《中国安全科学学报》word版

1、万方数据万方数据中国安全科学学报第1 9卷第6期 2 0 0 9年6月似.1910.6 細.2 0 0 901108 8361 丫 50161106 0111111 城市饮用水安全及对策研究以青岛市崂山区为例#于志前高级工程师陈吉升2工程师 11青岛市崂山区市政公用局，青岛266100 2青岛市城市规划设计研究院，青岛266071学科分类与代码：620丨1099中图分类号：乏标识码：八【摘要】以青岛市崂山区为例，重点分析和研究城市水源污染、水厂工艺、管网二次污染及城市 供水管网不完善等几个因素对城市供水安全的影响；针对供水安全问题提出了保障城市饮用水水质 安全的对策和技术措施；同时建立了预警信

2、息系统和应急预案，为解决不同城市不同区域饮用水安 全问题和完善城市供水系统提供了科学依据,对提高城市的供水安全度，保证社会稳定和谐发展起 到了积极的作用。【关键词】城市饮用水；水质污染；供水安全；水质保陣；监测体系1131117 5&坊 0口吐过辽 011111118 I枕61031111 1)1911101 38 3VII 胞-尔&II1，86010 微丨“曲，1 1108(1811 1)1811101 恸！打&1 8111&11，(叩 266100 ？ 011 II&2 (卩对30 幻出仙？11111112 & 068111 1169631011 1115(1(11(6,111(130 2

3、66071 0111113 1)8(1&01 ： 11118&II&126(1 【601018 1116 明！沙 6161101&11011 01111)411 161 ！!) 811(1 38161 011011011，如！邓脚坫4611116111，86007131 1)111111011 &11(1 出亡 11116160*1011 00162 口抖义，1111 108(1&II 01911101： 05 & 01386. 11161191168110118 &1)0111 出6 110169 &11(1 1116&8111*68 &1111呂 01 1116 脒&访I 811)1)1

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6、的极其重要课题。审文章编号：1003 - 30332009)06 - 0005 - 05；收稿日期：2009 -02-16：修稿日期：2009 -05-31万方数据万方数据崂山区位于青岛市中心城区的东侧，崂山区自 1994年成立以来，已经由青岛市郊区转变成为青岛 市的东部副中心，是青岛市高新技术发展中心、青岛 旅游度假中心、青岛东部商贸中心、青岛高等教育发 展中心和青岛节庆会展中心，是以高科技产业、科技 教育、旅游度假为主要功能的现代化滨海新城区。 安全可靠地保证崂山区供水安全，对于发展当地经 济，改善投资环境具有重要的意义。崂山区区内水源主要以大河东水库、大石村水 库、流清河水库、晓望水库等

7、小型水库为主，供应范 围有限。目前，崂山区供水主要以崂山水库（上游 位于崂山区境内）和引黄济青水为主。近几年来， 随着崂山区城市供水管网的多年运行和城市建设的 提速，城市供水安全环节出现了一些问题，给人民的 生活带了不便，影响了整个城市的供水安全。区内 部分供水主干管已经使用接近20年，管道锈蚀严 重，易出现爆管，造成大面积停水，2007年，该区 一条运行多年的0则00供水主管道破裂造成市区 局部断水达20多小时。2003年11月，青岛市对城 区二次供水单位进行现场调査，共调査二次供水单 位250户，其蓄水设备内壁材质为不锈钢的占 299，水箱结构完全符合要求的仅占70，安装自 动消毒设施的占

8、509，12 的单位未办理卫生许可 证，11 的单位对水质不进行消毒处理，全年采集 400份水样，合格率为91 ，不合格样品多为细菌 总数超标。另外自2002年以来，城市建设速度明显 加快，受管网建设滞后的影响，部分地势高的区域在 夏季用水高峰期间出现用水断水现象。近年来在国内其他城市影响饮用水安全的突发 性水污染事件也屡有发生。2005年11月中石油吉 林石化公司双苯厂苯胺装置发生爆炸,导致苯类污 染物流入松花江而造成水质污染，导致哈尔滨全市 停水4天，城区中小学停课7天。2007年5月太湖 由于受氮、磷废水污染而导致严重的富营养化，致使 太湖蓝藻集中暴发而导致无锡部分地区自来水发 臭，无法

9、饮用。2009年2月20日上午，由于江苏省 盐城市自来水水源受到标新化工有限公司向河里偷 排化工污水的污染，盐城市区发生大范围断水，至少 20万居民的生活受到影响。而且作为盐城市最大 水厂的城西水厂竟然没有能力对水质进行定量检 测，水质控制完全靠检验人员鼻闻口尝，致使居民饮 用水安全完全得不到保障。因此，研究城市供水安全，保证水质达标是城镇 供水部门急需解决的问题。目前国内外专家、学者 在供水水质污染状况调査、原因分析及控制措施等 研究领域已作了大量工作，并取得了较大的进展。1影响城市供水安全性因素分析从目前青岛市崂山区及国内其他城市供水实际 的情况来看，影响城市供水安全性因素主要有以下万方数

10、据4个方面，如下图所示。水源污染净水丄艺限制管网二次污染管网不完善城市供水安全网述 设 落-1：管道锈蚀、结垢等缺乏深度处埋丁芑1人为因素I一 一次加压受污砠影响饮用水安全的因素田 11水源污染构成水源污染的因素主耍有自然因素【1】和人 为因素。自然因素带有明显的地方性和区域性，如 由特殊地质条件导致源水中氟和砷含量超标及因地 震等突发事件影响导致水体污染；另外有地理气候 等因素导致的某些地方水量不足。而人为因素的影 响范围较广、影响程度大，是构成水源污染的主要原 因，人为因素主要是指工业点源污染、生活污染和农 业面源污染，也包括因人为原因导致的突发性水污 染事件。工业点源污染由于我国长期以来

11、实施粗放式经济增长方式， 重视经济建设忽视环境保护。随着地方经济的发 展，部分地区甚至出现了片面追求00？的畸形经济 发展现象，各类污染物的排放呈逐年递增的趋势，导 致了该地区环境污染严重，水质恶化。该污染源随着工业企业的环保意识增强将会逐 步得到改善。在工业点源污染中应着重注意工业突 发性事故导致的水源污染，如前所述的哈尔滨松花 江污染事件和盐城水污染事件。 生活污染。受经济条件等因素的制约，目前全国各城市的 生活污水尚未全部进行处理，因而导致大量的生活 污水直接排入受纳水体，易引起水质污染和水体富 营养化，直接威胁饮用水的安全。 农业面源污染-1：自然因索X牛农业活业污污污染染染城市 发

12、展第19卷 2009 年中国安全科学学报0111115 紐吻 8016006 101111131根据朱兆良等人的研究【2】，农村面源污染主要 受农药化肥和农村畜禽养殖废水的影响。中国是个 农业大国，化肥和农药的生产使用量位居世界前列， 畜禽养殖业也始终保持高速发展的势头。农业生产 中产生的大量氮、磷和000等污染物在水体中的积 累，引起水体的富营养化，从而导致水源水质的恶化，影响城市供水水质安全。作为崂山区重要的水源地之一的崂山水库，其 上游就位于崂山区境内，由于历史的原因，水库汇水 区域内有近2万的农业人口，大量农业生产面源污 染物和农民生活污水未经处理就直接排人水库上游 河道。近几年随着开

13、发项目的日益增多，而且相关 污水处理设施配套不完善，加剧了水体的污染。多 年环境检测数据表明，水库入口水质一直达不到地 表水II类标准，但是符合地表水1类标准，水库入口 主要污染物为粪便大肠菌群和总磷，另外硝氮浓度 偏高,有导致水质富营养化的倾向，崂山水库的水质 正在受到日益严重的污染，如果不尽快采取措施，将 会影响到居民的正常生活。1.2净水工艺的限制受经济条件的制约，目前我国所采用的饮用水净 化方法基本以去除水中的悬浮物和胶体为主的传统 水处理工艺,仅适用于处理未受到污染的天然水源， 难以去除水中的有机物、氨态氮、挥发酚等溶解性污 染物,不适用于受到不同程度污染的地下和地面水源 水的处理。

14、强化混凝、预氧化和生物活性碳等深度处 理技术虽然可以一定程度提高供水水质安全，但由于 成本较高等实际问题难以得到推广。突发性污染事 故中的污染物，如剧毒有机物、重金属等，传统工艺和 深度处理工艺都基本无力去除。国内的现状是绝大 部分给水厂缺少必要的应急处理技术。目前崂山区的供水主要以地表水为主,源水水 质易受外部条件的影响，在源水水质受到污染的情 况下出水水质不能满足相关要求，从而影响居民正 常用水，引发社会恐慌。1.3供水管网二次污染源水在净水厂经过严袼处理后，各项水质指标均 已达到国家生活饮用水质标准。当饮用水经过输配水 管网被输送到用户终端过程中,受各种因素的影响导 致饮用水水质发生变化

15、，造成管网水质二次污染0第6期美国科学家在2003年年会的报告中指出 给水管网中出现的各种水质问题将是对21世纪世 界各国供水行业的极大挑战。据相关资料报道5】 和崂山区的实际检测资料表明：净水厂出水经供水 管网和二次供水设施后水质合格率下降了 10矿0 60；卫生学指标合格率为4580 ；感官性状 指标合格率仅为5060；余氯量过大而导致氯 臭味不合格率为 2695,0”在城镇供水系统中，因管道老化锈蚀等导致水 质下降的约占30 ，在建有水池箱二次加压供 水系统的居住区范围内约占70 。饮用水在输送 蓄贮过程中受管道腐蚀、结塘、末端管网余氣量不足 及其他方面的影响，供水的二次污染已经直接影响

16、 了城镇供水水质安全。崂山区位于丘陵地区，地势起伏较大，而且沿海 各个地块的幵发强度较大，多为高层居住区和公共 建筑区，受此影响目前崂山区的供水采用分区分压 供水方式，使得二次供水设施较多。由于二次供水 设施由物业公司、产权单位、居委会、房地产开发公 司等单位管理，产权的多元化、系统设计不合理造成 多年运行后管网漏水、设备陈旧、水质较差、水压较 低等问题日益突出，严重影响了居民的正常生活。 二次供水污染问题已成为影响崂山区饮用水安全的 最主要因素。14管网及配套设施建设尚不完善城市基础设施建设分期实施的过程，作为 城市基础设施之一的供水管网建设也是一个长期建 设过程。崂山区作为青岛市新崛起的城

17、市副中心，最 新一轮控制性详细规划调整后，随着各个地块开发强 度的增加，其相应的供水需求也在急剧增加，部分供 水主管道已经在设计使用寿命期限内超负荷运转，而 规划主管道尚未开始建设，导致部分区域在用水髙峰 期存在供应不足的现象，影响了居民的正常生活。另外崂山区多条材质为灰口铸铁管的供水主干 管已运行多年，耐冲击力差，管道锈蚀严重，会出现 爆管现象，造成大面积停水，影响供水量及水质，漏 失率也较高。2城镇供水水质安全性保障措施2.1优化水源配置，推进区域供水，加强联网供水目前，供应崂山区的各个水厂供水输送主管道 在城区巳基本上实施了联网供水，为保障城市供水 安全性，建议整合现状水源地，应尽可能采

18、用多水 源、多水厂联合供水或区域供水的供水方案，同时提 高对水源地的管理水平，完善区域供水管网，保障供 水安全，使相邻片区间不同水源供水管互联互备，当 某片突发事故时，能按应急方案调度应急供水，满足 正常供水量3095； 的基本用水量需求。于志前等:城市饮用水安全及对策研究一以青岛市崂山区为例 万方数据万方数据崂山区在20世纪六七十年代期间修建了大量 小型水库和塘坝，主要用于农田灌溉，随着城市规模 的扩大，原有的水库已失去其灌溉作用。为满足城 市发展需求，需对其水质进行全面分析化验，将符合 水质标准要求的地表水确定为城市应急备用水源， 并强化对这些应急备用水源的环境保护措施，建立 起在紧急情况

19、下可以启动的自备水源向城区公共供 水系统供应生活饮用水的应急备用供水方案。2.2强化城市供水应急处理技术，完善净水工艺， 改善供水水质为减少突发性水源污染对城市供水安全的影 响，2006年建设部组织开展了针对各类污染物的应 急净水技术研究，重点研究发生突发性事件可能进 人水体中的有毒有害污染物的去除技术，从阶段性 成果来看，可结合净水厂改扩建计划,采用先进的给 水处理新理论、新工艺、新材料和新设备替代传统工 艺和技术，对现有给水处理工艺和设备进行更新改 造，强化适应处理微污染水质的工艺能力。提高处 理水质是城镇供水水质安全保障的有效对策和措 施，就目前国内而言，处理以地表水为主的源水可采 用过

20、氧化法、强化混凝法、生物接触氧化法、活性炭 吸附法、膜法及紫外线消毒法等方法或工艺“加 大处理深度;为提高给水厂的应急功能,在选择工艺 及参数时，应留有余地，同时对药剂的品种、投药点 设置、进出水1)9值的调整以及絮凝设备选用等，均 应在工艺系统中保留其不同条件下和机动灵活快速 投人运行的余地，以满足水源污染事故发生时城市 供水安全的需求。2.3加大治污力度，强化水源管理，完善水源地 保护措施加强水污染控制，保护水源安全是城镇供水水 质安全保障的基本对策和治本措施。水环境污染是威胁水源水质安全和城镇供水水 质安全的根本原因，因此,治理水环境污染，采取以 清洁生产为代表污染预防性的源头控制为主，

21、以总 量控制与达标排放相结合污染物削减方式的末端治 理为辅的防污减灾战略；把保护好与人民生活密切 相关的饮用水源，保障饮用水的安全作为水污染防 治的突出重点。同时合理优化产业结构，完善城市 截污干管建设，减少工业企业和生活排污量，采取切 实可行的措施对现有地表水源加强保护,同时也要 对应急备用地下水源和地表水源划分保护区范围进 行保护。根据王伟等人的研究，在类似崂山水库的水 源地保护区内宜根据水源地保护区的等级划分为库 区生态区、林业生态区、林果生态区、生态综合区以 及农村集中生活区,建立以高效优质、无公害的生态 种植和养殖业为主的产业结构，集中力量培育绿色 支柱产业，建设以水、绿为主体的生态

22、景观格局， 适当发展观光旅游业。为解决库区农村居住点对下 游水库的生活污水污染，库区上游将于2009年下半 年实施截污工程，项目完工后库区2万农业人口的 全部生活污水将会通过截污干管统一输送至污水处 理厂进行处理，以减少污染物对下游水质的影响，提 高水库进水水质。2.4加大供水设施投入,完善供水主管网体系根据城市发展规划，加大供水设施的投人，完善 崂山区高位水池、加压泵房以及城市供水主管道的建 设，结合老城区及城中村的改造更换部分超期服役的 管网,保证事故时城市供水能满足基本生活要求。2.5控制输送蓄贮过程中的二次污染,完善二次 供水体系建设，保陣供水水质采用有效措施防治成品水在输送蓄贮过程中

23、的 二次污染,是保障城镇供水水质安全的关键环节。目前国内的城市供水二次污染防治主要措施主 要有以下几种：0调整出厂水1)11值,控制碱度和总硬度,提 高水质化学稳定性。该措施能有效防止因管道腐 蚀、结垢引起的二次污染。目前在欧美等发达国家 已得到了广泛的应用做法是推行值调整法，即 水在出厂前投加稳定剂，把值调整至， 提高水的化学稳定性，取得了很好的效果。！)加快城市旧管网的改造,推广应用新型管材 和内衬防腐材料。在选定供水系统中使用的各种材 料时，必须从毒物学及微生物学两方面充分进行研 究。在进行选材时，应该进行水质析出试验，考察材 质对水质的影响。建议采用各种卫生级的塑料管、 不锈钢管或有卫

24、生级环氧树脂涂层的金属管。 淘汰混凝土管和冷镀锌钢管等易溶解出污染物和易 产生锈垢的管材。3采用新型二次供水设施。改进高位水池的 工艺结构，保证水的流动性，防止微生物和锈垢等污 染物的产生；二次加压系统宜采用自动变频调速水 泵装置。第19卷 2009 年中国安全科学学报4改善消毒设施，在管网末端可采用紫外线或 者臭氧进行二次消毒，确保用水点微生物指标合格。万方数据另外根据青岛市二次管网多年运行的实际情 况，为提髙居民生活水平，保障居民用水安全,青岛 市自2009年开始全市城市供水企业供水范围内的 居民住宅二次供水设施由供水企业统一管理，以保 障二次供水水质。2.6建立健全城镇供水水质安全监测体

25、系及预瞀 信息系统随着科学技术的高速发展，信息与控制技术在 供水管网中的应用也越来越广泛一11】。要及时详 细掌握管网现状资料，建立完整的供水水源及管网 技术档案；建立输配水管网系统，水质在线监测 系统，研究开发相应的水质模型软件；以管网的图 形、管理和运行信息数据库为基础，建立必要的水质 数据库，实现对水质的动态模拟，实时监测水源及管 网部分物质的分布及变化,提供在线的中、短期水质 预报。通过技术集成建立城市供水系统信息化平台 能有效提高管理效率、管理水平和应对突发事件的 能力。尤其是水质在线监测系统，是全面掌握配水 管网实时水质工况、日常运行管理和突发事件及时 应对的保障。2.7强化城市供

26、水应急预案第6期通过对突发水污染事件造成城市中断供水的案 例分析，导致城市水厂数日甚至更长时间停止供水 一个重要原因在于给水厂预防突发事件的应急设施 不到位和信息滞后。因此，在给水厂内应建设应急 处理系统,为避免设备平时处于闲置而造成浪费，应 急预案不宜选用较大的固定净化构筑物和较复杂的 工程设施,而应选用简单易行、机动灵活、能快速投 入和有针对性的高效净化应急技术与设备。如活性 炭吸附法、强氧化分解处理法及化学沉淀法等，通过吸附、氧化及混凝沉淀等物理和化学方法去除水中 有机污染物、有毒重金属离子及藻类污染。各给水 厂建设在进行可行性研究阶段应根据水源地可能发 生的突发性污染选择适合该区域的应

27、急预案。3结论通过对城市饮用水安全的现状和发展趋势研 讨,可以认为目前我国城市饮用水安全形势仍很严 峻，各地区需针对不同的情况采取不同的措施来综 合治理饮用水安全隐患，笔者以青岛市崂山区的供 水安全现状和发展为例,给出了一些新的思路和应 对措施。通过对国内外域市饮用水安全的对策研究 认为有以下几点结论：0在不同的城市和不同的供水区域影响饮用、 水安全的因素各不相同，目前国内各城市的饮用水 安全主要受水源污染、城市给水厂水处理工艺、管网 二次污染及配套设施建设不完善等因素的影响,其 中影响崂山区最主要的因素是管网二次污染和配套 管网建设不完善。！)为保障城市饮用水安全需加强水源地保护 和流域治理

28、，积极推进区域联合供水，进一步优化净 水工艺流程控制二次污染，建立健全水质监测预警 系统，同时做好城市饮用水应急预案，保障紧急情况 下优先满足人民群众的基本生活需求。3笔者以青岛市崂山区为例,对其影响城市供 水安全性因素进行分析，提出了城市供水水质安全 性保障措施。9 于志前等:城市饮用水安全及对策研究一以青岛市崂山区为例4饮用水安全保障工程是一项复杂的系统工 程,涉及诸多因素，除笔者分析的因素以外还涉及到 建设管理和运行管理等方面，因此，保障饮用水的安 全问题需多部门共同努力才行实现。 参考文獻！ 李方文，马淞江，吴建锋等.强化管理与污染治理，确保恢用水安全丨中国安全科学学报，細，饥別-卻 21 朱兆良，孙波.我国农业面源污染的控制政策和措施口丄科技导报,：!,】“：?-! 傅金祥居住区生活饮用水二次污染防治对策研究丨给水排水，1998124(7：55 -59 陈寅,陈国光上海城币供水管网水质的调查分析丨.中国给水排水，2002，18(7：32 -34 5 社英林任立民丨浅析配水管网水质污染原因及防止措施幻.山东水利，2001 (幻：43 44 61 任泊帜，聂小保城镇供水水质安全性及其保障措施丨中国安全科学学报，2