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戴晓红


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张晓健谈无锡市自来水事件的应急处理技术

自从哈尔滨水污染事件发生之后,全国多个城市的饮用水水源相继发生各种各样的突发事件,清华大学的张晓健教授作为建设部的专家组的成员转战各个城市。这次无锡太湖的污染事件,张教授又作为专家组组长奔赴无锡,在第一线解决水质问题,尽快恢复了无锡的供水,在这次中国水网举办的“2007水业高级技术论坛”上,他为与会代表详细介绍了无锡市自来水事件的应急处理技术。以下根据张晓健教授在大会上的发言整理(未经本人审核)。

  对这次无锡发生的问题,报纸的提法叫做“太湖水污染事件”。我们这里要谈的实际上是无锡的自来水问题,我们把这个题目再缩小一点,叫做无锡自来水事件。

  2007年5月28日的下午开始,无锡市的南泉水源地突然恶化,造成了自来水带有严重的臭味,已经失去了除了消防和冲厕以外的全部使用功能。甚至不能洗脸也不能洗手,洗了手要臭2个小时。自来水装在矿泉水瓶里面,闻一下之后,会有一种触电感,让人下意识地要一下子躲开,是恶臭,是非常臭。这个水已经基本丧失了全部的功能。所以,无锡市居民的生活饮水和洗漱的用水全都改成了桶装水和瓶装水。
  但是无锡市并没有停水,因为发现这个问题时,水已经都进了管线了,已经到了居民家里了。正因为这个水非常臭,所以不会造成误饮,对身体的健康不会造成潜在的危害。而哈尔滨那年是硝基苯污染,硝基苯无色无味,某些街头小贩或一些小的饭馆做饭可能就会使用这个水,可能对身体存在危害。但是无锡不存在这样的问题,这个水的味道太臭了。
  受污染的水是什么性状呢?自来水的出厂水是黄绿色,淡黄色,太湖的水是发灰、发黑。这个恶臭的种类,实际上说嗅味,有各种各样的,当时无锡的水的嗅味是什么呢?是恶臭,味道特别大。
  自来水的嗅味等级是0~5级,一共分成6档。0是没有味道,1是敏感的人能感觉出来有一点味道,一般的人是感觉不出来的。2级就是基本都可以感觉出来了,3级是强烈的,4级是非常强烈,到5级是非常非常强烈。无锡当时就达到了5级,现场的工人最后用大于5级来定义,就仿佛劣5类的含义。
  当时藻的浓度是6000万~8000万g/L。在污染之前,这个地方是2000万~3000万g/L。最高的时候是2.5亿g/L。但是水面上只有少量的浮藻.。
  COD达到15~20mg/L,氨氮是7~10mg/L,溶解氧是0。在线溶解氧仪每3分钟记录一次。根据溶解氧曲线可以看到26日0点还是正常的,到了28日溶解氧开始下降了,到了晚上又上来一点,后来就是0了。以后一直在波动,直到6月4日、5日以后,又逐渐恢复了,恢复到6~7mg/L左右。
  根据受污染水的性状,这个水源是受到了非常非常严重的污染,不是我们所理解的常规的污染,是突然一下水质就恶化了。
  事件发生以后,29日、30日、31日,当地水厂采取了应对藻类水华的应急处理措施,即在取水口处同时投加粉末活性炭和高锰酸钾,水厂内提高混凝剂和消毒剂氯的量。中桥和雪浪水厂都是一样的工艺,都是机械反应加平流沉淀池,水厂加了氯和混凝剂还有W5除臭剂,除臭味。这个方法曾在石家庄用过。砂滤池前加了氯之后,滤后也加了,但是效果不显著。
  30日我接到了电话,去无锡解决这个问题。因为去无锡的航班只有中午和下午有,所以到了31日的下午4点,我和山东省水质检测站的贾瑞宝主任、同方水务公司的戴日成总经理到了无锡市,第二天建设部城建司张悦副司长和王欢副处长也赶到了,还有中国城市规划设计研究院的宋兰合所长等7人协助当地解决这个问题。
  首先要搞清这一次无锡事件自来水产生臭味的原因是什么,这是应对处理的关键问题。这一次无锡自来水臭味产生的原因极为特殊,当时的宣传是说太湖蓝藻水华造成的,但是根据我们看原水的水质和臭味的味道,还有它采取的应急除藻的措施,除臭效果不佳。所以到达无锡之后,我们初步判断这一次导致无锡自来水臭味的物质,不是我们常见的蓝藻水华时候的藻的代谢产物。一般情况下,蓝藻爆发导致水产生嗅味的物质是一类致臭的含硫化合物。所以我们到达无锡之后看了一下这个水的味道和颜色,做出了初步的判断,这一次应急处理的目标,不是传统的除藻,而主要是除臭。
  检验出的主要的化学物质是硫醇、硫醚类化合物、醛、酮等。就是有甲硫醇、甲硫醚、二甲基二硫、二甲基三硫、二甲基四硫、环己硫、环辛硫。还有β-环柠檬醛、己醛、辛醛、辛酮、环己酮。主要是醛类和酮类,除此之外还有吲哚,还有一种东西是吲哚的分解产物,还有酚和甲苯,这些含量都比较高,特别是酚的含量比较高。主要是全酮类和杂环类、芳香烃类。
  这些东西主要的味道是由甲硫醇造成的,试验完了以后,我们分别用纯物质来配水,闻哪个味像,最后判断甲硫醇这个物质是主要的产生物质。
  硫醇、硫醚类化合物的气味是什么特性呢?就是烂圆白菜味、烂洋葱味、蒜臭味,还有臭胶鞋味。
  甲硫醇感知的阈值是0.07个ppb,甲硫醚是3.0ppb,二甲二硫是2.2ppb,硫化氢0.41ppb,这些标准1993年恶臭的污染物的排放标准,是向大气排放恶臭的气体单位及垃圾堆放场的管理,以及建设项目管理。前面8项是物质,第4项就是甲硫醇、第5项是甲硫醚。这是垃圾堆放场的控制指标。那么这个硫醇、硫醚化合物的来源是哪里?是藻体细胞,有一种叫做二甲基磺基丙酯,厌氧就是甲硫醚,再厌氧就是甲硫醇,然后再厌氧就是硫化氢。再就是无机多硫化合物,就是环己硫和环辛硫,它甲基化,就是二甲基多硫醚,光解之后就是二甲基二硫。那么在厌氧的情况下会产生甲硫醇,甲硫醇好氧就会产生二甲基二硫醚。
  这次无锡市太湖水的含硫化合物的可能来源,就是大量的藻渣在厌氧条件下产生的分解产物,但是不排除存在陆源污染的可能性。就是同样含有蛋白质的工业废水或者是生活污水,蛋白质里面两种含硫的氨基酸,一种是甲硫氨酸(蛋氨酸),还有一种是半胱氨酸,它厌氧水解也生成甲硫醇。还有一个问题就是厌氧条件是怎么造成的,这一系列的问题很多,至于说确切的来源,目前还在研究之中,没有形成最后的结论。
  为什么我们说不排除陆源污染的可能性呢?因为我们看到吲哚、大量的分解产物还有酚、甲苯都不是藻的分解产物。吲哚是色氨酸分解产生的,而蛋白质含色氨酸。如果吲哚甲基化,就是粪臭素(粪便的臭味就是吲哚),所以这个东西怎么来的现在也没有解释清楚。
  大量的藻渣,非常高非常高浓度的,在厌氧的条件下,才有可能形成这样的产物。5月31日,这个污染团还在湖里,长1000米,南北宽800米。中心的CODMn50几毫克/升,氨氮是20几毫克/升。这个污染团是有游动性的,不是全湖的污染爆发,是这个污染团一到就臭。
  下面讲除臭应急处理技术的原理。含硫物质的特点很容易被氧化剂氧化分解,但是基本上不被活性炭吸附。这就是前期为什么投粉末性的活性炭效果不好的原因。但是另外一部分的产物总是要用活性炭吸附的,所以用综合的氧化和活性炭的吸附,就可以除掉各种污染物质和臭味。
  但是氧化剂在前,活性炭在后,因为后面的活性炭还要分解,可能参与的氧化剂的功能。如果加反了这个效果是不好的。专家组到达之后就开始试验,从5月31日的晚上19:00开始,到6月1日的早上7:00,经过一晚上的烧杯试验,取得了成功。使得这个水无色、无嗅,至少可以满足生活用水的要求。
  因此除臭的应急处理就是在取水口加高锰酸钾,在输水过程中氧化可氧化的致臭物质和污染物。这个基本是6~12小时,该氧化的就氧化掉了,在厂里面加粉末活性炭,不能氧化的就被吸附了,如果高锰酸钾投多了,把高锰酸钾也分解掉了。这个投加量要根据水质的情况确定。最后的费用是每吨水增加0.2~0.35元的费用。
  另外加装了一台在线的ORP定位仪,来知道高锰酸钾是不是加得够量,是加多了还是加少了。
  试验做了3批方法就出来了,到3点的时候做条件试验,4点的时候做确认试验。所以早上5点水厂已经按新方案进行了。到6月1日下午基本上水厂出水就没有味了,市区的水质开始好转。到6月2日至6月5日全市的消防栓放水,让这个臭味都出来。
  之后发现运行不稳定,必须用ORP控制,即实时监测、科学指挥、动态调控、稳定运行、全面达标。我们看的这张照片,6月3日下午拍的,当时下午3点钟正在向市领导汇报,说我们两个水厂20几个数据都合格了。这个时候取水口高锰酸钾加3毫克/升,正在讨论要不要减到2毫克/升?后来说污染团又来了,工人看到黑水团进了取水口,泵抽进来了,所以马上从市里往取水口赶,20多公里,30分钟赶到之后说污染团过去了。往里走,走到中间去一看,10分钟前还是在8~10毫克/升,一下子掉到了0。市委和副市长也往取水口赶,到了之后污染团走了,我们正准备回去,但是走了还没有一半,下一个污染团又来了。污染团的变化非常大,所以必须是动态调控。
  大家关注的是毒理学的问题。无锡自来水公司一直在检测藻毒素,这个指标比新国标要低得多,所以没有问题。请了北京市监测站和上海监测站6月1日晚上中桥水厂出厂水的化验结果为国家标准限值的1/4,6月5日已经检测不出,所以藻毒素没有问题。消毒副产物是国标的1/4以下。有机物含量综合指标的耗氧量是稳定的。
  但是有两个项目有问题,第一个是锰,锰不稳定,有的时候超标。这个锰的标准是0.1毫克/升,这个标准是感官性状,因为锰高了之后水是黄色的,毒理学的标准是0.5毫克/升,卫生部门按照感官性状要求。为什么锰有问题?锰的形态很复杂,7价锰是高锰酸钾,4价锰是二氧化锰沉淀,如果再往下走,在管道里面还原了就变成了2价锰,所以它就出不来了。所以高锰酸钾的投加适量达标,过多是锰超标、会出红水,如果太少,锰还是超标。所以不能加多,也不能加少,这样用ORP来表示,最后得出结论大于590mV就有可能是加多了,小于400mV就是加少了。我们在6月5日的时候锰的合格率达到了90%以上。
  最后是氨氮超标,标准是0.5毫克/升,我们是0.5~1毫克/升,但是卫生部门还是说超标了,还是说这个水不合格。我们强调氨氮不是毒理学的指标,只是反应水源污染的指示性的指标,这个指标说明水源确实是被污染了?所以后来卫生部门不强求氨氮的问题了。
  因此,对于自来水水质的安全性评价,就是根据水源水的性质,消毒工艺的原理,全面检测结果还有以往的数据,最后判断出这个水质饮用是安全的。6月4日无锡市政府公告,经卫生部门连续检测,无锡市的自来水达到国家的标准,实现正常供水,衷心感谢国家和政府部门的支持。
  6月5日下午开始逐步减少高锰酸钾投加量,到了6月6日就停了,应急除臭工艺就停了,恢复到之前。
  本次事件的应急处理难度极大,无应急准备时间,水源水的污染原因与污染成分不明,污染成分复杂,水源水质变化快、幅度大。水厂现有净水工艺仍为传统工艺,设备和检测能力不适应应急处理的动态调控要求,污染源的水质超标,另外没有先例。
  我们总结下来的成功的保障和经验,首先有富有经验、能打硬仗的应急处置专家队伍,有一定的技术储备,关键时刻发挥作用,技术储备一个是松花江水污染事件以后,我们组织了全国的供水行业对于主要的污染物,都预先做了单项污染物突发事件的研究。
  第二个是这种含硫的化合物污染不是第一次,我们去年在广东东莞已经遇到了这个问题。东莞是没有藻的,东莞不是太湖,是江,但是依然也会出这种含硫的化合物,所以我们预先都有试验,所以有技术储备。
  第三是领导高度重视,企业全力以赴。
  最后是得到的全国供水行业和高校的大力支持。特别值得一提的是同济大学,在30日提出问题,立刻组织送水样进行了测试和分析,对水样摸清了第一手资料,还有北京自来水监测站和上海监测站还有东莞监测站都进行了监测,非常感谢!

  提问:感谢张教授精彩的演讲。我有两个问题。首先想问一下,在活性炭投加改在厂里面投加,厂里面是哪一个环节里面投加?还有安装ORP在线监测仪,是在哪个地方取水样的?
  张晓健:是在厂里面的反应池上加,等于就是水厂里面进厂就加了粉末活性炭,经过反应、沉淀过来。ORP是加在净水厂的进水口。这个ORP是从污水厂拆下来的,因为当时根本来不及买。因为水厂有原来的流量计,所以在总屏幕上可以直接看这个数。根据水的变化和出水的锰离子的情况,很快就总结出规律。什么情况加多了,什么情况加少了。实际上在去水口最简单的办法是什么呢?比如说张素霞厂长说,10个瓶子加高锰酸钾,半个小时看哪个没色了,8毫克/升的那个半个小时之后就没色了,给水处理高锰酸钾一般就是加1毫克/升,我们试验也是这么一步一步走上来的。
(中国水网)


「该帖子被 戴晓红 在 2007-8-26 02:46:29 编辑过」

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