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一、饮用水源的选择

1. 规范要求（GB50013-2006）

1.1 水源选择前，必须进行水资源的勘察；

1.2 水源的选用应通过技术经济比较后综合考虑确定，并应符合下列要求：水体功能规划所规定的取水地段、可取水量充沛可靠、原水水质符合国家有关现行标准、与农业水利综合利用、取水输水净水设施安全经济与维护方便、具有施工条件；

1.3 用地下水作为供水水源时，应有确切的水文地质资料，取水量必须小于允许开采量，严禁盲目开采。地下水开采后，不引起水位持续下降、水质恶化及地面沉降；

1.4 用地表水作为城市供水水源时，其设计枯水流量的年保证率应根据城市规模和工业大户的重要性选定，宜采用90～97%。

1.5 确定水源、取水地点和取水量等，应取得有关部门同意。生活饮用水水源的卫生防护应符合有关现行有关标准、规范的规定。

2. 基本原则

2.1水量充足；

2.2水质良好；经过净化处理和加氯消毒后不直接饮用者，每100ml水样中总大肠菌群MPN值不应超过2000；水源水中的个别超标项目，经水处理的净化消毒后，必须符合饮用水卫生标准要求；

2.3便于防护；

2.4运行上的安全；

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中国饮用水水源的质量到底如何？在这里将中国指标和德国指标做一简单对比。

在中国，衡量饮用水水源质量的一个最重要的指标就是生化需氧量。按照中国目前的执行的2002年版国家标准地面水环境品质标准：


一类水的水质最好，生物需氧量为十五毫克／升；
二类水的水质其次，生化需氧量为十五毫克／升；
三类水还能够作为饮用水源，生化需氧量为二十毫克／升；
四类水不能作为饮用水源，生化需氧量为三十毫克／升；
五类水都不能作为农业灌溉用水，生化需氧量为四十毫克／升。
而德国的标准是，未受污染的河水中的生化需氧量为一至三毫克／升；河水中的生化需氧量为五毫克／升，则表明河水受到污染；河水中的生化需氧量超过十五毫克／升，则表明河水受到严重污染。而在中国，河水中的生化需氧量为十五毫克／升，还被认定是水质最好的一类水或者二类水。

德国污水处理场排放标准为：


一万至十万人口的污水污水处理设施的排放标准：生化需氧量为二十毫克／升；
大于十万人口的污水污水处理设施的排放标准：生化需氧量也为二十毫克／升。
德国污水处理场直接排放出来的水质，按照中国的标准，可以满足三类水的要求，可以作为饮用水源用。简单地说：中国饮用水水源的质量和德国污水处理场排放出来的水质差不多。

有人会说，中国不能和德国相比，一个是发达国家，一个是正在高速发展的国家。只要中国经济发展了，今后也会采取更严格的规范。其实，这种解释是错误的，因为在三十年前，那时中国的经济比德国更落后，差距更大，那时中国却执行和德国几乎相同的标准：

1988年版中国国家标准地面水环境品质标准：


一类水的水质最好，生化需氧量小于等于二毫克／升；
二类水的水质其次，生化需氧量大于二毫克／升，但小于等于五毫克／升；
三类水：生化需氧量大于五毫克／升，但小于等于八毫克／升；
四类水：生化需氧量大于八毫克／升，但小于等于十五毫克／升；另类水：生化需氧量大于十五毫克／升。
"民以食为天"这句话是春秋时期的政治家、军事家和经济管理家管仲说的。后来有人在"民以食为天"后面加上了"食以水为先"，来强调水对于生命和人体健康的重要意义。

中国想要实现和谐的小康社会，没有好的饮用水是不行的，没有好的饮用水源更是不行的。

非常感谢楼主提供的宝贵资料

饮用 水 生 物稳定性是指在没有消毒剂的情况下，饮用水中可生物降解营养物质支持异养细菌生长的能力。饮用水生物稳定性高，则表明水中细菌生长所需的营养物含量低，细菌不易在其中生长;反之，饮用水生物稳定性低，则表明水中细菌生长所需的营养物含量高，细菌容易在其中生长。大多数情况下给水管网中影响异养细菌生长的营养因素是有机物的含量，因此研究饮用水中可生物降解有机物对其生物稳定性的影响就显得十分必要。
饮用水中有机物分类
由于 饮 用 水中有机物种类繁多，理化性质复杂，每种物质含量很小，所以想准确测定每一种有机物及含量几乎是不可能的。目前一般测定水中的总有机碳(TotalO rganicC arbon,TO C)作为总有机物含量的替代参数。按有机物形态大小，TOC大致可分为颗粒态有机碳(Particle Organic Carbon，POC)、胶体态有机碳(ColloidO rganicC arbon,C OC)和溶解态有机碳(DissolvedO rganicC arbon,DOC)o 随着AOC,B DOC测定方法的提出，按照能否被微生物利用的角度划分，可将溶解性有机碳分为生物可降解溶解性有机碳(BDOC)和生物不可降解溶解性有机碳(Non BiodegradableDissolvedO rganicC arbon,N BDOC)>B DOC中易被细菌利用合成细胞体的有机物称为生物可同化有机碳(AOC)，因为BDOC和AOC与异养细菌在给水管道中的生长密切相关，是研究饮用水生物稳定性所关注的重点。由于饮用水中可生物降解有机物含量十分低，不能准确测定BOD5，因此一般不测定BOD5.

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水源水库水质污染与富营养化控制技术研究进展
黄廷林，柴蓓蓓
(西安建筑科技大学，西部建筑科技国家重点实验室，陕西西安710055)
摘要：水库作为城市的主要供水水源意义重大，近年来不断出现的富营养化及水质恶化等问题，使水源水库水质污染控制技术研究成为城市供水领域研究的热点课题。回顾了水源水库的水质问题。介绍了内源污染及突发性或周期性高强度水质污染研究方法和结论，并分析了其合理性。将现有的混合充氧技术、扬水曝气技术、上覆水中N、P、有机物生物去除方法及污染沉积物修复方法进行了对比分析。指出了目前该研究领域存在的问题，并对未来研究重点及发展趋势作了进一步展望。
关键词：水源水库；富营养化；控制技术；扬水曝气
1 引言
随着我国对城市地下水开采的限制，水库成为城市的主要供水水源，特别是原来大部分以地下水为水源的北方城市，如北京、西安、西宁、太原、石家庄、长春、济南、青岛等，水库已替代地下水作为城市的主要供水水源。虽然水库作为大部分北方城市供水水源的历史并不长，但截至目前，几乎每座水库都存在一定程度富营养化问题，严重的已经不能作为供水水源。水源水库富营养化和藻类的大量繁殖导致水中有机物、色度等大幅度提高，嗅味异常；藻类及其分泌物增大了水处理难度，提高了消毒副产物的生成量；蓝藻水华增加了毒性很强的藻毒素的释放量。可见，不断加剧的富营养化问题已严重威胁城市的供水安全。而水源水库因对水质有更高的要求有别于一般意义上的湖泊水库，因此其水质污染控制的难度也更大。
对于长期运行的年调节或多年调节水源水库，其水质特征主要表现为：底部水体处于季节性缺氧或无氧状态，水质呈现周期性高强度污染，夏秋季藻类高发，水体富营养化严重。其主要原因之一就是水库污染沉积物中的氮、磷、有机物、Fe、Mn、重金属等污染物在底部厌氧环境条件下释放进入水体。另外，时有发生的突发性水库水质污染事件，对城市供水系统的安全构成了严重威胁，对城市的影响往往是灾难性的：河流水源可以弃水，但对年调节水源水库若要弃水，城市供水系统可能就会长时间处于瘫痪状态。可见，水库水质污染与富营养控制已成为
当前城市饮用水领域极为重要的研究课题。要保证城市供水安全，满足国家饮用水水质标准和供水保证率不断提高的要求，就必须掌握水源水库水质污染的变化规律，采用科学的方法和技术控制污染、改善水质；就需要深入系统地开展水源污染控制与水质改善关键技术相关理论研究，研发适应性强、效率高、见效快的控制技术与方法，保障城市供水水质的安全性，实现城市水源的可持续开发与利用。
关于水源水库水质污染控制理论与技术的研究是近年来城市供水领域研究的前沿课题。国外在20世纪80年代末期开始对上述问题进行研究，取得了一定成果。国内则是近几年才开展这方面的研究，尚未形成系统的研究成果，特别是在水源水库水质污染控制技术方面还处于起步阶段。
2 沉积物内源污染研究进展
国内外对水源水库外源污染控制已取得一定成果，但内源污染控制问题尚未得到解决。如何有效降低内部营养负荷、改善水库水质是当前面临的主要问题。
水库沉积物中含有大量的氮、磷营养物和有机质，如滇池80％～90％的氮、磷分布在沉积物中。而这些积蓄在沉积物中的营养物质和污染物在一定条件下会发生形态变化，释放进入上覆水体，严重影p商j i-覆水体水质。内源污染主要是通过这种沉积物与水体的物质交换，即源汇转换引起，交换强度
取决于沉积物间隙水中营养物质的浓度梯度 J。如国外学者调查的23个分层湖库中，厌氧均温层释放的内源磷占总输入磷的29％，最高甚至达90％。并且指出，由沉积物释放的内源营养物质可使上覆水中营养物质浓度维持在足以使藻类大量生长繁殖需要的高水平。氮、磷等造成水体富营养化的主要污染物质在沉积物一水体一微生物多相界面的形态转化及相互关系可由图1和图2简单说明；同时底泥中生存的大量生物(如底栖无脊椎动物、细菌、藻类等)可通过其生命活动和代谢过程改变水／沉积物界面的微环境特征，在一定条件下，使部分污染物分解或矿化，产生氨氮，并进一步通过硝化和反硝化转化为氮气，维持整个水库生态系统的良性循环。厌氧／缺氧条件下长期积累在沉积物中的污染物、营养物的释放为藻类繁殖提供了良好的条件；另外，水体在库内滞留时间长、流动性差，导致藻类稳定停留在表层水中，接受充足光照而大量繁殖，造成水体富营养化。


对美国California和Nevada的9个水源水库底泥中氨氮释放研究结果表明，底部溶解氧浓度是决定氨氮释放的关键因素：厌氧条件下氨氮释放量均较高，好氧条件下氨氮释放非常微弱；在等温层充氧条件下，Baldegg湖(最大水深>60 m)氨氮释放量由1．5 mg—N／L降为0．1 mg—N／L以下；Sempaeh湖(最大水深>60 m)，氨氮释放量由10 mg—N／L降为2 mg—N／L以下⋯。
3 混合充氧技术的发展
国内在水源水库以混合充氧技术为主体的水质污染控制技术方面研究极少。国外此方面研究主要集中在4个方面：一是同温层曝气(又称深水曝气)，二是空气管混合充氧，三是扬水筒混合，四是机械混合。
同温层或等温层曝气是只向下层水体充氧，而不搅动水体、上下水层不产生混合、维持水体分层状态的一种曝气方式，其装置示意如图3所示。国外学者在此方面研究较多，针对夏季湖库水体分层导致等温层溶解氧降低的问题，根据气一水相互作用的流体力学理论，提出了这种气泡混合装置的设计方法；Schierholz等采用DeMoyer提出的传质模型，通过大量现场试验，建立了气量、曝气深度、截面积和水韵体积等多参数的氧传质系数特征方程，进一步完善了大水深湖库曝气系统的设计计算方法。Johnu副研究了同温层气泡动力学，建立了同温层曝气器充氧能力模型和扩散模型。美国的Prince湖和Western Branch湖采用完全提升型同温层曝气器增加下层水体溶解氧，取得了良好的效果；利用部分提升型同温层曝气器给下层水体充氧，改善了底部水质。另有国外学者将模型模拟与现场研究相结合，以美国Minnesota的Calhoun湖为对象，研究了气泡混合破坏分层对藻类活性的影响的技术以及曝气量与藻类生长之间的关系，结果表明：气泡混合会明显降低叶绿素a的含量，曝气量越大，水中叶绿素a的降低就越显著，且混合装置的启动时间应在6月底前。Gustavo等口20综合两相流模型和氧传质模型建立了气泡混合过程的CFD模型，模拟研究了气泡直径、气体容积速率、提水性能等，并结合美国芝加哥McCook水库进行了试验与模型验证，取得较好效果。但是，同温层曝气对水体的循环范围较小，不利于充氧水体向四周扩散，只能解决局部范围的底泥污染物释放问题，不能解决富营养化问题。
空气管混合是在水底水平敷设开孔的气管，通入压缩空气从孔眼释放到水中，气泡上升时将上下层水体混合，如图4所示。柏林Tagel湖和荷兰Nieuwe Meer湖用空气管混合上下水层，抑制了蓝藻的繁殖；英国Hanningiield水库用空气管混合使浮游微生物下降了66％。在Malawi的Mudi水源水库采用穿孔管布气系统对等温层水体混合充氧，使底部水体溶解氧提高到0．2 mg／L，出水锰含量由O．47 mg／L降为0．1 mg／L，后续水处理高锰酸钾用量由2．4 mg／L降为0．6 mg／L，加氯量和混凝剂耗量降低25％以上，制水成本降低39％。但是对于大体积水体，空气管混合存在能耗高、工程实施难度大等方面问题。

扬水筒为一垂直安装于水中的直筒，它利用压缩空气间歇性地向直筒中释放大气弹，推动下层水体向上流动，使上下层水体循环混合，达到破坏水体分层、控制藻类生长的目的，其结构如图5所示。
关于扬水筒水库混合技术，国外主要开展了水力混合模型、氧传质模型、水流速度模型方面的研究工作。韩国的Daechung湖采用扬水筒混合水体，控制湖泊浮游植物的生长ⅢJ。Daniel等采用模型模拟的方法对纯氧曝气、扬水筒混合、气泡混合3种充氧混合技术的氧的传质进行了研究预测，精度达到85％以上。扬水筒混合的脉动性强，影响范围大，但其本身基本不具备直接充氧功能，另外关于确定扬水筒作用范围的水体流场分布及水质分布的计算流体模拟技术方面的研究也未见报道，从而直接影响到该技术应用的科学性和应用效果。
采用机械方法对水库进行混合的技术研究相对较少。机械设备装置主要包括表面螺旋桨混合、轴流泵混合‘、射流混合等几种，其中轴流循环装置如图6所示。国外学者针对美国和加拿大很多湖泊／水库冬季冰封造成的水体缺氧而引发的生物大量死亡问题，结合表面曝气和点式曝气两种混合充氧技术，分别建立了相应的水流动力学模型，该模型能较好地模拟加拿大Alberta两个湖泊的增氧效果，其中表面曝气方式增氧效果更好。但由于机械混合不具备直接向水体充氧的功能，且主要是用于体积较小、水深较浅的水库湖泊，在实际应用上受到一定限制。

4 扬水曝气技术方面的研究
国内学者最新研究开发的扬水曝气技术，是在国外扬水筒技术基础上通过结构改进和优化，既保持了混合功能，又增加了直接充氧功能的技术，
其结构示意如图7所示。所建立的扬水曝气提水能力和充氧能力数学模型，基本实现了扬水曝气器提水量和充氧量的定量模拟计算m]。该技术已成功应用于水源水库中藻类的控制和底泥中氨氮释放的抑制：使水中藻类的生产力削减了57％，叶绿素浓度降低了14％，对底泥中氨氮释放的抑制使氨氮由1．4 mg／L降低到0．1 mg／L以下，削减降低了95％以上。

但是到目前为止，对扬水曝气器周围水体循环混合强度、流场分布条件下藻类迁移运动规律、控制藻类生长作用范围的计算流体动力学模拟(CFD)方面的理论研究还较匮乏，对底泥表面溶解氧的扩散规律和分布特性还不能准确预测，因而难以有效确定抑制底泥中污染物释放的作用范围，致使扬水曝气技术的应用还存在一定的盲目性。
5 水库突发性或周期性高强度水质污染控制研究
水源水库的水质污染控制除了研究上述常规水质污染控制技术外，还应考虑水库的突发性或周期性高强度水质污染的控制问题。目前国内外在这方面的研究主要是通过水质在线监测系统进行预警，在水厂增加预处理、强化常规处理及深度处理等方法控制污染，但当污染强度过高时往往难以奏效。当水库发生突发性水质污染时，仅仅依靠水体自净或弃用水源不现实；通过在水厂加强预处理和深度处理的方法在技术和经济上也存在一定的不合理性，是一种被动和消极的应对措施。因此，采用水源原位氧化技术应对突发性或周期性高强度水质污
染的意义显得极为重大。但是目前原位化学氧化应急技术的应用因大水深水库的混合问题而受到一定限制。
扬水曝气技术的深度研究与开发，为原位化学氧化应急技术的进一步推广实施提供了便利，使得氧化剂可在水源原位投加并均匀分散于整个水体。
通过扬水曝气，可实现氧化剂的短时间快速投加，并利用其高效混合功能使之均匀分散到整个水体，及时有效地减缓、消除突发性或阶段性高强度水源水质污染，保证供水水源安全。
6 水中N、P和有机物的生物去除方法研究
目前，水源水库面临的另一个较为普遍的水质问题就是N、P和有机污染较重，特别是总氮，很多水源水库近年持续出现总氮超标现象，水体富营养化严重，并呈现逐年加剧的趋势。
虽然生物技术被认为是解决该类问题的有效途径，但在水源水库原位水质生物处理技术研究与应用方面的相关研究报道，国内外鲜见。目前相关研究报道主要是针对微污染水源水的非原位生物预处理研究。
此方面研究以生物接触氧化技术应用居多。生物接触氧化是利用生物填料上附着的微生物氧化降解水中的有机物、氨氮和藻类。20世纪90年代以来，弹性填料生物接触氧化技术已应用于微污染水源水的预处理，在宁波梅林水厂、深圳东深水厂和上海惠南水厂的应用表明，该技术在去除水源水中CODM小NH3-N、藻类、浊度、色度等方面有较好的效果，但对'TN去除效果不佳。在这些应用中，生物填料需悬挂在专设的接触氧化池中，并且需要向接触氧化池曝气，以满足微生物降解所需的氧气。同时，利用气流搅动引起的水流紊动作用，能加速污染物质向填料表面迁移扩散，有助于填料表面老化生物膜脱落，促进生物膜更新，保持生物膜活性。
扬水曝气技术能增加水体溶解氧，并形成水体竖向循环流动，初步具备了生物接触氧化所需的溶解氧条件和水力条件。在扬水曝气器周围水体中悬挂生物填料，在原位进行水源水质预处理，这样就不必建造专门的处理构筑物和曝气系统；利用扬水曝气器提供的溶解氧条件和水力条件，还可以省去人工曝气。国内学者初步研究结果表明，扬水曝气器周围的溶解氧条件能基本满足生物接触氧化要求，初期水处理效果良好，但水流紊动强度偏小，不利于生物膜更新，水处理效果逐渐降低，而且对水中的TN同样存在去除率较低的问题。
因此，如何构建具有脱氮、除磷、降解有机物等多重功能的水库原位生物膜处理系统，并与混合充氧技术相结合，有效去除水中N、P及有机污染物成为当前国内外水源水库水质原位控制方面的前沿研究课题。
7 污染沉积物修复方法研究
水体和沉积物之间的物质交换过程十分复杂，包括物理、化学和生物等方面的作用。然而长期以来，生物作用尤其是微生物的作用被人们所忽视，直至最近随着对沉积物和水体所组成的多相界面过程研究的深入，微生物在此过程中的作用才引起人们的重视。近年来开展了有关磷细菌代谢的特点和限制条件、微生物磷代谢的机理、氮代谢的传统途径及生物代谢特征和影响氮磷生物代谢因素．甄等方面的研究工作。
但是在现有研究中，关于微生物在水体一沉积物一间隙水多相界面过程中的作用机制，特别是大水深水库的高渗透压条件对生物微生态环境及污染物迁移转化过程与机制的影响方面的研究在国内外均未见报道。
目前利用微生物对污染沉积物进行修复的方法主要是向水体和底泥中投加经过筛选的具有特殊分解能力的菌种活性微生物，强化底泥和水体有机物的降解。美国现有多家公司生产经过筛选的天然菌种或人工培殖的变异菌种。lear—Flo系列菌剂专门用于湖泊和池塘生物清淤、养殖水体净化、河流修复及污泥去除，有不少成功案例”川。由乳酸菌、酵母菌、放线菌、光合细菌等4大类80余种微生物组成的复合菌剂EMs(Effective Microorganisms)，投加在重度富营养化的湖水中的试验结果表明，水中氮、磷、COD含量明显减少，叶绿素浓度大幅降低，透明度提高，藻类“水华”得到控制。目前国内的应用主要是试验性的，而且主要用于非水源水体的重度污染水质修复。如果将外来的微生物菌落投加到水源水体中，则存在外来物种的潜在危害，可能会引发新的供水安全问题。因此，对于水源水库底泥的生物修复，应着眼于土著微生物，从土著微生物中分离、驯化、培养高降解性能的优势微生物，用于水源水库污染底泥的修复。
国内外关于水库湖泊污染沉积物的化学修复方面的研究较多。如采用投加石膏的方法，抑制底泥中磷的释放取得良好效果，投加石膏后底泥中的总磷和PO4一P是投加石膏前的3倍和5倍pJ。也有通过投加混凝剂控制底泥中磷的释放的方法，如在瑞典的Finja湖和Vallentuna湖中投加铝盐混凝剂，pH为9．5时，4天后Finja湖底泥总磷的释放量由40％降低为20％，当铝盐的投加量增大时，l天后磷的释放量就大大减低，大约为不处理底泥释放量的1／4；而对于Vallentuna湖底泥，投加铝盐对磷的释放抑制作用不明显旧J。在德国的Bautzen水库，为了抑制微囊藻的爆发，采用了投加铁盐和破坏水体分层相结合的技术；结果表明，Fe2＋对P的沉淀效果要优于Fe3+，投加Fe2＋将水中的溶解活性磷(SRP)由72％降为了54％，总磷含量也都降低了45％帕¨。水库湖泊底泥的化学修复方法与技术对不同水库的修复效果存在较大的差异，而对于大水深的水源水库污染底泥化学修复方面的研究较少，在对该类水库进行化学修复的可行性、有效性和稳定性方面还有很多工作未深入展开。
8未来研究重点及展望
综上国内外在水库／湖泊水质污染与富营养化控制方面的研究成果，考虑到水源水库的基本特征和水质污染控制的特殊性，笔者认为目前在该研究领域还主要存在以下几方面的问题，未来研究可着重从以下几方面入手开展：
(1)目前大部分研究集中在污染物迁移转化规律、机理和过程方面，后续应加强理论成果与控制技术、工程方法、技术控制条件结合方面的研究。
(2)混合充氧是水源水库水质污染控制尤其是内源污染引起的水库富营养化控制的有效技术，针对水库分层与污染特征的混合充氧技术集成研究应作为今后研究重点之一。
(3)藻类具有悬浮生长特性，利用其特性通过垂向混合技术改变藻类的生长条件、抑制藻类繁殖，深入探讨该技术控制富营养化的理论并开展技术实际应用效果研究。
(4)生物技术是解决水库水质高N／P、高有机污染问题的有效方法，结合水源水库自身特点开展混合充氧条件下水库原位生物处理系统的构建和相关技术研究方面的工作。
(5)加强多相界面条件下的生物过程，高渗透压对底层生物微环境及污染物的生物代谢过程影响及沉积物内源污染控制混合充氧技术条件等方面的研究。
(6)目前国外对混合充氧技术定量模拟开展了一定研究，但主要集中在气泡混合方面，应结合水质污染控制技术，系统深入的对水库水质污染控制技术进行定量模拟计算，实现对水质污染控制过程和控制效果的有效预测和定

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