高新技术为山东饮用水安全保障筑牢“安全坝” 国家水专项“南水北调山东受水区饮用水安全保障技术研究与综合示范”课题侧记

□邵筱琳

核心提示

山东省是我国北方地区缺水大省，引黄工程的实施极大缓解了山东的缺水状况，但受引水指标的影响山东缺水问题没有得到根本性解决。作为南水北调东线工程的用水大省，大家都在憧憬着在家中尝尝南方水泡出的龙井，究竟是什么味道。而奔腾千里而来的南水北调水也着实不负众望，自２０１３年通水以来，４年多共累计向山东调引长江水２０亿立方米，相当于１５４０个大明湖水量，有效缓解了胶东干旱、社会生产和居民用水等问题，也为省会济南的生态生活用水提供了有效补充，全省４０００万人从中受益。

但是，南水北调东线工程采用的是明渠调水的方式，是梯级泵站群、调蓄湖泊、水库、穿黄河枢纽工程、沿线河道、新建渠道串联而成的开放性调水工程。经各地明渠河道与当地湖库水、引黄水、河水、地下水掺混，南水北调长江水的污染特性及水质稳定性发生显著变化，导致受水区城镇供水系统水质问题和安全风险不明确；同时对于习惯了现有水源的供水系统来说，目前的工艺设施大多无法适应这种多水源掺混后的复合污染状况。因此，山东省城市供水行业面临较大的管理和技术挑战，饮用水安全保障的形势骤然严峻起来。

上述复杂的技术问题，同时也是长期困扰供水行业发展的共性难题。在住建部水专项办和饮用水主题专家组大力支持下，“十二五”国家科技重大专项“南水北调受水区饮用水安全”项目成功落地山东。山东省（济南）供排水监测中心作为全国及山东省水质监测科研机构的“排头兵”，以“护一城净水造一方福祉”的担当精神，于２０１２年牵头承担了国家水专项“南水北调山东受水区饮用水安全保障技术研究与综合示范”课题（２０１２ＺＸ０７４０４－００３）。该中心联合中国城市规划设计研究院、哈尔滨工业大学、北京工业大学、山东建筑大学、山东省水利科学研究院等科研院所与济南水务集团有限公司等１６家供水企业组成重量级“产学研用”技术联盟，经过５年的技术攻关和示范建设，重点突破了水质监测评估、水源调配调度和水厂深度净化等多项关键集成技术，为南水北调水质保驾护航；山东省住房和城乡建设厅成立了水专项实施管理办公室，有关厅领导担任课题负责人，济南、东营等１３个受水城市供水主管部门作为地方行政责任单位，专门负责示范工程建设和运行实施的组织管理工作，水专项成果实现了工程化应用及省域推广，提升了山东受水区的饮用水质量和用水安全保障水平，取得了良好的社会效益和经济效益。

多水源切换

带来水源配置新挑战

虽然山东省位于东部沿海，但是人均水资源占有量仅为全国水平的１／６，与世界上最缺水的以色列相当。长江水的到来，在理论上可以有效缓解山东省水资源短缺的问题。但是沿程供水需求量大点多面广，加之多水源调蓄湖库水质复杂多变，水源科学配置难度较大；更为严重的是，如果水源没有得到科学配置，所带来的水质风险将很有可能引发供水系统全流程出现问题的“多米诺骨牌”效应。所以，如何对受水区水源水质水量进行联合调度及优化配置成为首个技术难题。

为此，“南水北调山东”课题组自２０１３年起，在南水北调东线沿线选取了６４个关键点位，开展了历时４年的跟踪监测。为精准快速地找到水质问题，他们研发了基于固相萃取—高分辨质谱技术的７大类４１种新兴污染物的高通量标准化检测方法；优化了饮用水水质毒性综合评估技术，确定了重金属等５０余项水质指标的预警阈值；开发了山东受水区水源综合水质指数评价模型，实现了４个层次２６项参数的综合评价；通过东线受水区６４个监测点１１３项特征指标１２个批次的深层次解析，明确了受水区不同类型水源的特征污染物及供水系统主要水质风险。

在此基础上，课题组研发了基于总量控制、优水优用和空间均衡原则的多维度受水城市水源优化配置技术，并建立了南水北调山东受水区水量水质联合调度系统。在该系统的支持下，受水区干线实现了１２项水质关键参数的在线监测及重点区域的可视化、数字化管理，调水沿线分水口门可根据水量水质实现科学优化联合调度，最大限度地避免了调水的盲目性和水源水质风险。

据介绍，目前，山东省１３个受水城市的供水主管部门都有一份水源优化配置方案，上面详尽地分析了该城市的需水量及南水北调水源定位。这是课题组在充分调研、分析、建模基础上为各个城市量身打造的“处方”，受到各地的广泛好评。

饮用水全流程

安全保障技术的创新与突破

每年夏秋之交，济南市民对于自来水中嗅味的投诉都会开始增多。这是因为每到这个季节，水体富营养化导致藻类疯长从而产生嗅味。虽然地表水厂出水均符合国家生活饮用水卫生标准，这种嗅味无毒无害，但对于喝惯泉水的济南市民来说，这种自来水的味道着实不能让人满意。但是最近几年，这一现象得到较大改善。

这是因为针对南水北调水进入济南、多水源切换可能给供水厂工艺带来的冲击，课题组通过无数次小试试验、中试验证和水厂示范运行研究，已经对水厂完成了处理工艺升级改造——在原来常规处理工艺设施基础上，采用多级屏障的深度处理工艺组合，形成了国家水专项标志性成果的典型案例之一。

实际上，通过“南水北调山东”课题，许多国际先进的“高大上”水处理技术，如浮沉／浮滤协同除污染技术、南水北调水溴酸盐生成机制及其控制技术、基于ＵＶ／Ｈ２Ｏ２高级氧化的嗅味控制技术、活性炭／超滤组合工艺及膜污染控制技术、基于超滤—纳滤／反渗透双膜法的无机盐的强化去除技术等等，经过科研人员的适配性研究和集成技术研究，已经成功应用到水厂的工艺改造中，大幅提升了我们的饮水品质。

“比如针对溴酸盐控制问题，这是长江水与受水区不同类型水源掺混后带来的一个新问题，这个问题在全国范围内都具有典型性，并且在我们的研究之前，还没有很好的处理工艺或者应用案例。就此，课题组研究提出了臭氧化过程溴酸盐生成控制技术及工艺参数，溴酸盐生成量得到大幅消减和有效控制。”课题技术负责人、中心主任贾瑞宝博士介绍说，这项技术支撑了济南凤凰路水厂和胜利油田耿井水厂二期示范工程建设，有效解决了南水北调供水后这一关键性“卡脖子”技术难题。

不仅是城市，乡镇也因此而受惠。商河县逯家村是课题组示范建设的５处管网龙头水达标示范区其中之一。像山东省的许多典型村镇一样，这里也存在城乡供水管网输水距离长、老百姓用水量少导致的管网水浊度、微生物不达标等问题。课题组在进行实地调研、水质监测和科研试验后，在这里示范建设了超滤—无负压二次供水设备设施。改造后，经过第三方监测结果表明，龙头水综合达标率达到９５％以上，这里的二次供水水质明显提升，整个管网运行稳定且水质良好。

集成技术的工程化应用

及省域推广

省内鲁西南地区是南水北调东线工程的直接受惠地区之一。原先这一地区的水源只有地下水，硬度较高。简单来说就是水中所溶的矿物质成分多，虽然不对健康造成直接危害，但是口感较差，而且会给生活带来好多麻烦，比如用水器具上结水垢、肥皂和清洁剂的洗涤效率减低等。在课题组研究成果指导下，对当地以南水北调水为水源的新建水厂提出了可行的处理工艺方案和水源水质保障措施，建成后将帮助居民喝上放心水。

像这样纳入课题组技术支撑的示范（依托）工程水厂在全省有２１座，此外，全省还有１８座水厂采用了他们的核心技术成果，总制水规模达到２９０余万ｍ３／ｄ，受益人口１６００余万，带动工程投资５０余亿元。

就课题组而言，包括所有合作单位在内的技术创新能力得到了进一步提升。依托国家水专项“政产学研用”技术联盟，累计发表论文９６篇，授权发明专利１１项、实用新型专利９项；培养博士、硕士２５名；先后举办４期饮用水安全保障技术高级研修班、水专项成果培训班、城市供水监测预警技术培训班等，累计培养专业技术人员１２００余名。

更重要的是，课题组还将自己的研究成果总结凝练并编制发布了《水库型水源给水厂工艺改造技术导则》等１２部地方标准，支撑了６部地方政府规范性文件的发布实施。“标准是由科研成果和实践经验转化的规范性文件，真正可以为一线的生产、管理提供参考和借鉴，是最广泛的推广应用。”贾瑞宝这样说。

?住建部水专项办专家组及省住建厅领导现场检查示范工程建设情况

?课题组成员研讨技术问题

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