東莞市供水系統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測及評(píng)價(jià)分析

莫灼英

(東莞市水務(wù)監(jiān)測中心，廣東 東莞 523000)

水資源是人類生存的必要資源，也是人類發(fā)展的基本保障[1]。隨著東莞市經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人民生產(chǎn)生活用水量日益激增，由于不合理的開發(fā)利用，造成地表、地下水的污染情況愈發(fā)頻繁，導(dǎo)致有限的水資源更加緊缺。為準(zhǔn)確、及時(shí)、全面地反映水質(zhì)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，為區(qū)域水環(huán)境管理、污染源控制、環(huán)境規(guī)劃等提供科學(xué)依據(jù)，開展水質(zhì)監(jiān)測及評(píng)價(jià)工作顯得尤為重要[2]。以2020年度東莞市供水水源(河流、水庫等)及供水系統(tǒng)(給水廠、管網(wǎng)及二次供水等)為研究對(duì)象，通過制定針對(duì)性的水質(zhì)監(jiān)測方案，不僅可探究水質(zhì)質(zhì)量現(xiàn)狀，還可分析水體中污染物的分布狀況，以供水體環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)使用。

1 水質(zhì)監(jiān)測方案

1.1 水源水質(zhì)監(jiān)測

根據(jù)《東莞市供水行業(yè)水質(zhì)監(jiān)測工作方案》和《東莞市水功能區(qū)水質(zhì)監(jiān)測與評(píng)價(jià)工作指引》確定東莞市年度水質(zhì)監(jiān)測方案。東莞市區(qū)域內(nèi)的供水水源主要包括：東江、東深供水、水庫等，共設(shè)水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)86個(gè)，監(jiān)測類型分為日常監(jiān)測(1次/月)、多項(xiàng)監(jiān)測(1次/月)和全項(xiàng)監(jiān)測(1次/年)。其中日常監(jiān)測9項(xiàng)包括渾濁度、色度、臭和味、肉眼可見物、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、pH、總磷、總氮。多項(xiàng)監(jiān)測29項(xiàng)包括水溫、pH、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量、五日生化需氧量、氨氮、總磷、總氮、銅、鋅、氟化物、硒、砷、汞、鎘、鉻(六價(jià))、鉛、氰化物、揮發(fā)酚、石油類、陰離子表面活性劑、硫化物、糞大腸菌群、硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽、鐵、錳。全項(xiàng)監(jiān)測109項(xiàng)，執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)[3]中表1、表2、表3。

1.2 供水系統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測

供水系統(tǒng)主要包括給水廠、管網(wǎng)及二次供水等，其中給水廠分為市級(jí)、鎮(zhèn)級(jí)和村級(jí)三類，共設(shè)66個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，監(jiān)測類型及頻率同上述水源監(jiān)測，監(jiān)測項(xiàng)目執(zhí)行《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749—2006)[4]中指標(biāo)。主干供水管網(wǎng)共設(shè)水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)197個(gè)，監(jiān)測類型主要為日常監(jiān)測，監(jiān)測項(xiàng)目包括：總大腸菌群、菌落總數(shù)、色度、渾濁度、臭和味、肉眼可見物、pH、耗氧量、氯氣及游離氯制劑(游離氯)/二氧化氯。為了加強(qiáng)東莞市二次供水水質(zhì)監(jiān)管，二次供水共設(shè)監(jiān)測點(diǎn)821個(gè)，其監(jiān)測類型為日常監(jiān)測(1次/月)，監(jiān)測項(xiàng)目共9項(xiàng)。

2 水質(zhì)評(píng)價(jià)

地表水水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采用標(biāo)準(zhǔn)GB 3838—2002[3]，評(píng)價(jià)方法。采用單項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法(最差的項(xiàng)目賦全權(quán)，又稱“一票否決法”)確定地表水水質(zhì)類別，其中河流型地表水總氮不參與水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)[5]。東莞市每年4—9月為汛期，10月—次年3月為非汛期，按汛期、非汛期和年度平均分別統(tǒng)計(jì)，對(duì)于水源地水體以Ⅲ類地表水標(biāo)準(zhǔn)值為界限。

東江、東深以及水庫作為東莞市的水源，為了更好地對(duì)水源水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，按照集中式生活飲用水地表水源水域功能對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)(Ⅲ類)，采用水質(zhì)綜合污染指數(shù)法對(duì)其水質(zhì)污染程度進(jìn)行判別和評(píng)價(jià)[6]。綜合污染指數(shù)的計(jì)算是在單項(xiàng)污染指數(shù)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上加權(quán)計(jì)算得到的，見式(1)～式(2)：

Pi=Ci/Si

(1)

(2)

式中：Pi為單項(xiàng)污染指數(shù)；Ci為污染物實(shí)測濃度，mg/L；Si為相應(yīng)類別的標(biāo)準(zhǔn)值(評(píng)價(jià)對(duì)應(yīng)指標(biāo)為Ⅲ類)，mg/L；P為綜合污染指數(shù)；n為參與評(píng)價(jià)的項(xiàng)目數(shù)，個(gè)。

2.1 東江水質(zhì)評(píng)價(jià)

東江是東莞市主要水源，根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測方案對(duì)16個(gè)沿江水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行每月一次的多項(xiàng)監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果如圖1、圖2。結(jié)果表明：(1)水質(zhì)Ⅲ類以上的比例為69.34%，較2019年的監(jiān)測結(jié)果(46%)有大幅度提高。不考慮大腸菌群水質(zhì)Ⅲ類以上的比例為91.56%(2019年為73%)。(2)作為集中式生活飲用水水源地的29項(xiàng)達(dá)標(biāo)率為59.11%，高于往年監(jiān)測結(jié)果。(3)東江全年水質(zhì)綜合污染指數(shù)為0.48，較往年水質(zhì)有明顯改善，且非汛期水質(zhì)情況明顯好于汛期。汛期全年水質(zhì)綜合指數(shù)評(píng)價(jià)均合格，水體功能得到充分發(fā)揮，只有橋頭鎮(zhèn)第三水廠取水口和中堂鎮(zhèn)水廠取水口汛期綜合指數(shù)超過1.0的標(biāo)準(zhǔn)限值。(4)氨氮和高錳酸鹽作為東江關(guān)注的水質(zhì)指標(biāo)，其中氨氮平均值較2019年降低了46%，高錳酸鹽平均值比2019年 降低約5.6%。數(shù)據(jù)表明，2014—2020年東江總體氨氮和高錳酸鹽指數(shù)均呈降低趨勢(shì)。(5)經(jīng)分析，東江主要超標(biāo)污染物為：鐵、錳、糞大腸菌群、總磷等，主要是由于汛期降雨以及排澇帶入的點(diǎn)源、面源污染等引起。

圖1 東江沿江水質(zhì)基本項(xiàng)目分類統(tǒng)計(jì)情況

圖2 東江沿江水質(zhì)基本項(xiàng)目分類年度對(duì)比

2.2 東深水質(zhì)評(píng)價(jià)

東深供水工程為東莞市東部供水水源，結(jié)合監(jiān)測方案對(duì)2個(gè)東深水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)每月進(jìn)行一次多項(xiàng)監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果如圖3、圖4及表2。結(jié)果表明：(1)水質(zhì)Ⅲ類以上的比例為87.50%，高于2019年的監(jiān)測結(jié)果(70%)。(2)作為集中式生活飲用水水源地的29項(xiàng)達(dá)標(biāo)率為62.5%，高于2019年(52%)。(3)東深個(gè)別樣次糞大腸菌群、鐵、錳超標(biāo)較多，但是東深水質(zhì)綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果在汛期、非汛期均為合格，全年多項(xiàng)指標(biāo)值基本達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值，其水體功能不受到制約。(4)氨氮和高錳酸鹽作為東深關(guān)注的水質(zhì)指標(biāo)，各監(jiān)測點(diǎn)氨氮與高錳酸鹽指數(shù)平均值與2019年相比基本持平，但兩個(gè)項(xiàng)目最大值均比2019年最大值有所升高。

圖3 東深上下游水質(zhì)基本項(xiàng)目分類統(tǒng)計(jì)圖

圖4 東深水質(zhì)基本項(xiàng)目分類2019—2020年對(duì)比

表2 東深水質(zhì)綜合污染指數(shù)

2.3 水庫水質(zhì)評(píng)價(jià)

對(duì)東莞市57個(gè)水源地水庫每月進(jìn)行一次多項(xiàng)監(jiān)測(共31項(xiàng)，合計(jì)水樣684個(gè))，并按照地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行達(dá)標(biāo)與否評(píng)價(jià)。單項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果表明水質(zhì)Ⅲ類以上的比例為38.60%，與2019年相比有所降低，水庫水質(zhì)未見明顯改善，且達(dá)標(biāo)率仍較低。綜合污染指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果表明：(1)與2019年相比，重度污染的水庫基本消除，但水質(zhì)變差的水庫個(gè)數(shù)相比2019年增加了7個(gè)。(2)營 養(yǎng)化指標(biāo)(總氮、總磷)、有機(jī)物水質(zhì)指標(biāo)和鐵、錳等超標(biāo)問題仍然存在。2020年水庫富營養(yǎng)化問題較往年未得到明顯改善，水庫水質(zhì)仍需加強(qiáng)重視。(3)總氮、總磷、錳、鐵、BOD5、化學(xué)需氧量、糞大腸菌群、高錳酸鹽指數(shù)為主要污染物，除錳以外，其余污染物超標(biāo)率和最大超標(biāo)倍數(shù)均有所改善。綜上，水庫總體水質(zhì)較2019年有所惡化，應(yīng)持續(xù)加大整治力度，做好水源保護(hù)工作。

2.4 供水系統(tǒng)水質(zhì)評(píng)價(jià)

2.4.1 給水廠水質(zhì)評(píng)價(jià)

根據(jù)多年水質(zhì)監(jiān)測情況，選取渾濁度、pH、耗氧量和氨氮作為出廠水水質(zhì)關(guān)鍵控制指標(biāo)。監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示：(1)2020年給水廠出廠水共監(jiān)測水樣935個(gè)，總體水質(zhì)較好，與2019年相比樣品合格率有大幅提高。(2)出廠水超標(biāo)嚴(yán)重的主要為村級(jí)水廠，常規(guī)指標(biāo)中主要超標(biāo)項(xiàng)目為：渾濁度、氨氮、pH、鋁、總大腸菌群、菌落總數(shù)、一氯胺、三氯乙醛等。主要供水安全風(fēng)險(xiǎn)集中在細(xì)菌微生物指標(biāo)以及消毒副產(chǎn)物等，建議超標(biāo)水廠對(duì)處理工藝進(jìn)行升級(jí)改造，以保證供水安全。(3)出廠水關(guān)鍵指標(biāo)氨氮較2019年無明顯變化，渾濁度降低25%，pH升高0.8%，耗氧量升高10.1%(耗氧量年均值由0.69 mg/L升至0.76 mg/L)。由于目前東莞市大部分水廠處理工藝為常規(guī)處理，對(duì)于有機(jī)物處理能力有限，因此當(dāng)水源有機(jī)物增加時(shí)，出廠水有機(jī)物也隨之增加。(4)東莞市三類給水廠出廠水關(guān)鍵控制指標(biāo)比較結(jié)果如表3，均滿足標(biāo)準(zhǔn)GB 5749—2006。由表看出，市級(jí)水廠水質(zhì)情況最好，鎮(zhèn)級(jí)次之，村級(jí)略差。

2.4.2 管網(wǎng)水質(zhì)評(píng)價(jià)

出廠水經(jīng)過管網(wǎng)輸送至用戶龍頭，水質(zhì)指標(biāo)發(fā)生變化的項(xiàng)目主要為：渾濁度、微生物指標(biāo)、氯氣及游離氯制劑、耗氧量等，因此將這四項(xiàng)指標(biāo)作為管網(wǎng)水關(guān)鍵控制指標(biāo)(歷年控制指標(biāo)對(duì)比如表4)。對(duì)東莞市197個(gè)管網(wǎng)水監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行2082個(gè)水樣水質(zhì)監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果表明：(1)與2019年相比，2020年關(guān)鍵水質(zhì)指標(biāo)除總大腸菌群達(dá)標(biāo)率略有升高外，渾濁度和余氯均有所改善，特別是渾濁度降低了21%。這主要是由于部分村級(jí)水廠的關(guān)停，使管網(wǎng)水的水質(zhì)也得到相應(yīng)改善。(2)管網(wǎng)水共4個(gè)監(jiān)測項(xiàng)次不達(dá)標(biāo)，不合格指標(biāo)主要包括：渾濁度(不合格22樣次)、菌落總數(shù)(不合格4樣次)、總大腸菌群(不合格11樣次)、pH(不合格7次)。與出廠水監(jiān)測情況對(duì)比分析可知，造成管網(wǎng)水質(zhì)超標(biāo)的原因主要是管網(wǎng)二次污染，從而引起微生物、濁度等指標(biāo)超標(biāo)。

表3 東莞市2020年三類水廠出廠水關(guān)鍵控制指標(biāo)比較

表4 東莞市管網(wǎng)水關(guān)鍵控制指標(biāo)2013—2020年對(duì)比

2.4.3 二次供水水質(zhì)評(píng)價(jià)

2020年共檢測二次供水水樣824個(gè)，其中共161個(gè)檢測樣品不達(dá)標(biāo)，綜合合格率97.20%；樣品合格率80.46%，與2019 年的監(jiān)測結(jié)果幾乎一致。不合格指標(biāo)主要包括：渾濁度(不合格17樣次)、色度(不合格1樣次)、菌落總數(shù)(不合格43樣次)、總大腸菌群(不合格44樣次)、肉眼可見物(不合格5樣次)，以及氯氣及游離氯制劑(不合格95樣次)、pH(不合格3樣次)。由于檢測數(shù)量相比2019年增長了1.79倍，不合格樣次相應(yīng)增加?？梢钥闯?，二次供水主要問題是消毒劑耗盡，細(xì)菌微生物以及濁度二次污染等。建議二次供水企業(yè)加強(qiáng)管理，做好二次供水設(shè)施消毒和定期維護(hù)清理等工作。

3 水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與建議

根據(jù)前述水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)和評(píng)價(jià)結(jié)果可知，東莞市目前的水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)主要集中在水源水質(zhì)污染，以及管網(wǎng)、二次供水引起的次生污染兩個(gè)方面。

3.1 水源水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對(duì)措施

結(jié)合水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出，東莞市水源水質(zhì)與2019年相比有一定改善，但整體情況仍不容樂觀：(1)汛期中滿足Ⅲ類水質(zhì)以上的比例有所提高，但24項(xiàng)達(dá)標(biāo)的比例均較低(東江為50.0%，東深為83.3%，水庫為34.0%)。(2)29項(xiàng)達(dá)標(biāo)率(東江為33.0%，東深為50.0%，水庫為30.0%)東江和東深汛期水質(zhì)大幅度提高，水庫水質(zhì)有所降低。(3)水源水質(zhì)汛期比非汛期的水質(zhì)更差，主要是由于水源地周邊排污、排澇導(dǎo)致水質(zhì)惡化。經(jīng)調(diào)查，東江水源地排污25處，包括萬江區(qū)借用水閘及排污口9處，掛影洲圍借用水閘6座排污及2處排污口，以及石碣5處排污口、石龍3處排污口。各排污口均為工業(yè)和生物污水排出。除此之外，仍有湖庫型水源地排污口共計(jì)23個(gè)。同時(shí)，由于東莞境內(nèi)河網(wǎng)密布，地勢(shì)平坦，當(dāng)降雨量過多無法排出或排出不及時(shí)易發(fā)生內(nèi)澇，排澇過程造成的河流氨氮含量超標(biāo)的時(shí)間通常大于8 h，從而對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生不利影響。

為解決以上水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，建議采取以下應(yīng)對(duì)措施：(1)加快備用水源建設(shè)。針對(duì)東莞市供水系統(tǒng)水源單一、安全性差的特點(diǎn)，可建設(shè)東江與水庫聯(lián)網(wǎng)工程、西水東調(diào)工程以及新建備用水源工程等。(2)實(shí)施排澇排污控制措施。建立“水庫蓄水+河道堤防泄洪、防洪相結(jié)合+閘排與泵排相結(jié)合”的防洪排澇體系。(3)創(chuàng)新應(yīng)急水處理技術(shù)。針對(duì)重金屬和有機(jī)物突發(fā)水污染情況進(jìn)行應(yīng)急水處理技術(shù)攻關(guān)，主要包括：活性炭吸附技術(shù)、化學(xué)沉淀技術(shù)和化學(xué)氧化技術(shù)等。

3.2 管網(wǎng)及二次供水水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對(duì)措施

造成管網(wǎng)水質(zhì)惡化的主要因素為細(xì)菌繁殖，主要由管內(nèi)可同化有機(jī)物(AOC)及生物可用溶解性有機(jī)物(BDOC)的沉積導(dǎo)致，同時(shí)消毒劑余量不足或失效，以及管道安裝不合理等亦會(huì)導(dǎo)致細(xì)菌滋生。水質(zhì)發(fā)黃、水壓不足等問題的投訴多為二次供水，主要是因?yàn)楣┧O(shè)施沒能及時(shí)清洗消毒和維護(hù)不善，引起的次生水質(zhì)污染會(huì)直接影響到居民的身體健康。針對(duì)上述問題，建議應(yīng)對(duì)措施如下：(1)采取最佳品種藥劑投入以穩(wěn)定出廠水水質(zhì)。(2)開展管網(wǎng)改造工程，重點(diǎn)對(duì)使用年限長、未做內(nèi)防腐的金屬市政管道、小區(qū)金屬管道等進(jìn)行病險(xiǎn)改造。(3)切實(shí)保障管網(wǎng)水質(zhì)改善相關(guān)技術(shù)措施的落實(shí)，如保障沖洗消毒、管網(wǎng)死頭放水和定期清理、保持最低量的余氯等。(4)加強(qiáng)水源保護(hù)，同時(shí)強(qiáng)化水廠對(duì)有機(jī)物的去除工藝，例如增加預(yù)處理、強(qiáng)化常規(guī)處理以及深度處理等工藝單元。

4 結(jié) 語

(1) 監(jiān)測表明2020年東江水質(zhì)和東深水質(zhì)有大幅好轉(zhuǎn)，水庫水質(zhì)略有降低。

(2) 全市水廠出廠水、主干管網(wǎng)水綜合合格率、樣品合格率均有所提升，二次供水合格率較往年基本持平。

(3) 水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)主要集中在水源水質(zhì)污染，以及管網(wǎng)、二次供水引起的次生污染兩方面。通過實(shí)施相關(guān)水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施，可進(jìn)一步改善區(qū)域水質(zhì)，確保居民供水安全。