張曉健談無錫市自來水事件的應急處理技術

　　自從哈爾濱水污染事件發生之后，全國多個城市的飲用水水源相繼發生各種各樣的突發事件，清華大學的張曉健教授作為建設部的專家組的成員轉戰各個城市。這次無錫太湖的污染事件，張教授又作為專家組組長奔赴無錫，在第一線解決水質問題，盡快恢復了無錫的供水，在這次中國水網舉辦的“2007水業高級技術論壇”上，他為與會代表詳細介紹了無錫市自來水事件的應急處理技術。以下根據張曉健教授在大會上的發言整理（未經本人審核）。

　　對這次無錫發生的問題，報紙的提法叫做“太湖水污染事件”。我們這里要談的實際上是無錫的自來水問題，我們把這個題目再縮小一點，叫做無錫自來水事件。

　　2007年5月28日的下午開始，無錫市的南泉水源地突然惡化，造成了自來水帶有嚴重的臭味，已經失去了除了消防和沖廁以外的全部使用功能。甚至不能洗臉也不能洗手，洗了手要臭2個小時。自來水裝在礦泉水瓶里面，聞一下之后，會有一種觸電感，讓人下意識地要一下子躲開，是惡臭，是非常臭。這個水已經基本喪失了全部的功能。所以，無錫市居民的生活飲水和洗漱的用水全都改成了桶裝水和瓶裝水。
　　但是無錫市并沒有停水，因為發現這個問題時，水已經都進了管線了，已經到了居民家里了。正因為這個水非常臭，所以不會造成誤飲，對身體的健康不會造成潛在的危害。而哈爾濱那年是硝基苯污染，硝基苯無色無味，某些街頭小販或一些小的飯館做飯可能就會使用這個水，可能對身體存在危害。但是無錫不存在這樣的問題，這個水的味道太臭了。
　　受污染的水是什么性狀呢？自來水的出廠水是黃綠色，淡黃色，太湖的水是發灰、發黑。這個惡臭的種類，實際上說嗅味，有各種各樣的，當時無錫的水的嗅味是什么呢？是惡臭，味道特別大。
　　自來水的嗅味等級是0~5級，一共分成6檔。0是沒有味道，1是敏感的人能感覺出來有一點味道，一般的人是感覺不出來的。2級就是基本都可以感覺出來了，3級是強烈的，4級是非常強烈，到5級是非常非常強烈。無錫當時就達到了5級，現場的工人最后用大于5級來定義，就仿佛劣5類的含義。
　　當時藻的濃度是6000萬~8000萬g/L。在污染之前，這個地方是2000萬~3000萬g/L。最高的時候是2.5億g/L。但是水面上只有少量的浮藻.。
　　COD達到15~20mg/L，氨氮是7~10mg/L，溶解氧是0。在線溶解氧儀每3分鐘記錄一次。根據溶解氧曲線可以看到26日0點還是正常的，到了28日溶解氧開始下降了，到了晚上又上來一點，后來就是0了。以后一直在波動，直到6月4日、5日以后，又逐漸恢復了，恢復到6~7mg/L左右。
　　根據受污染水的性狀，這個水源是受到了非常非常嚴重的污染，不是我們所理解的常規的污染，是突然一下水質就惡化了。
　　事件發生以后，29日、30日、31日，當地水廠采取了應對藻類水華的應急處理措施，即在取水口處同時投加粉末活性炭和高錳酸鉀，水廠內提高混凝劑和消毒劑氯的量。中橋和雪浪水廠都是一樣的工藝，都是機械反應加平流沉淀池，水廠加了氯和混凝劑還有W5除臭劑，除臭味。這個方法曾在石家莊用過。砂濾池前加了氯之后，濾后也加了，但是效果不顯著。
　　30日我接到了電話，去無錫解決這個問題。因為去無錫的航班只有中午和下午有，所以到了31日的下午4點，我和山東省水質檢測站的賈瑞寶主任、同方水務公司的戴日成總經理到了無錫市，第二天建設部城建司張悅副司長和王歡副處長也趕到了，還有中國城市規劃設計研究院的宋蘭合所長等7人協助當地解決這個問題。
　　首先要搞清這一次無錫事件自來水產生臭味的原因是什么，這是應對處理的關鍵問題。這一次無錫自來水臭味產生的原因極為特殊，當時的宣傳是說太湖藍藻水華造成的，但是根據我們看原水的水質和臭味的味道，還有它采取的應急除藻的措施，除臭效果不佳。所以到達無錫之后，我們初步判斷這一次導致無錫自來水臭味的物質，不是我們常見的藍藻水華時候的藻的代謝產物。一般情況下，藍藻爆發導致水產生嗅味的物質是一類致臭的含硫化合物。所以我們到達無錫之后看了一下這個水的味道和顏色，做出了初步的判斷，這一次應急處理的目標，不是傳統的除藻，而主要是除臭。
　　檢驗出的主要的化學物質是硫醇、硫醚類化合物、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、環己硫、環辛硫。還有β-環檸檬醛、己醛、辛醛、辛酮、環己酮。主要是醛類和酮類，除此之外還有吲哚，還有一種東西是吲哚的分解產物，還有酚和甲苯，這些含量都比較高，特別是酚的含量比較高。主要是全酮類和雜環類、芳香烴類。
　　這些東西主要的味道是由甲硫醇造成的，試驗完了以后，我們分別用純物質來配水，聞哪個味像，最后判斷甲硫醇這個物質是主要的產生物質。
　　硫醇、硫醚類化合物的氣味是什么特性呢？就是爛圓白菜味、爛洋蔥味、蒜臭味，還有臭膠鞋味。
　　甲硫醇感知的閾值是0.07個ppb，甲硫醚是3.0ppb，二甲二硫是2.2ppb，硫化氫0.41ppb，這些標準1993年惡臭的污染物的排放標準，是向大氣排放惡臭的氣體單位及垃圾堆放場的管理，以及建設項目管理。前面8項是物質，第4項就是甲硫醇、第5項是甲硫醚。這是垃圾堆放場的控制指標。那么這個硫醇、硫醚化合物的來源是哪里？是藻體細胞，有一種叫做二甲基磺基丙酯，厭氧就是甲硫醚，再厭氧就是甲硫醇，然后再厭氧就是硫化氫。再就是無機多硫化合物，就是環己硫和環辛硫，它甲基化，就是二甲基多硫醚，光解之后就是二甲基二硫。那么在厭氧的情況下會產生甲硫醇，甲硫醇好氧就會產生二甲基二硫醚。
　　這次無錫市太湖水的含硫化合物的可能來源，就是大量的藻渣在厭氧條件下產生的分解產物，但是不排除存在陸源污染的可能性。就是同樣含有蛋白質的工業廢水或者是生活污水，蛋白質里面兩種含硫的氨基酸，一種是甲硫氨酸（蛋氨酸），還有一種是半胱氨酸，它厭氧水解也生成甲硫醇。還有一個問題就是厭氧條件是怎么造成的，這一系列的問題很多，至于說確切的來源，目前還在研究之中，沒有形成最后的結論。
　　為什么我們說不排除陸源污染的可能性呢？因為我們看到吲哚、大量的分解產物還有酚、甲苯都不是藻的分解產物。吲哚是色氨酸分解產生的，而蛋白質含色氨酸。如果吲哚甲基化，就是糞臭素（糞便的臭味就是吲哚），所以這個東西怎么來的現在也沒有解釋清楚。
　　大量的藻渣，非常高非常高濃度的，在厭氧的條件下，才有可能形成這樣的產物。5月31日，這個污染團還在湖里，長1000米，南北寬800米。中心的CODMn50幾毫克/升，氨氮是20幾毫克/升。這個污染團是有游動性的，不是全湖的污染爆發，是這個污染團一到就臭。
　　下面講除臭應急處理技術的原理。含硫物質的特點很容易被氧化劑氧化分解，但是基本上不被活性炭吸附。這就是前期為什么投粉末性的活性炭效果不好的原因。但是另外一部分的產物總是要用活性炭吸附的，所以用綜合的氧化和活性炭的吸附，就可以除掉各種污染物質和臭味。
　　但是氧化劑在前，活性炭在后，因為后面的活性炭還要分解，可能參與的氧化劑的功能。如果加反了這個效果是不好的。專家組到達之后就開始試驗，從5月31日的晚上19：00開始，到6月1日的早上7：00，經過一晚上的燒杯試驗，取得了成功。使得這個水無色、無嗅，至少可以滿足生活用水的要求。
　　因此除臭的應急處理就是在取水口加高錳酸鉀，在輸水過程中氧化可氧化的致臭物質和污染物。這個基本是6~12小時，該氧化的就氧化掉了，在廠里面加粉末活性炭，不能氧化的就被吸附了，如果高錳酸鉀投多了，把高錳酸鉀也分解掉了。這個投加量要根據水質的情況確定。最后的費用是每噸水增加0.2~0.35元的費用。
　　另外加裝了一臺在線的ORP定位儀，來知道高錳酸鉀是不是加得夠量，是加多了還是加少了。
　　試驗做了3批方法就出來了，到3點的時候做條件試驗，4點的時候做確認試驗。所以早上5點水廠已經按新方案進行了。到6月1日下午基本上水廠出水就沒有味了，市區的水質開始好轉。到6月2日至6月5日全市的消防栓放水，讓這個臭味都出來。
　　之后發現運行不穩定，必須用ORP控制，即實時監測、科學指揮、動態調控、穩定運行、全面達標。我們看的這張照片，6月3日下午拍的，當時下午3點鐘正在向市領導匯報，說我們兩個水廠20幾個數據都合格了。這個時候取水口高錳酸鉀加3毫克/升，正在討論要不要減到2毫克/升？后來說污染團又來了，工人看到黑水團進了取水口，泵抽進來了，所以馬上從市里往取水口趕，20多公里，30分鐘趕到之后說污染團過去了。往里走，走到中間去一看，10分鐘前還是在8~10毫克/升，一下子掉到了0。市委和副市長也往取水口趕，到了之后污染團走了，我們正準備回去，但是走了還沒有一半，下一個污染團又來了。污染團的變化非常大，所以必須是動態調控。
　　大家關注的是毒理學的問題。無錫自來水公司一直在檢測藻毒素，這個指標比新國標要低得多，所以沒有問題。請了北京市監測站和上海監測站6月1日晚上中橋水廠出廠水的化驗結果為國家標準限值的1/4，6月5日已經檢測不出，所以藻毒素沒有問題。消毒副產物是國標的1/4以下。有機物含量綜合指標的耗氧量是穩定的。
　　但是有兩個項目有問題，第一個是錳，錳不穩定，有的時候超標。這個錳的標準是0.1毫克/升，這個標準是感官性狀，因為錳高了之后水是黃色的，毒理學的標準是0.5毫克/升，衛生部門按照感官性狀要求。為什么錳有問題？錳的形態很復雜，7價錳是高錳酸鉀，4價錳是二氧化錳沉淀，如果再往下走，在管道里面還原了就變成了2價錳，所以它就出不來了。所以高錳酸鉀的投加適量達標，過多是錳超標、會出紅水，如果太少，錳還是超標。所以不能加多，也不能加少，這樣用ORP來表示，最后得出結論大于590mV就有可能是加多了，小于400mV就是加少了。我們在6月5日的時候錳的合格率達到了90%以上。
　　最后是氨氮超標，標準是0.5毫克/升，我們是0.5~1毫克/升，但是衛生部門還是說超標了，還是說這個水不合格。我們強調氨氮不是毒理學的指標，只是反應水源污染的指示性的指標，這個指標說明水源確實是被污染了？所以后來衛生部門不強求氨氮的問題了。
　　因此，對于自來水水質的安全性評價，就是根據水源水的性質，消毒工藝的原理，全面檢測結果還有以往的數據，最后判斷出這個水質飲用是安全的。6月4日無錫市政府公告，經衛生部門連續檢測，無錫市的自來水達到國家的標準，實現正常供水，衷心感謝國家和政府部門的支持。
　　6月5日下午開始逐步減少高錳酸鉀投加量，到了6月6日就停了，應急除臭工藝就停了，恢復到之前。
　　本次事件的應急處理難度極大，無應急準備時間，水源水的污染原因與污染成分不明，污染成分復雜，水源水質變化快、幅度大。水廠現有凈水工藝仍為傳統工藝，設備和檢測能力不適應應急處理的動態調控要求，污染源的水質超標，另外沒有先例。
　　我們總結下來的成功的保障和經驗，首先有富有經驗、能打硬仗的應急處置專家隊伍，有一定的技術儲備，關鍵時刻發揮作用，技術儲備一個是松花江水污染事件以后，我們組織了全國的供水行業對于主要的污染物，都預先做了單項污染物突發事件的研究。
　　第二個是這種含硫的化合物污染不是第一次，我們去年在廣東東莞已經遇到了這個問題。東莞是沒有藻的，東莞不是太湖，是江，但是依然也會出這種含硫的化合物，所以我們預先都有試驗，所以有技術儲備。
　　第三是領導高度重視，企業全力以赴。
　　最后是得到的全國供水行業和高校的大力支持。特別值得一提的是同濟大學，在30日提出問題，立刻組織送水樣進行了測試和分析，對水樣摸清了第一手資料，還有北京自來水監測站和上海監測站還有東莞監測站都進行了監測，非常感謝！

　　提問：感謝張教授精彩的演講。我有兩個問題。首先想問一下，在活性炭投加改在廠里面投加，廠里面是哪一個環節里面投加？還有安裝ORP在線監測儀，是在哪個地方取水樣的？
　　張曉健：是在廠里面的反應池上加，等于就是水廠里面進廠就加了粉末活性炭，經過反應、沉淀過來。ORP是加在凈水廠的進水口。這個ORP是從污水廠拆下來的，因為當時根本來不及買。因為水廠有原來的流量計，所以在總屏幕上可以直接看這個數。根據水的變化和出水的錳離子的情況，很快就總結出規律。什么情況加多了，什么情況加少了。實際上在去水口最簡單的辦法是什么呢？比如說張素霞廠長說，10個瓶子加高錳酸鉀，半個小時看哪個沒色了，8毫克/升的那個半個小時之后就沒色了，給水處理高錳酸鉀一般就是加1毫克/升，我們試驗也是這么一步一步走上來的。
（中國水網）

編輯：全新麗