在 中，山東省城市供排水水質監測中心主任賈瑞寶介紹了“黃河下游地區缺水城市高品質供水技術體系構建與應用”。報告在對黃河流域水資源賦存現狀及重點城市水質問題系統分析的基礎上，以黃河下游地區嚴重缺水型城市--濟南市為例，探討了多水源聯合調蓄條件下高品質供水技術方案優化與全流程水質管控對策，分享“泉水直飲”工程試點建設情況。

賈瑞寶

本文根據嘉賓發言內容整理。已經由專家本人審閱。

黃河流域水資源及水質現狀

水資源總體情況

黃河流域橫跨9個省區，擁有13條主要支流，是一條典型的資源型缺水河流，全河多年年均天然徑流量580億m3，僅占全國河川徑流總量的2%，人均占有量僅為全國平均水平的27%。

水源地分布情況

根據水利部《黃河流域重要飲用水水源地名錄》，流域內共有118個集中式水源地，其中71個為地表水水源地（年許可取水量2000萬m3以上或設計供水人口20萬以上），47個為地下水水源地（年許可取水量1000萬m3以上或設計供水人口20萬以上）。在黃河流經的9個省區中，除省會城市西寧、鄭州及四川省部分地區外，其他重點城市主要依賴黃河水作為水源。

主要城市供水情況

西寧、濟南等8座省會城市都屬于缺水城市，人均水資源量僅為全國平均水平的1/12至1/3，水資源匱乏是北方缺水地區，特別是黃河流域面臨的一個主要問題，尤其在下游地區更為突出。隨著南水北調東線工程的水資源進入山東省及黃河下游地區，引江水也成為該區域的重要供水水源。

流域重點工業分布情況

黃河流域的主要工業布局涵蓋了石化、煤化工以及鋼鐵等多個領域，其中煤化工行業產能占據了全國總量的約80%。此外，化工金屬（包括黑色金屬和有色金屬）工業的污染源共計279個，其中重大污染源有28個。這些工業企業的密集分布是導致黃河流域水污染問題的重要因素，也是環境新污染物潛在的風險源。

流域水環境質量

近年來，由于國家高度重視環境污染治理工作，無論是黃河干流還是支流，流域水環境水質均呈現逐步改善趨勢。總體而言，黃河流域引黃調蓄水源具有“高氮低磷”的特點，而南水北調東線的水質則呈現“低氮高磷”的特性，這兩種水源混合調蓄使用，更容易引發水體富營養化。此外，像抗生素、農藥和全氟化合物這些新污染物也在不斷被檢出。

黃河下游地區水源污染特性特征解析

在黃河下游嚴重缺水地區，同時使用多種水源，包括引黃水、南水北調水、本地河庫水以及地下水。此外，在沿海地區，淡化海水也作為一種重要的補充水源。這些不同來源、不同類型的水源通過科學調配，實現了多水源聯合供水，但同時也讓供水污染風險更加復雜多變。

由于水資源短缺問題，需要充分利用和新建更多的條渠設施、湖庫閘壩進行蓄水，實現多水源的混合利用。但因時空變化形成的藻類繁殖和富營養化問題更加突出，小分子有機物以及新污染物的問題也更加嚴重，由此引發的供水水質問題與南方等其他地區有所不同。同時，受區域性水文地質條件和工業源排放影響，北方部分城鎮地下水源長期存在高硬度、鹵代烴污染和放射性沾染等特殊水質問題。

上圖展示了2007年~2024年這10多年間黃河下游城市典型湖庫水源中的總氮、總磷和葉綠素a的變化情況。其中，本地引黃水庫（鵲山湖庫）、本地水庫（臥虎山水庫）和引江水庫（東湖水庫）的數據表明，黃河水經過預沉調蓄處理，南水北調的水經過濕地凈化后，污染物指標有所下降。然而，本地水庫由面源污染等原因，水源污染問題也較為嚴重。這一現象與傳統認知有所不同，顯示出當前水質問題復雜性和綜合治理的必要性。

此外，高錳酸鹽指數和氨氮的數據變化也呈現出類似的規律。這為我們下一步構建以“水質保障”為導向的水源調配模式提供了重要依據。

為了實現高品質供水，首先需要確保供水水源優質和輸配管網可靠。2018年參加在日本舉辦的國際水協會技術交流時，我們了解到東京都的供水系統全程采用優質的不銹鋼管道和精準的監控系統，這是筆巨大的經費投入，需要理念更新和政策引導。考慮到我國現實情況，我們目前應優先做好水源調配工作，實現水資源合理配置、優水優用。另外，在水廠環節，采取相應針對性工藝技術高效去除特征污染物。

※無機鹽離子

無機鹽方面，除了硫酸鹽和氯化物，我們還需要關注溴離子。下圖中的右下角圖顯示，本地水中溴離子含量并不高，但黃河來水、東線來水源中溴離子濃度偏高，約為0.15~0.5mg/L（圖中分別以紅色、綠色標示）。此外，南水北調東線的水源并非直接來自長江，而是經過蘇北運河及南四湖、東平湖等九級泵站提升而來。據水文地質專家介紹，受限于南四湖地區地質條件、工業排放和面源污染，水體無機鹽含量較高，尤其是溴離子。這種水源條件下，如果在這些地區水廠實施深度處理提標建設時，就要高度重視臭氧活性炭工藝帶來的溴酸鹽副產物問題。

※藻類污染

關于藻類問題，正如剛才所述，我們特別關注那些產嗅藻和致嗅物質。在南水北調受水區以及黃河引黃供水區域，我們團隊設立了22個水質監測點位，自十一五國家“水專項”實施以來，進行了長期的專項識別檢測與跟蹤評估，取得了初步的階段性研究成果，同時也明確了藻類優勢種群和主要的致嗅藻。

※嗅味物質

關于嗅味物質問題，無論是豐水期還是枯水期，目前已成為“常態化”存在的現象，并非僅限于某個季節或幾個月時間內能夠檢出。實際上，像二甲基異莰醇、土臭素等嗅味物質基本上常年都能檢出，異佛爾酮、醚類和醛類嗅味物質等檢出率也比較高。此外，農藥類物質，例如阿特拉津，也能在常年檢測中被發現。因此，嗅味污染問題實際上相當復雜。

※農藥

通過高分辨質譜篩查，我們共檢測出130多種農藥及其代謝產物，值得注意的是脫乙基莠去津的檢出率高達100%，在山西運城和山東泰安兩地檢測到的濃度最高。

※全氟化合物

關于全氟化合物檢出情況，PFOA的檢出率為100%。總體而言，經過濕地和預沉處理后，其濃度比長江水中的含量低約10 ng/L。

多水源調蓄供水系統特征污染物的協同控制

在多水源調蓄供水條件下，針對常規污染物與典型新污染物復合并存問題，我們如何制定相應的工藝技術對策和解決方案，并在水廠提標建設過程中加以應用？

強化除藻、高級氧化、雙膜法，這是我們在國家“水專項”項目研究中不斷總結并優化的幾種關鍵技術。其核心目標是在實現對常規污染物精準控制的同時，對共存的典型新污染物進行協同處理。然而，要真正實現這一目標，難度依然相當大。

我重點介紹兩種高級氧化技術：臭氧高級氧化和紫外高級氧化。這兩種技術旨在替代傳統的臭氧氧化方法。通過采用高級氧化技術，并結合后續的生物活性炭處理，我們團隊提出了針對湖庫水源水質特征的7種工藝組合解決方案。

※臭氧高級氧化

在過去的“十一五”水專項研究中，我們曾采用“臭氧+雙氧水”的方法來解決溴酸鹽問題。然而，臭氧與雙氧水耦合生成羥基自由基，其作用不僅限于抑制溴酸鹽，還能顯著提升對難降解有機物的氧化能力；隨后結合生物活性炭吸附/降解功能，可更好地實現臭氧高級氧化深度凈化效果。這種組合技術對于應對復雜多變的嗅味物質而言，也是一種高效可行的“升級版”飲用水深度處理技術方案。

總結近年來的研究成果，團隊形成了基于臭氧、紫外線和雙氧水的四種不同類型的技術組合方式。相比常規的臭氧氧化技術，這種全新的組合模式提供了更加多樣化的深度處理工藝選擇。

※紫外高級氧化

據文獻報道，目前絕大多數的研究成果都是在實驗室純水模擬條件下取得的，缺乏實際水源條件下背景基質影響機制與工程化應用驗證等方面的實用性研究成果。為了更貼近實際情況，團隊開展了針對不同復雜水源條件的試驗研究方案設計，具體探討了幾種紫外高級氧化過程中的作用機理、影響因素以及效能評估等關鍵技術內容。

以下這張圖總結了三種紫外-雙氧水高級氧化方案，不同方案的差異性表現在剩余雙氧水的淬滅模式。

第一種方案是采用游離氯，利用水廠加氯設備設施系統，通過游離氯淬滅未反應的雙氧水，這是一種經濟可行的嗅味物質應急處理方案。

第二種方案是采用粗顆粒活性炭，炭罐或炭池濾速可設計為20m/h，主要用于去除未反應的大約70%~80%的雙氧水。

第三種方案是替代傳統的臭氧活性炭工藝，采用紫外雙氧水與生物活性炭聯用，以取代傳統的臭氧-生物活性炭工藝。

需要指出的是，這幾種工藝方案在黃河下游地區的水廠均已建成相應的示范工程。

團隊研究搭建了一套中試實驗裝置，該裝置建于濟南鵲華水廠“水專項”中試基地，至今已運行了近20年。借助國家“水專項”、長江黃河重點研發計劃和山東省重點研發計劃等課題實施，團隊在黃河下游地區成功開發了強化常規處理、高級氧化以及膜法過濾等成套組合工藝，并在山東省建成39座示范/依托工程水廠。

關于全流程風險控制的未來技術發展方向，行業重點關注的另一研究方向是如何將陶瓷膜/高級氧化技術與短流程工藝耦合聯用，這無疑也是我們團隊未來課題研究的主要方向。

高品質供水探索實踐——“泉水直飲”

眾所周知，濟南市被譽為“泉城”。目前，外調水占比高達90%，而以趵突泉為首的四大泉系名泉總數約為950處。多年來，泉水平均噴涌量約為14萬m3/d。因此，如何充分利用這些噴涌而出的泉水成為一個值得思考的重要課題。

濟南的泉水富含鍶、硅等礦物質，然而隨著城市建設的快速發展，地下水存在不同程度的微生物污染風險，因此不建議直接飲用。如何讓泉水既具觀賞價值又可安全飲用，成為當前市民的一大需求。但據了解，當前階段濟南居民更關心的是良好口感，尤其是泡茶或飲用時水質的純凈度以及無異味。

如上圖所示，該表格是我們依據WHO標準對幾項指標進行的對比。濟南泉水中的主要離子成分總體上符合WHO的推薦范圍，無論是總溶解固體（TDS）還是鈣鎂離子含量，均處于該標準的允許范圍內。這一成果得益于政府自2017年至今持續推進的泉水直飲工程，旨在滿足市民對優質泉水的需求。

預計到2025年，政府工作報告中將提出實現35萬戶、共計100萬人口直接飲用泉水的目標。

建設模式：在小區、公共場所等合適的區域通過建設水源井，采取300-600米以下優質地下水，通過水處理設施處理后，通過獨立的供水設施供給用戶。

在泉水直飲工程相關政策支持方面，分新建小區和既有小區兩種方實施方案：

（1）新建小區：泉水直飲工程納入基礎設施配套范圍，與項目主體和水電氣暖等基礎設施同步設計施工并投入使用；

（2）既有小區：按照“區級申報、市級統籌、合理配建、有序實施”的思路，明確相關程序，有序推進各項工作；既有小區泉水直飲設施配套占用小區用地和公共空間的，需經2/3以上業主同意。

供給方式：由供水企業采用市場化方式實施項目建設、運營和管理。泉水直飲工程分為管道入戶式和集中式供水兩大類。

管道入戶式：在小區內敷設專用飲用水管道，供用戶直接飲用。

集中式供水：大罐式集中供水模式和終端機集中供水模式。

凈化工藝：泉水直飲主要工藝為“超濾-納濾”雙膜法、“臭氧和紫外線”協同消毒技術。

泉水直飲凈化工藝

泉水直飲工程現場圖

在實際運行過程中，納濾產水是主要產物。進一步分析納濾產水，其水質已非常接近反滲透產水。

經過納濾處理后，硅的保留率約為50%，這是因為硅以一價離子形態存在；而鍶則幾乎被完全去除，二價離子如鍶、鈣和鎂顯著降低，電導率降至幾十μS/cm，這樣的水質非常適合泡茶。然而，微量元素也隨之流失了。目前，相關技術已經標準化，并應用于一些工程項目中。

關于“泉水直飲”的問題，目前正在積極推進由政府主導的實施方案。然而，關于下一步的整體推進模式及遇到一些具體問題，尚需要進行更為深入廣泛的討論。

最后，還要特別感謝多年來國家“水專項”以及“長江黃河”重點研發計劃對我們團隊的鼎力支持。

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編輯整理：《凈 水技術》編輯 孫麗華

排版：《凈水技術》編輯 李濱妤

審核：《凈水技術》社長/執行主編 阮辰旼

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