張曉。簭膶I(yè)角度告訴你 地震后如何保障飲用水安全？
8月8日21時(shí)19分，四川阿壩藏族羌族自治州九寨溝縣(北緯33.20度，東經(jīng)103.82度)發(fā)生7.0級(jí)地震，震源深度20公里。
8月9日7時(shí)27分，在新疆博爾塔拉州精河縣(北緯44.27度，東經(jīng)82.89度)發(fā)生6.6級(jí)地震，震源深度11千米。
地震后，有房屋垮塌開(kāi)裂、集中式供水中斷、供水設(shè)施遭受嚴(yán)重破壞，分散式給水和農(nóng)村給水也都受到不同程度的破壞。
本文回顧了2008年汶川大地震震區(qū)城市飲用水源受到的影響和所需要采取的應(yīng)急處理技術(shù)和水廠應(yīng)急處理工藝以期幫助災(zāi)區(qū)城市應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的震后次生水源污染,確保城市飲用水水質(zhì)安全。
1飲用水源污染風(fēng)險(xiǎn)分析
對(duì)于飲用水水源和水質(zhì),此次地震災(zāi)害可能引發(fā)的的次生污染風(fēng)險(xiǎn)主要包括以下幾個(gè)方面。
1.1病原微生物
由于地震重災(zāi)區(qū)存在重大人員傷亡和動(dòng)物死亡,醫(yī)療廢棄物和臨時(shí)安置點(diǎn)糞便可能無(wú)法得到及時(shí)有效的處理,加上各水庫(kù)為降低庫(kù)容加大放水量,會(huì)造成下游各城市地表水水源地細(xì)菌學(xué)指標(biāo)大幅升高。由于水媒病原微生物將會(huì)對(duì)居民飲水健康造成重大威脅,微生物風(fēng)險(xiǎn)是水源水和水廠凈水工藝面臨的首要風(fēng)險(xiǎn),保障飲用水的微生物學(xué)安全,防止災(zāi)后疫情暴發(fā),是震后供水水質(zhì)安全工作的重中之重。
1.2殺蟲(chóng)劑
由于上游地震重災(zāi)區(qū)在災(zāi)后防疫處置中大量使用敵敵畏、馬拉硫磷、溴氰菊酯等殺蟲(chóng)劑作為消殺藥劑,這些殺蟲(chóng)劑可能通過(guò)降雨徑流進(jìn)入下游水源地。
目前四川省及各區(qū)市環(huán)保部門和當(dāng)?shù)刈詠?lái)水公司都加強(qiáng)了對(duì)水源水中殺蟲(chóng)劑的監(jiān)測(cè)。成都市水源及其上游紫坪埔水庫(kù)出水到2008年5月29日為止尚未檢出農(nóng)藥,但是尚不能排除今后因上游降雨導(dǎo)致殺蟲(chóng)劑隨徑流進(jìn)入水體威脅個(gè)別縣市飲用水水源的風(fēng)險(xiǎn)。
目前水廠的常規(guī)工藝不具備應(yīng)對(duì)這些殺蟲(chóng)劑的能力,所以水源水中一旦檢出敵敵畏等殺蟲(chóng)劑,將存在較大的風(fēng)險(xiǎn),必須考慮有效應(yīng)對(duì)措施。
1.3石油類
目前已知的石油類污染發(fā)生在成都水源地———紫坪鋪水庫(kù)。由于抗震期間紫坪鋪水庫(kù)中大量使用沖鋒舟等運(yùn)輸船只,加上原有加油站和車輛的油品泄漏,已經(jīng)出現(xiàn)局部水體石油類超標(biāo)問(wèn)題。根據(jù)成都市環(huán)保局監(jiān)測(cè)結(jié)果,紫坪鋪水庫(kù)下游都江堰寶瓶口斷面2008年5月20日石油類指標(biāo)為0.4mg/L,超過(guò)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(Ⅲ類水體0.05mg/L)約7倍。同日,成都市第六水廠取水口監(jiān)測(cè)值為0.029mg/L,取水口上游大約30km處的監(jiān)測(cè)結(jié)果為0.068mg/L。2008年5月21寶瓶口斷面石油類指標(biāo)為0.442mg/L,超出水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)7.8倍。
飲用水對(duì)石油類的要求比環(huán)境要求松,GB3838—2002Ⅱ類和Ⅲ類水體的限值是0.05mg/L,主要考慮對(duì)水生生物的影響,《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749—2006)對(duì)于石油類指標(biāo)的限值是0.3mg/L,相差6倍。
根據(jù)相關(guān)研究結(jié)果,常規(guī)凈水工藝可以應(yīng)對(duì)mg/L以內(nèi)的柴油污染,粉末活性炭也對(duì)石油類污染物有一定去除效果。因此,石油類造成的污染對(duì)飲用水安全的影響風(fēng)險(xiǎn)不高,只要維持水廠凈水工藝穩(wěn)定運(yùn)行,并適量投加粉末活性炭,可以保障對(duì)石油類污染物的去除。
1.4有機(jī)污染物
目前地表水水源水中耗氧量指標(biāo)比震前有一定的增加,成都水源水震前一般在2mg/L,現(xiàn)濃度范圍在3～6mg/L之間波動(dòng),是震前的2～3倍,原因是震后已有少量污染物進(jìn)入水體。目前環(huán)保部門已接到數(shù)起化學(xué)品泄漏的報(bào)告,但均未影響到飲用水水源。
根據(jù)已有的研究成果,活性炭吸附法對(duì)于芳香族化合物(如苯、苯酚)、農(nóng)藥(包括殺蟲(chóng)劑、除草劑等)、人工合成有機(jī)物(如酞酸酯、石油類)均有不同程度的去除效果。
因此,目前仍存在發(fā)生有機(jī)污染的風(fēng)險(xiǎn),各自來(lái)水公司要及時(shí)監(jiān)控和了解水源水中的有機(jī)物種類和濃度,做好調(diào)整工藝的準(zhǔn)備。
1.5重金屬
由于德陽(yáng)、綿陽(yáng)等地區(qū)的化工企業(yè)較多,存在一定的重金屬泄漏風(fēng)險(xiǎn)。例如,5月15日,成都市自來(lái)水公司監(jiān)測(cè)站發(fā)現(xiàn)水源水鉛濃度為0.07mg/L,超出飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(0.01mg/L)6倍,水源水pH由平時(shí)的8.2～8.5降低到7.6～8.0。不過(guò)由于水廠工藝對(duì)鉛有一定的去除能力,加之pH仍相對(duì)較高,出廠水鉛濃度沒(méi)有超標(biāo)。5月18日起水源水鉛濃度降低到0.002～0.003mg/L。經(jīng)初步判斷,可能是上游某化工企業(yè)儲(chǔ)存的化學(xué)品發(fā)生泄漏。
根據(jù)已有研究的成果,化學(xué)沉淀法對(duì)于大多數(shù)重金屬具有很好的去除效果。該應(yīng)急工藝通過(guò)調(diào)節(jié)適宜的pH,使重金屬生成碳酸鹽、氫氧化物沉淀,而后通過(guò)混凝、沉淀工藝去除。
因此,目前發(fā)生重金屬污染的風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小,水廠要及時(shí)監(jiān)控和了解水源水中的重金屬種類和濃度,做好調(diào)整工藝的準(zhǔn)備。
1.6臭味物質(zhì)
在人類、動(dòng)物尸體腐敗過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生尸胺、腐胺等胺類惡臭物質(zhì)和甲硫醇、甲硫醚等硫醇硫醚類惡臭物質(zhì)。這些惡臭物質(zhì)的嗅閾值很低,一般為10ng/L左右,所以即使?jié)舛群艿?仍然會(huì)使用戶對(duì)自來(lái)水的安全產(chǎn)生懷疑。
文獻(xiàn)表明,胺類惡臭物質(zhì)可以被次氯酸鈉等強(qiáng)氧化劑去除。根據(jù)無(wú)錫水危機(jī)期間的應(yīng)對(duì)經(jīng)驗(yàn),硫醇硫醚類惡臭物質(zhì)可以被高錳酸鉀等強(qiáng)氧化劑去除。加之水源水溶解氧濃度很高,也可以逐步氧化這些還原性惡臭物質(zhì)。
因此,只要水廠做好預(yù)氯化或高錳酸鉀預(yù)氧化的準(zhǔn)備,即使出現(xiàn)水源水明顯臭味,也能夠有效去除。臭味物質(zhì)帶來(lái)的供水安全風(fēng)險(xiǎn)不大。
1.7泥沙懸浮物
震后上游水庫(kù)為保證水庫(kù)壩體安全而大量放水,地震產(chǎn)生的堰塞湖的引流或垮壩也將產(chǎn)生瞬時(shí)大流量。大流量沖刷河道,加上上游的山體滑坡等,都會(huì)造成河水中泥沙懸浮物質(zhì)的大量增加。
因此水廠必須做好應(yīng)對(duì)高濁度原水的應(yīng)對(duì)措施,如適當(dāng)增加混凝劑的投加量等。由于該地區(qū)地表水源的特征之一就是存在雨季洪水期高濁度,濁度短時(shí)甚至可以達(dá)到上千NTU,水廠的設(shè)計(jì)和運(yùn)行都有應(yīng)對(duì)短時(shí)高濁度原水的能力,因此此次地震后的原水短期高濁度問(wèn)題不會(huì)對(duì)水廠的運(yùn)行產(chǎn)生較大風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)然對(duì)于堰塞湖的引流和垮壩期除外,屆時(shí)河水的含沙量極高,但該時(shí)段城市人口已疏散,水廠也會(huì)因存在被水淹沒(méi)的安全問(wèn)題而停運(yùn)關(guān)閉,在此期間只能改用備用水源,如地下水井等,臨時(shí)供水。
1.8對(duì)飲用水安全影響的風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)
綜合上述風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果,確定了在對(duì)震后飲用水水質(zhì)安全保障中必須考慮應(yīng)對(duì)的風(fēng)險(xiǎn):
(1)水源水中微生物濃度已經(jīng)明顯增加,保障飲用水的微生物安全性,防止災(zāi)后疫情暴發(fā),是飲用水安全工作的重中之重,必須給予高度重視。
(2)存在水源水中出現(xiàn)敵敵畏等殺蟲(chóng)劑的較高風(fēng)險(xiǎn),并且水廠應(yīng)對(duì)敵敵畏的能力極為有限,必須緊急確定應(yīng)對(duì)措施。
(3)對(duì)于石油類、有機(jī)物、重金屬、臭味、泥沙等問(wèn)題,存在一定的水源污染風(fēng)險(xiǎn),對(duì)于這些污染物已有一定的應(yīng)對(duì)技術(shù),但需要細(xì)化落實(shí)。根據(jù)以上風(fēng)險(xiǎn)任務(wù)要求,將首先確定相應(yīng)的應(yīng)急處理單項(xiàng)技術(shù),再結(jié)合水廠的具體條件,確定針對(duì)不同水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)與任務(wù)的水廠應(yīng)急處理工藝。
2確保微生物安全性的強(qiáng)化消毒技術(shù)
細(xì)菌和病毒可以通過(guò)消毒工藝滅活。在水源水微生物濃度明顯增加、出現(xiàn)較高微生物風(fēng)險(xiǎn)時(shí),必須采取加大消毒劑投加量和延長(zhǎng)消毒接觸時(shí)間的方法來(lái)強(qiáng)化消毒效果。
為確保飲用水微生物安全,建議采取以下措施:
(1)提高出廠水的余氯濃度,并相應(yīng)提高管網(wǎng)水的余氯水平,以提高消毒效果的保證率,并抵御管網(wǎng)搶修引起的微生物二次污染。如成都市自來(lái)水公司把出廠水余氯由原有的0.4～0.7mg/L提高到0.8～1.2mg/L,一些使用二氧化氯消毒的縣級(jí)水廠也把出廠水二氧化氯余量從0.10mg/L提高到0.12mg/L以上。
(2)地表水廠在處理中采用多點(diǎn)氯化法,特別是要提高預(yù)氯化的加氯強(qiáng)度,通過(guò)增加消毒劑的濃度和接觸時(shí)間,提高消毒滅活微生物的Ct值,充分滅活水中可能存在的病原微生物。
(3)保持凈水工藝對(duì)濁度的有效去除,盡可能地降低出廠水的濁度,以降低顆粒物對(duì)消毒滅活效果的干擾。
(4)由于有的應(yīng)急處理技術(shù)可能對(duì)消毒效果有負(fù)面影響,例如投加的粉末活性炭對(duì)水中的氯有一定的消解作用,應(yīng)急凈水工藝必須整體考慮,合理設(shè)置,首先要滿足微生物安全性的要求,不能對(duì)消毒效果產(chǎn)生大的負(fù)面影響。
(5)除上述強(qiáng)化消毒技術(shù)外,還要加強(qiáng)管網(wǎng)末梢余氯、細(xì)菌總數(shù)、大腸菌群、濁度等指標(biāo)的監(jiān)測(cè),杜絕管網(wǎng)末梢余氯不合格的現(xiàn)象,確保用戶用水安全。
3針對(duì)敵敵畏等殺蟲(chóng)劑的應(yīng)急處理技術(shù)
為了應(yīng)對(duì)地震災(zāi)區(qū)敵敵畏等殺蟲(chóng)劑的污染風(fēng)險(xiǎn),緊急確定了針對(duì)敵敵畏、溴氰菊酯、馬拉硫磷等殺蟲(chóng)劑的應(yīng)急處理技術(shù)。
3.1不同處理技術(shù)對(duì)敵敵畏的去除效果
《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749—2006)對(duì)敵敵畏的標(biāo)準(zhǔn)限值為0.001mg/L,僅為《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類水體標(biāo)準(zhǔn)限值0.05mg/L的1/50,即使不超過(guò)地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),也有可能產(chǎn)生自來(lái)水出廠水?dāng)硵澄烦瑯?biāo)問(wèn)題,且自來(lái)水廠的應(yīng)急處理能力有限。
預(yù)氯化、混凝沉淀、活性炭吸附以及組合工藝對(duì)敵敵畏的去除效果見(jiàn)表1。盡管預(yù)氯化和混凝沉淀過(guò)濾對(duì)敵敵畏有一定的去除作用,但如原水?dāng)硵澄窛舛冗_(dá)到10μg/L時(shí),常規(guī)處理出廠水?dāng)硵澄房隙〞?huì)超標(biāo)。
3.2粉末活性炭對(duì)敵敵畏的吸附性能
粉末活性炭對(duì)敵敵畏有較好的去除效果。吸附試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2和表3。
實(shí)驗(yàn)室條件下原水?dāng)硵澄窛舛葹?0μg/L時(shí),先投加20mg/L以上的粉末活性炭,吸附60min,或吸附30min再接混凝,處理后水中的敵敵畏均為0.73μg/L,可以達(dá)標(biāo)。
因此,對(duì)于水源水出現(xiàn)敵敵畏,濃度在1～10μg/L時(shí),應(yīng)采用強(qiáng)化吸附的應(yīng)急處理工藝。對(duì)于10μg/L的敵敵畏,取水口處粉末活性炭的投加量應(yīng)在40mg/L左右(考慮到工程因素和水中其他污染物的影響,工程實(shí)際投加量必須大于小試投量),同時(shí)廠內(nèi)采用預(yù)氯化和強(qiáng)化混凝,出廠水可以達(dá)標(biāo)。
對(duì)于實(shí)驗(yàn)室條件原水?dāng)硵澄窛舛?0μg/L《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類水體限值),投加50mg/L粉末活性炭,吸附30min后敵敵畏濃度為8μg/L,吸附60min后敵敵畏濃度為5μg/L。因此,即使在取水口處投加大量粉末活性炭,水廠出水?dāng)硵澄啡詴?huì)超標(biāo)。根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果,自來(lái)水公司通過(guò)采取在取水口大量投加粉末活性炭的應(yīng)急措施后可以應(yīng)對(duì)的水源水?dāng)硵澄纷畲鬂舛葹?0μg/L。如水源水?dāng)硵澄窛舛却笥?0μg/L(地表水標(biāo)準(zhǔn)限值的1/5),即使采取取水口投加粉末活性炭的措施,自來(lái)水出廠水?dāng)硵澄啡詴?huì)超標(biāo)。
3.3應(yīng)急處理技術(shù)對(duì)殺蟲(chóng)劑的去除效果
對(duì)于不同種類的農(nóng)藥,應(yīng)急處理的效果也各不相同。根據(jù)《城市供水系統(tǒng)應(yīng)急技術(shù)研究》課題中的研究成果,自來(lái)水凈水處理可以應(yīng)對(duì)的農(nóng)藥種類和最大超標(biāo)倍數(shù)如下,其中,地表水標(biāo)準(zhǔn)指《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838—2002)中的Ⅲ類水體,飲用水標(biāo)準(zhǔn)指《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749—2006)。
(1)常規(guī)凈水工藝:
溴氰菊酯,地表水和飲用水標(biāo)準(zhǔn)的5倍以上。
(2)投加粉末活性炭的應(yīng)急處理工藝(粉末活性炭投加量40mg/L,接觸時(shí)間30min):
敵敵畏,地表水標(biāo)準(zhǔn)的1/5,飲用水標(biāo)準(zhǔn)的10倍。
樂(lè)果,地表水和飲用水標(biāo)準(zhǔn)的5倍。
甲基對(duì)硫磷,飲用水標(biāo)準(zhǔn)的10倍,地表水標(biāo)準(zhǔn)的100倍。
對(duì)硫磷,地表水和飲用水標(biāo)準(zhǔn)的25倍。
馬拉硫磷,飲用水標(biāo)準(zhǔn)的3倍,地表水標(biāo)準(zhǔn)的15倍。
內(nèi)吸磷,地表水標(biāo)準(zhǔn)的4倍,飲用水無(wú)標(biāo)準(zhǔn)。
根據(jù)以上數(shù)據(jù),殺蟲(chóng)劑中敵敵畏是最難處理的,其他農(nóng)藥通過(guò)應(yīng)急處理均可有效應(yīng)對(duì)。
4震區(qū)自來(lái)水廠應(yīng)急處理工藝
根據(jù)震區(qū)飲用水源水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)和有關(guān)的應(yīng)急處理技術(shù),提出以下三種震區(qū)自來(lái)水應(yīng)急處理工藝:抗震期間保障性凈水處理工藝、強(qiáng)化吸附的應(yīng)急處理工藝和強(qiáng)化氧化的應(yīng)急處理工藝。其中保障性凈水處理工藝可以作為震后期間飲用水處理的主要凈水工藝,如發(fā)生水源明顯污染,將根據(jù)主要污染物的性質(zhì)選擇采用強(qiáng)化吸附的應(yīng)急處理工藝或強(qiáng)化氧化的應(yīng)急處理工藝。
如果出現(xiàn)地下水源受到污染的情況,除了通過(guò)強(qiáng)化加氯可以應(yīng)對(duì)的微生物污染和可以氧化去除的污染物(如氰化物等)外,一般只能停水或者使用未受污染的水井。
4.1抗震期間保障性凈水處理工藝
4.1.1目的
該工藝的重點(diǎn)是通過(guò)加強(qiáng)氯化消毒、強(qiáng)化常規(guī)處理和設(shè)置一定的氧化吸附屏障,確保微生物安全,并可以抵御低強(qiáng)度的水體污染物。建議此工藝作為震后期間飲用水處理的主要凈水工藝。
4.1.2實(shí)施要點(diǎn)
在廠內(nèi)投加5mg/L粉末活性炭,以在混合井加氯為主加氯,濾后水進(jìn)一步加氯,保持出廠水余氯在0.8mg/L以上,出水濁度在0.2NTU以下。
4.1.3注意事項(xiàng)
(1)投加粉末活性炭可能會(huì)增加氯的消耗,因此需要在前加氯適當(dāng)增加加氯量,以抵消粉末活性炭對(duì)氯的消解影響。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室配水條件的初步試驗(yàn),在與預(yù)氯化同時(shí)投加5～10mg/L粉末活性炭的條件下,對(duì)氯的消解量約為0.5～1.0mg/L,具體數(shù)據(jù)需通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)進(jìn)一步驗(yàn)證。
(2)濾后加氯量要及時(shí)調(diào)整,保障出廠水余氯的水平。
(3)盡可能在混合井和濾前將氯加足,盡可能不用清水池出水的補(bǔ)氯點(diǎn)補(bǔ)氯。
(4)廠內(nèi)粉末活性炭的投加量可以用5mg/L作為保障性投加量,以應(yīng)對(duì)低強(qiáng)度的可吸附有機(jī)物的污染。應(yīng)根據(jù)水質(zhì)情況適當(dāng)調(diào)整投炭量,現(xiàn)成都市第六水廠投炭設(shè)備能力為最大10mg/L,并可以短期內(nèi)進(jìn)行更大劑量的人工投加。
(5)通過(guò)強(qiáng)化預(yù)氯化,在強(qiáng)化對(duì)微生物的消毒效果的同時(shí),對(duì)水中污染物起到預(yù)氧化作用,可應(yīng)對(duì)低強(qiáng)度的可氧化污染物、臭味物質(zhì)的污染,并起到助凝效果。
(6)要加強(qiáng)對(duì)氯化消毒副產(chǎn)物的監(jiān)測(cè)。目前因水源水中有機(jī)物含量中等,且粉末活性炭對(duì)水中消毒副產(chǎn)物的前體物有一定去除作用,出廠水的消毒副產(chǎn)物濃度較低,均達(dá)標(biāo),并留有一定的安全余量。例如成都市第六水廠出廠水三氯甲烷濃度8～10μg/L(飲用水標(biāo)準(zhǔn)60μg/L),四氯化碳<0.2μg/L(未檢出,標(biāo)準(zhǔn)2μg/L)。
成都市第六水廠自2008年5月17日凌晨開(kāi)始試投加粉末活性炭,18日起連續(xù)投加。二廠和五廠從20日開(kāi)始連續(xù)投加粉末活性炭。目前成都市自來(lái)水公司各水廠均按照此水質(zhì)保障性工藝運(yùn)行。
4.2強(qiáng)化吸附的應(yīng)急處理工藝
4.2.1目的
該工藝的重點(diǎn)是在保障對(duì)微生物的消毒效果和去除濁度的基礎(chǔ)上,通過(guò)在取水口大量投加粉末活性炭,吸附水源水中出現(xiàn)的較高濃度的可吸附性污染物,以應(yīng)對(duì)敵敵畏等殺蟲(chóng)劑產(chǎn)生的次生污染。
4.2.2實(shí)施要點(diǎn)
在取水口投加20～40mg/L粉末活性炭,廠內(nèi)加氯必須保持出廠水余氯在0.8mg/L以上。
4.3強(qiáng)化氧化的應(yīng)急處理工藝
4.3.1目的
該工藝的重點(diǎn)是在保障對(duì)微生物的消毒效果和去除濁度的基礎(chǔ)上,通過(guò)在取水口加大氧化劑含量,氧化水源水中出現(xiàn)的臭味物質(zhì)等污染物,應(yīng)對(duì)可氧化性污染物產(chǎn)生的次生污染。
4.3.2實(shí)施要點(diǎn)
在取水口投加1～2mg/L的次氯酸鈉或0.5～1mg/L的高錳酸鉀,并在混合井、濾后水中兩點(diǎn)加氯,清水池出水補(bǔ)氯,保持出廠水余氯在0.8mg/L以上,在混合井中投加5～10mg/L的粉末活性炭,出水濁度在0.2NTU以下。
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