技術總結中指出,應急處理中取得成功的關鍵是在取水口處投加粉末活性炭,同時對現有水廠中的砂濾池進行應急改造,挖出部分砂濾料,新增粒狀活性炭濾層。這樣就形成了由粉末活性炭和粒狀活性炭構成的多重安全屏障的應急處理工藝,即在取水口處投加粉末活性炭,在源水從取水口流到凈水廠的輸水管道中,用粉末炭去除水中絕大部分可吸附的有機污染物,再利用凈水廠內改造的炭砂濾池,進一步去除剩余的有機污染物,從而確保供水水質。

3.2 應對金屬、非金屬污染物的化學沉淀技術

化學沉淀技術是處理地表水源的常用方法,在應對金屬、非金屬突發性污染的處理過程中,調整水廠混凝處理的pH值,選擇合適的絮凝劑使污染物生成絮體,最后通過沉淀得以去除。針對不同的污染物類型,需要通過試驗來選擇絮凝劑和確定合適的投加量。

當發生突發性鎘污染時,由于鎘離子在堿性條件下可以形成難溶的氫氧化鎘和碳酸鎘沉淀物,因此應對鎘污染的應急技術措施是在弱堿性條件下投加鋁鹽或鐵鹽混凝后可以將鎘沉淀去除。根據2005年廣東韶關北江鎘污染突發性事件成功應對的經驗,首先加堿把原水調成弱堿性,要求混凝反應的pH值控制在9.0左右,在弱堿性條件下進行混凝、沉淀、過濾的凈水處理,以礬花絮體吸附去除水中的鎘,最后將pH值再調回正常。反應過程如下:

當發生突發性汞污染時,汞離子在弱堿性條件下可與硫化鈉反應生成硫化汞沉淀,因此應對汞污染的應急技術措施是投加適量石灰,調節pH值為弱堿性,后加入硫化鈉形成黑色的硫化汞膠體顆粒,最后沉淀去除,過量的硫化鈉可投加高錳酸鉀去除。反應過程如下:

3.3 應對可氧化污染物的化學氧化技術

以高錳酸鉀為代表的高級氧化技術日益受到人們的關注,并在微污染源水預處理、強化混凝、去除藻類有機物等方面取得良好的實際應用效果。其他可選擇的氧化劑還包括氯、臭氧等。

2007年太湖藍藻爆發突發性水污染事件中,自來水有濃烈的爛圓白菜味,經分析產生臭味的物質是硫醇、硫醚類化合物,所確定的除臭應急處理工藝是:在取水口處投加高錳酸鉀(3 mg/L～5 mg/L),在輸水過程中氧化可氧化的致臭物質和污染物;再在凈水廠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質和污染物,并分解可能殘余的高錳酸鉀,經過應急處理,自來水恢復到藍藻爆發之前的正常水平[4]。

3.4 應對微生物污染的強化消毒技術

通過在水處理前端設置投加消毒劑,在強化對微生物消毒效果的同時,作為氧化劑還可以去除或有利于去除水中的一些化學物,如:易氧化的農藥、溶于水的化合物等。可選擇投加的消毒劑有:氯、臭氧、二氧化氯、氯胺、紫外線輻照等。在汶川地震災后應急供水處理中,為確保飲用水微生物安全,通過加大消毒劑投加量和延長消毒接觸時間來強化消毒效果,出廠水余氯由原有的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廠也把二氧化氯余量從0.10 mg/L提高到0.12 mg/L[6]。

4 結語

1)水源突發性污染事件是直接關系到城鄉供水安全和社會經濟系統正常運行的重大問題。供水企業應當根據本區域的供水實際,編制《城鎮供水應急技術手冊》,制訂供水突發性污染事故的應急預案,完善水處理應急處理工藝,建立應急水質檢測指標體系。

2)供水企業應做好對各類應急物資的儲備,如凈水材料、相關設備等,以便及時應對突發情況,做到防范于未然。

[1] 汪明娜,汪 達.長江水污染事故成因及處理對策探討[J].水資源保護,2004,7(1):57-59.

[2] 張 勇,王東宇,楊 凱.1985年～2005年中國城市水源地突發污染事件不完全統計分析[J].安全與環境學報,2006,6(2):79-83.

[3] 郭向楠,張 勇.2007年～2008年中國城鄉飲用水源突發污染事件統計及分析[J].安全與環境學報,2009,9(3):183-192.

[4] 張曉健,張 悅,王 歡,等.無錫自來水事件的城市供水應急除臭處理技術[J].給水排水,2007,33(9):7-12.

[5] 張曉健.松花江和北江水污染事件中的城市供水應急處理技術[J].給水排水,2006,32(6):6-12.

[6] 張曉健,陳 超,李 偉,等.汶川地震災區城市供水的水質風險和應急處理技術與工藝[J].給水排水,2008,34(7):7-13.