王 圣,趙 欣,姜 蕾,王 錚,張雙翼,阮辰旼,耿冰
(1.上海市城市水資源開發(fā)利用國家工程中心有限公司,上海 200082;2.上海城投水務(wù)<集團>有限公司,上海 200002)
水是生命之源。飲用水安全是上海城市安全的最重要基礎(chǔ)之一,關(guān)系到人民群眾的美好生活?!笆晃濉币詠恚虾J泄┧踩U显谒?、水廠、管網(wǎng)、二次供水以及龍頭水等全鏈條各個環(huán)節(jié)積累了大量的關(guān)鍵技術(shù)、示范應(yīng)用等科研以及管理運行成果。在水源地原水改善、水處理工藝提升、老舊供水管網(wǎng)改造、二供改造和運維管理等方面實現(xiàn)了很多突破,不斷提高了居民供水水質(zhì)和保障能力。在政府、企業(yè)以及行業(yè)的共同努力下,飲用水綜合合格率由2010年的91.77%提升到2020年的99.79%,臭和味合格率由84.19%提高到98.37%,顯著提升了上海飲用水安全保障能力和飲用水品質(zhì),保障了2 400萬人口供水安全。
上海城投科創(chuàng)計劃針對高品質(zhì)飲用水設(shè)置了系列課題研究,2018年—2020年,陸續(xù)開展了《上海市原水水質(zhì)與生活飲用水水質(zhì)標準實施管理準則研究》《高品質(zhì)飲用水水質(zhì)指標及管理研究與應(yīng)用》《供水系統(tǒng)水質(zhì)關(guān)鍵控制點評估與管理研究》《高品質(zhì)飲用水全鏈條水質(zhì)保障技術(shù)與管理研究》等課題研究,形成了分級水質(zhì)管理目標、高品質(zhì)飲用水水質(zhì)指標體系、供水系統(tǒng)水質(zhì)風險清單及關(guān)鍵控制點清單、水質(zhì)保障技術(shù)與管理等一系列成果。具體包括形成了《上海原水水質(zhì)管理準則(企業(yè))》以及《上海生活飲用水水質(zhì)標準實施管理準則(企業(yè))》,提出了達到上海飲用水新地標的原水與飲用水不同環(huán)節(jié)的水質(zhì)分級管理目標;針對不同環(huán)節(jié)的水質(zhì)分級管理目標,研究形成達到該目標的相應(yīng)管理要求,并研究和建立優(yōu)于國標、地標的高品質(zhì)飲用水水質(zhì)指標體系和管理體系,形成飲用水管理重點管理清單、高品質(zhì)飲用水水質(zhì)管理標準;面對更高標準、更加精準的供水水質(zhì)目標要求和城市精細化管理要求,水務(wù)企業(yè)在運營管理措施上需要進一步突顯高水平,將高品質(zhì)飲用水前期研究形成的管理要求,落實到供水企業(yè)運行管理措施。針對原水、制水、輸配水、二次供水以及龍頭水的供水全鏈條,對標國際最高標準、最高水平,通過優(yōu)化完善全鏈條水質(zhì)監(jiān)控體系,梳理全流程水質(zhì)風險,不斷梳理高品質(zhì)飲用水的技術(shù)和管理措施,并提出居民小區(qū)高品質(zhì)飲用水評估要求。結(jié)合“十一五”到“十三五”飲用水研究成果,最終形成成套的高品質(zhì)飲用水水質(zhì)指標標準、風險清單、技術(shù)要求以及綜合管理措施,為實現(xiàn)上海2035年直飲水目標,提供具有前瞻性、系統(tǒng)化和精細化的水質(zhì)管理技術(shù)支撐和運行保障。
根據(jù)《上海市供水規(guī)劃(2017—2035年)》,按照卓越的全球城市發(fā)展定位和城市精細化管理的總體要求,至2035年,上海將實現(xiàn)飲用水目標“與同期歐美發(fā)達國家同級城市保持同等水平,滿足直飲要求”。2018年,上海頒布了全國第一部生活飲用水水質(zhì)地方標準。該標準結(jié)合上海水質(zhì)特點,參考國際先進標準,在《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB 5749—2006)106項的基礎(chǔ)上增加至111項,新增指標5項,提標40項,全面保障終端水質(zhì)的穩(wěn)定達標,接軌全球發(fā)達國家的最新飲用水水質(zhì)要求。同時,供水企業(yè)根據(jù)上海市水源水質(zhì)以及供水系統(tǒng)特點,提出了更高的水質(zhì)標準要求,進一步助推了上海市2035年高品質(zhì)飲用水供水目標實現(xiàn)。
(1)針對上海原水水質(zhì)特點,分類指導,形成原水管理要求
針對上海水源水質(zhì)特點,黃浦江復雜水質(zhì)特征、長江水源藻嗅水質(zhì)特征等主要水質(zhì)問題,結(jié)合上海市水源水庫的運行調(diào)度措施、原水預(yù)處理措施處理效率以及水廠凈化去除效果,提出原水水質(zhì)指標管理體系,形成《原水水質(zhì)管理導則》,指標體系分兩類,分別為控制指標和監(jiān)測指標。長江原水共有17項,包括8項控制指標和9項監(jiān)測指標;黃浦江原水共有16項,包括9項控制指標和7項監(jiān)測指標。提出上海原水的水質(zhì)管理目標以及管理重點,首先,加強對pH、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮等水質(zhì)指標的監(jiān)測與控制,減輕后續(xù)制水廠壓力;其次,加強對藻類、致嗅物質(zhì)、銻、氯化物的監(jiān)測與控制,從源頭上保障飲用水水質(zhì);再次,由于上海地處長江水系下游,水源地的上游來水水質(zhì)不可控,一些指標超過地表水Ⅲ類標準,應(yīng)在原水方面完善和加大對石油類、硝酸鹽、鐵、錳、氟化物、糞大腸菌群、水合肼、丁基黃原酸、鄰苯二甲酸二丁酯等指標監(jiān)測與控制。原水水質(zhì)控制目標與飲用水水質(zhì)標準息息相關(guān),應(yīng)結(jié)合自來水廠的處理工藝、處理水平,從龍頭達標追溯對原水水質(zhì)的具體要求,做出具體規(guī)定,體現(xiàn)原水水質(zhì)管理對飲用水水質(zhì)達標的貢獻。
(2)標準引領(lǐng),分級管理,形成飲用水供水全過程管理要求
面對上海市生活飲用水新地標提出的更高的水質(zhì)要求,為加強對供水全過程水質(zhì)控制和管理,保障入戶水水質(zhì)穩(wěn)定達到上海市地標,以出廠水、管網(wǎng)水和二次供水各環(huán)節(jié)重點關(guān)注的存在超標風險的指標、持續(xù)關(guān)注指標(占標率為50%~100%)及水廠工藝運行直接相關(guān)的指標為依據(jù),制定供水各環(huán)節(jié)水質(zhì)指標控制體系,形成《飲用水水質(zhì)管理導則》,共提出19項飲用水水質(zhì)管理指標及限值,形成飲用水水質(zhì)管理體系。指標體系對與水廠工藝相關(guān)的三鹵甲烷總量、需氧量和鋁結(jié)合水廠常規(guī)和深度工藝進行區(qū)分,對和水源相關(guān)的指標,需氧量以長江和黃浦江水源進行區(qū)分。在水廠環(huán)節(jié),明確加強出廠水微生物指標、銻、三鹵甲烷、溴酸鹽、甲醛、N-二甲基亞硝胺(NDMA)等水質(zhì)指標的控制。管網(wǎng)水質(zhì)指標中,加強如耗氧量、鋁和嗅味物質(zhì)等指標的監(jiān)測,主要是加強水廠工藝控制,而在管網(wǎng)配環(huán)節(jié)無明顯變化的指標,這些水質(zhì)指標的限值保持與水廠出廠水一致,后續(xù)的二次供水環(huán)節(jié)限值也相同。對于管網(wǎng)輸配過程會變化的部分水質(zhì)指標,如細菌總數(shù)、亞硝酸鹽、三鹵甲烷、渾濁度和余氯等,則根據(jù)各環(huán)節(jié)的精準控制需求,提出指標限值及控制措施,確保水質(zhì)全面達標。二次供水環(huán)節(jié),則以細菌總數(shù)微生物指標、渾濁度和余氯為控制指標,并提出各指標限值及控制措施。細化各個環(huán)節(jié)的精細化控制目標、監(jiān)測要求、管理要求,制定更加完善、全面的飲用水水質(zhì)管理準則,通過精細化、精確化管理,保障上海飲用水全面達到上海市新地標。
(3)對標國際,因地制宜,提標增項,提出針對上海水質(zhì)特點的高品質(zhì)飲用水指標體系
在前期原水以及飲用水各環(huán)節(jié)水質(zhì)指標體系研究的基礎(chǔ)上,通過上海供水水質(zhì)標準與國際國內(nèi)標準的比較研究、上海市供水水質(zhì)的評估研究和上海高品質(zhì)供水水質(zhì)的管理研究,對標世界衛(wèi)生組織(WHO)、歐盟、美國、日本等國際先進水質(zhì)標準及國標、地方標準的最高水平。同時,充分考慮高品質(zhì)飲用水水質(zhì)特點及水質(zhì)管理關(guān)鍵環(huán)節(jié),制定了城投水務(wù)《高品質(zhì)飲用水水質(zhì)標準》(以下簡稱“《標準》”)?!稑藴省钒ㄋ猩虾5貥隧椖?,共計114項高品質(zhì)飲用水水質(zhì)指標,涵蓋27項工藝、輸配管控指標(3項新增、24項提標)、5項水質(zhì)參考指標,重點關(guān)注微生物、消毒副產(chǎn)物、感官性狀、有機物以及新型污染物等指標;結(jié)合上海原水水質(zhì)特點以及水廠工藝過程,在制水廠深度處理工藝改造實施、加強輸配過程水齡控制及運行管理的前提下,提出了可達到的高品質(zhì)飲用水供水水質(zhì)指標體系。
(1)全過程水質(zhì)管理與監(jiān)控,落實全鏈條水質(zhì)管理責任
以高品質(zhì)飲用水全鏈條水質(zhì)保障為目標,開展了高品質(zhì)飲用水全鏈條原水、制水、管網(wǎng)水、二次供水以及入戶水的水質(zhì)監(jiān)控體系優(yōu)化,提出了高于上海市地方標準要求的水質(zhì)監(jiān)控技術(shù)和管理要求。首先,優(yōu)化監(jiān)測環(huán)節(jié),目前供水全鏈條監(jiān)測環(huán)節(jié)覆蓋了原水、制水、管網(wǎng)、二次供水。結(jié)合水務(wù)集團目前水質(zhì)監(jiān)測管理工作,在高品質(zhì)飲用水示范區(qū)開展入戶水人工采樣點安裝工作,延伸了供水監(jiān)測鏈條,彌補入戶水質(zhì)環(huán)節(jié)的監(jiān)測空白,形成全鏈條“原水-制水-管網(wǎng)-二次供水-入戶水”的水質(zhì)監(jiān)測。其次,優(yōu)化監(jiān)測頻率,在原有小時級監(jiān)測、日監(jiān)測、月監(jiān)測、季度監(jiān)測、半年監(jiān)測、年度監(jiān)測的基礎(chǔ)上,原水環(huán)節(jié),對藻類及嗅味物質(zhì)增加周檢;制水環(huán)節(jié),在出廠水增加嗅味物質(zhì)季度監(jiān)測;在管網(wǎng)水環(huán)節(jié),增加末梢水非常規(guī)項目62項半年監(jiān)測以及嗅味物質(zhì)季度監(jiān)測;二次供水環(huán)節(jié),增加18項指標半年監(jiān)測;在入戶水環(huán)節(jié),進行10項指標月度監(jiān)測。在水質(zhì)管理職責方面,借鑒國際先進飲用水水質(zhì)管理標準及規(guī)范,明確供水企業(yè)三級管理四級檢測要求,對運管中心、原水公司、制水公司、供水公司、威浦公司、三級單位和四級監(jiān)測的管理職責進行了詳細的規(guī)定,保障了居民龍頭水水質(zhì)安全。
(2)實施水質(zhì)風險管控,保障高品質(zhì)飲用水入戶
開展供水企業(yè)的水質(zhì)風險點識別和對策研究,基于歷年水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)、歷年客戶投訴記錄、社會大數(shù)據(jù)調(diào)研等供水數(shù)據(jù),梳理水務(wù)集團水質(zhì)風險、水質(zhì)風險環(huán)節(jié)和用戶反饋,形成從龍頭到源頭的逆向水質(zhì)風險和關(guān)鍵控制點評估技術(shù)導則,提出對水質(zhì)風險開展高風險、高危害風險、高頻次風險、一般風險、高品質(zhì)分級的細分四象限風險評級分析方法。梳理出基于水質(zhì)指標的水質(zhì)風險35條,經(jīng)優(yōu)化和篩選后共24條,同時梳理出基于用戶反饋的水質(zhì)風險9條,形成供水系統(tǒng)水質(zhì)風險清單。在此基礎(chǔ)上,對共33條水質(zhì)風險逐一開展成因分析、梳理現(xiàn)有對策、羅列可研究儲備對策,形成關(guān)鍵控制點清單和對策清單,保障了供水全過程各環(huán)節(jié)水質(zhì)安全。
(1)總結(jié)高品質(zhì)飲用水示范區(qū)建設(shè)和運行經(jīng)驗,歸納形成可復制可推廣標桿
為實現(xiàn)高品質(zhì)飲用水目標,通過供水企業(yè)內(nèi)部智慧化、精細化管理體系建設(shè),對標國際最高標準、最高水平,為用戶提供可直飲口感好的飲用水和迅速便捷的服務(wù)使用體驗,并形成可復制可推廣的標桿。高品質(zhì)飲用水示范區(qū)開展5個方面的建設(shè),包括水廠運行智慧化、供水調(diào)度智能化、水質(zhì)保障終端化、管網(wǎng)運行預(yù)警化、供水服務(wù)精準化,建設(shè)供水產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)信息平臺,打造符合上海特色的高品質(zhì)飲用水供應(yīng)體系。特別是供水“最后一公里”薄弱環(huán)節(jié),形成可借鑒、可復制、可推廣模式。在黃浦典型老舊區(qū)民小區(qū)建設(shè)高品質(zhì)飲用水居民小區(qū),加大管網(wǎng)以及二次供水改造力度,采用精細化管理措施,在示范區(qū)內(nèi)進行管道水箱不銹鋼材質(zhì)更新,泵房改造,增加在線監(jiān)測設(shè)備,優(yōu)化二次供水模式,采取精細化的管理措施等保障高品質(zhì)飲用水入戶。
(2)多維度開展科學評估,形成高品質(zhì)飲用水居民小區(qū)評估體系
基于高品質(zhì)飲用水示范區(qū)建設(shè)和運行經(jīng)驗,通過國內(nèi)外掛牌體系調(diào)研,基于供水企業(yè)運行數(shù)據(jù),采用科學的權(quán)重評估方法,確定從水質(zhì)水壓、設(shè)備設(shè)施、運維管理以及公眾參與4個維度,提出18項基本條件以及27項評分標準,確定了高品質(zhì)飲用水評估流程、評估主體以及達到高品質(zhì)飲用水居民小區(qū)的掛牌條件,形成水務(wù)集體高品質(zhì)飲用水全鏈條水質(zhì)評估體系,凝練成果《高品質(zhì)飲用水居民小區(qū)評估指南(企業(yè))》?;谠撝改?,開展黃浦示范區(qū)高品質(zhì)飲用水居民小區(qū)評估。針對高品質(zhì)飲用水掛牌評估的示范小區(qū)調(diào)研與評估,開展了居民小區(qū)泵房水以及入戶水連續(xù)的水質(zhì)監(jiān)測。經(jīng)過評估先行完成改造的春江小區(qū)和龍華小區(qū)滿足了掛牌條件,2021年底完成改造的14個居民小區(qū)從基本條件到各評分維度,經(jīng)評估也均達到了高品質(zhì)飲用水居民小區(qū)的要求。
結(jié)合“十一五”“十二五”以及“十三五”以來,上海供水行業(yè)發(fā)展和取得的成就,梳理凝練水質(zhì)保障技術(shù)和管理措施。以上海市高品質(zhì)飲用水為最終目標,梳理上海在水源保護、原水水質(zhì)改善、出廠水達標、管網(wǎng)與二次供水保障、管理監(jiān)管、應(yīng)急保障等方面分別突破多項關(guān)鍵技術(shù)、運維管理制度和經(jīng)驗,為未來發(fā)展、為高品質(zhì)飲用水全鏈條水質(zhì)保障與精細化管理提供技術(shù)支撐和依據(jù)。上海市供水行業(yè)已經(jīng)形成從源頭到龍頭全鏈條的水質(zhì)保障技術(shù)和管理體系,提升城市供水安全保障能力和水平。
(1)原水水質(zhì)保障,進一步落實多水源調(diào)度與水質(zhì)調(diào)控,完善“兩江并舉、多源聯(lián)動”水源地格局,顯著提升超大城市原水安全保障能級
在長江水源陳行水庫、青草沙水庫、東風西沙水庫和黃浦江上游太浦河金澤水庫“兩江四庫”水源地,應(yīng)用河口水庫咸潮風險評估預(yù)警關(guān)鍵技術(shù)、流域?qū)用嫠吹乇O(jiān)測預(yù)警聯(lián)動技術(shù)、調(diào)蓄水庫水力調(diào)控與生態(tài)協(xié)同水質(zhì)保障技術(shù)、多水源城市原水系統(tǒng)綜合調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù),實現(xiàn)長江河口水源地咸潮預(yù)警預(yù)報、富營養(yǎng)化預(yù)控多級水質(zhì)監(jiān)測、黃浦江金澤水源跨區(qū)域跨部門水質(zhì)水量監(jiān)測預(yù)警,并形成多元化的業(yè)務(wù)化平臺,優(yōu)化加氯、加粉炭原水預(yù)處理系統(tǒng),有效保障水源水庫取水安全,提升原水水質(zhì)防止藻類、嗅味、微量有機物等污染物的能力,顯著改善水源水庫藻類及藻源性嗅味,長江水源及黃浦江水源出庫原水水質(zhì)達到或優(yōu)于地表水Ⅲ類標準,上海多水源原水系統(tǒng)實現(xiàn)了科學聯(lián)動調(diào)配,調(diào)度水量達1 000萬m3/d,支撐“兩江并舉,多源聯(lián)動”水源地格局優(yōu)化,顯著提升了超大城市原水安全保障能級。
(2)凈水工藝提升,形成飲用水嗅味識別與去除成套技術(shù),突破溴酸鹽生成和消毒副產(chǎn)物控制技術(shù),促進了深度處理工藝在上海大規(guī)模推廣應(yīng)用,有效解決上海飲用水嗅味問題,飲用水口感顯著提升
針對水庫藻源性嗅味問題,形成了庫區(qū)水動力調(diào)控藻嗅、廠前氧化與吸附削減藻嗅、水廠臭氧生物活性炭強化去除藻嗅等工藝技術(shù)方案,并在青草沙水庫和陳行水庫的水源供水系統(tǒng)中應(yīng)用,有效保障了出廠水穩(wěn)定達標。針對黃浦江水源復雜嗅味與有機污染共存的難題,集成嗅味物質(zhì)識別技術(shù),形成了嗅味、有機物協(xié)同凈化技術(shù)方案,有效解決了長期困擾上海飲用水的異嗅難題。針對原水高溴離子、微生物泄露、銻污染等水質(zhì)問題,突破加氨的溴酸鹽抑制技術(shù)、紫外和氯組合消毒的微生物多級屏障技術(shù)、消毒副產(chǎn)物控制技術(shù)、水廠銻突發(fā)污染控制技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù),確保出廠水穩(wěn)定達標,促進了深度處理工藝在上海大規(guī)模推廣應(yīng)用,到2025年深度處理將實現(xiàn)90%全覆蓋。
(3)管網(wǎng)安全輸配保障,形成管網(wǎng)分級保障技術(shù),突破基于水齡控制的二次供水優(yōu)化及監(jiān)管技術(shù)難題,為老舊小區(qū)改造及運行管理提供支撐,保障輸配水質(zhì)安全
針對供水輸配管網(wǎng),形成基于水平衡的漏損控制技術(shù),集成管網(wǎng)“檢測評估-清洗消毒-修復-更新改造”分級保障技術(shù),保障供水管網(wǎng)微生物安全,提升管網(wǎng)水質(zhì)。針對二次供水水質(zhì)穩(wěn)定性差,水質(zhì)投訴明顯等問題,提出調(diào)整水池(箱)液位和進水方式兩種水齡優(yōu)化方案,突破了基于水齡控制的二次供水優(yōu)化及監(jiān)管技術(shù)難題,開展HACCP體系認證,實現(xiàn)二次供水水質(zhì)提升,為完成上海市居民老舊小區(qū)改造及運行管理優(yōu)化提供支撐,并通過室內(nèi)給水設(shè)施適應(yīng)性技術(shù),提升居民龍頭水水質(zhì)。
(4)制定供水行業(yè)科學合理的中長期規(guī)劃,引領(lǐng)高品質(zhì)飲用水目標實現(xiàn)
以“飲用水是第一食品”為核心理念,按照原水保障、水廠提質(zhì)、輸配優(yōu)化、管控智慧、服務(wù)高效的發(fā)展要求,構(gòu)建從源頭到龍頭的全流程飲用水安全保障多級屏障風險管控體系,打造水質(zhì)優(yōu)良、運維智慧、服務(wù)精準的高品質(zhì)飲用水供應(yīng)系統(tǒng)。以實現(xiàn)2035年龍頭水水質(zhì)穩(wěn)定達到上海市地方標準《生活飲用水水質(zhì)標準》(DB 31/T 1091—2018)、關(guān)鍵水質(zhì)指標與國際先進城市水質(zhì)相當、口感佳、安全可直飲為目標,進行了城投水務(wù)高品質(zhì)飲用水發(fā)展戰(zhàn)略研究。發(fā)展戰(zhàn)略給出了高品質(zhì)飲用水供水的中期(至2025年)和遠期(至2035年)規(guī)劃期限,明確城投水務(wù)(集團)有限公司所屬水廠涉及的供水范圍為規(guī)劃范圍和該供水范圍內(nèi)需要符合的供水標準,以及針對中期規(guī)劃和遠期規(guī)劃的高品質(zhì)飲用水實施策略,以確保至2035年基本實現(xiàn)供水范圍入戶水水質(zhì)穩(wěn)定達到高品質(zhì)飲用水的要求。
為實現(xiàn)上海市2035年供水直飲目標,對標國際領(lǐng)先、國內(nèi)一流的定位出發(fā),在前期高品質(zhì)飲用水研究成果基礎(chǔ)之上,結(jié)合上海市高品質(zhì)飲用水面臨的問題與挑戰(zhàn),本著體系化、標準化、智能化、公開化的原則,形成高品質(zhì)飲用水水質(zhì)指標標準、風險清單、技術(shù)要求以及綜合管理措施,為實現(xiàn)上海2035年直飲水目標,提供具有前瞻性、系統(tǒng)化和精細化的水質(zhì)管理技術(shù)支撐和運行保障。
未來高品質(zhì)飲用水研究,將進一步向居民龍頭延伸,開展高品質(zhì)飲用水入戶方案研究。從居民小區(qū)供水直飲角度,開展高品質(zhì)飲用水入戶適應(yīng)性研究,保障高品質(zhì)飲用水普遍推廣;針對多層住宅樓宇、高層住宅樓宇等不同類型居民小區(qū),開展二次供水技術(shù)研究,形成高品質(zhì)飲用水入戶工程技術(shù)路線和建設(shè)方案,并進行技術(shù)經(jīng)濟分析和綜合評估;結(jié)合高品質(zhì)飲用水示范區(qū)建設(shè),形成基于高品質(zhì)飲用水目標二次供水運行以及管網(wǎng)運維相關(guān)指南,為全市二次供水設(shè)施改造實施以及運行管理提供支撐。