经过几十年的努力, 上海已建成四大水库, 形成两江并举、多源互补的原水供应格局, 水厂不再从江河直接取水, 原水水质得到很大改善, 水质稳定。上海在集约化过程中关闭了170多座乡镇水厂, 2012年前供水水质全面达标。截止到2017年底, 全市水厂共计36座, 供水规模1 184万m³/d, 深度处理水厂14座, 供水规模442万m³/d, 占全市供水量的37.33%。取用黄浦江上游金泽水库水源的水厂11座, 供水规模280万m³/d, 全部实施深度处理。取用长江水源的水厂25座, 供水规模904万m³/d, 其中有3座水厂实施深度处理, 供水规模166万m³/d, 占长江水源水厂供水量的18.36%。上海虽然在2012年前水质已全面达到《生活饮用水卫生标准》 (GB 5749-2006) , 但还有742万m³/d需要进一步提高供水水质。

上海地处长江、太湖下游, 水源中总氮、总磷较高, 水库存在季节性藻类问题, 不同季节藻类会产生不同的致臭物质, 虽然在原水输送过程中采取投加次氯酸钠和粉末活性炭措施, 但这些都是应急措施, 而且去除能力有限, 藻类产生的致臭物质浓度较高时, 不一定能完全去除, 这种情况下就会有季节性臭味问题产生。

长江水源中微量有机物比黄浦江上游水源低, 原水耗氧量一般在2.5 mg/L左右, 主要是溶解性有机小分子化合物, 目前取用长江水源的水厂大部分采用常规处理工艺, 夏季消毒时容易造成三卤甲烷偏高问题。

长江口原水pH一直在8.0～8.1, 进入水库后由于易生成藻类, 夏天原水pH上升至8.5～8.9, 因而造成水厂出水铝偏高和超标情况, 主要原因是在藻类生成过程中需要消耗大量CO₂, 使原水硬度中CO₂减少, 原水中生成氢氧化钙、氢氧化镁, pH就升高。

社会关注的新型污染物如抗菌素、激素在水源中均有检出, 一般在几十纳克每升, 有时也会有一百多纳克每升, 目前常规处理工艺对这些新型污染物去除能力较差。

虽然经过几十年努力, 上海的供水水质有了很大提高, 尤其《生活饮用水卫生标准》 (GB 5749-2006) 的出台进一步推动了上海供水水质的改善, 上海供水水质全面达到国家饮用水卫生标准, 但上海市民仍希望能进一步提高供水水质, 而且上海作为国际大都市与国际发达国家和城市相比, 供水水质仍有较大差距。2017年11月23日, 上海市第十四届人民代表大会常务委员会第四十一次会议, 通过了《上海市水资源管理若干规定》, 明确提出:“本市应当推进自来水厂实施深度净化处理工艺, 保障公共供水水质优于国家标准的要求”。

上海市《生活饮用水水质标准》 (DB31/T 1091-2018, 简称上海标准) 的制定和实施必然会推动净水工艺改造、提高供水水质和供水管理水平。上海供水水质要达到更优标准, 必须有量化指标, 供水水质要与国际大都市接轨, 水质标准也应与国际标准接轨, 因而制定上海市《生活饮用水水质标准》 (DB31/T 1091-2018) 很有必要。

2013年6月《上海市饮用水水质准则研究》工作启动, 2015年6月开展了《上海市水质规划目标确定及供水水质准则研究》。并与上海交通大学、同济大学等合作, 翻译出版了世界卫生组织《饮用水水质准则》 (第4版) , 开展了上海市水源地污染物特征调查研究、上海市饮用水水质特征污染物风险评价及限值编制研究、上海市饮用水水质指标体系及水质安全保障技术研究, 为制定上海标准奠定了基础。

根据上海水源特点和存在的问题, 对标国际标准, 制定符合上海实际的水质标准。

(1) 提高感官指标。降低浑浊度、色度、铁、锰、溶解性总固体、总硬度指标限值, 降低余氯上限, 增加藻类致臭物质2-甲基异莰醇、土臭素指标, 使市民切实感受到水质的提高。

(2) 调整和增加综合性指标。降低耗氧量指标限值, 增加TOC指标, 增加亚硝酸盐指标, 因亚硝酸盐反映了供水水质的稳定性。

(3) 下调消毒副产物指标限值。经过多年研究, 精准加氯, 严格控制消毒副产物, 将三卤甲烷、氯化氰、二氯乙酸、三氯乙酸、2, 4, 6-三氯酚限值调整至国标限值的1/2已具备条件。

(4) 调整微生物指标, 为直饮创造条件。菌落总数下调至国标1/2, 水质参考指标中增加异养菌平板计数。

(5) 增加社会关注的新型污染物指标。增加N-二甲基亚硝胺指标。

(6) 根据上海水源水质特点, 将有风险的氨氮、锑调整为常规指标。

(7) 有毒有害指标国际标准比我国标准严格, 故均采用国际标准。

上海标准的水质指标由GB 5749-2006的106项增加至111项, 增加了5项 (常规指标49项, 非常规指标62项) , 修订限值40项, 其中新增常规指标7项, 提标常规指标17项;新增非常规指标4项, 提标非常规指标23项;新增水质参考指标3项。增加在线监测点和二次供水采样点布点要求, 增加了二次供水水质检验指标、检验频率, 增加了管网末梢水和二次供水合格率考核要求。

常规指标新增7项, 其中6项原为国标非常规指标, 1项原为国标附录A指标 (见表1) 。

上海黄浦江上游、金泽水库经常受到锑污染, 锑本底较高, 饮用水中锑有检出, 因此将锑调整为常规指标。根据上海水质情况, 综合其他国际标准, 限值仍定为国标的0.005 mg/L。

亚硝酸盐氮指标指示水的稳定性, 亚硝酸盐高表明水质不稳定, 因此将亚硝酸盐氮调整为常规指标。限值根据上海饮用水水质情况及国内外标准定为0.15 mg/L。

三卤甲烷为消毒副产物, 有潜在致癌风险, WHO建议饮用水中三卤甲烷在可行的情况下尽可能保持低水平, 因此将三卤甲烷及三个分量调整为常规指标。三卤甲烷 (总量) 限值定为0.5。

上海由于原水等原因, 出厂水有时氨氮偏高, 因此将氨氮调整为常规指标。

水质常规指标提标17项, 其中参照国外标准6项、参照国内标准2项、控制消毒副产物3项、改善水质6项 (见表2～表5) 。

水质非常规指标新增4项, 其中3项为原国标附录A, 1项新增 (见表6) 。

2-甲基异莰醇、土臭素为蓝藻代谢产物, 目前上海市原水均取自水库, 夏季非常容易产生藻类引起的饮用水臭味问题, 因此将2-甲基异莰醇、土臭素调整为非常规指标。

世界上很多国家的供水系统会检出烷基亚硝胺类物质, 其中主要是N-二甲基亚硝胺 (NDMA) 。NDMA被国际癌症研究总署 (IARC) 列入高疑似致癌物质, 因此将NDMA纳入非常规项目。限值参考WHO (第4版) 定为0.000 1 mg/L。

总有机碳是指水体中溶解性和悬浮性有机物含碳的总量, 更能代表有机物污染程度, 因此将总有机碳调整为常规指标。根据上海水质现状, 综合其他国际标准, 限值定为3 mg/L。

水质非常规指标提标23项, 其中参照国外标准18项, 控制消毒副产物5项 (见表7和表8) 。

水质参考指标新增3项 (见表9) 。

水质检验指标、频率和考核合格率计算方式、考核合格率要求等参照国标, 并增加了二次供水水质检验指标、频率, 以及管网末梢水和二次供水考核合格率要求。合格率要求均定为95%。

上海将用2个五年计划基本完成长江水源水厂深度处理改造任务, 共有22座水厂, 742万m³/d规模, 总投资99.91亿元, 具体规划如下:2018～2021年, 实施10座水厂深度处理改造工程, 力争2020年全市深度处理水厂能力不低于全市总规模的50%;2020～2025年, 实施12座水厂深度处理改造工程, 新建、扩建水厂深度处理同步上马, 确保2027年全市水厂深度处理能力达到100%。

臭和味指标是市民最具有获得感的指标。应在不同季节控制水库合理水位, 尤其夏天要加快水体流动, 减少藻类生成。每年投放一定量的鱼苗, 采取生物生态除藻;在冬天清除周边芦苇, 防止腐烂后影响水体。继续采用物理拦藻措施, 在输水口采用拦藻措施, 可以阻拦60%～70%的蓝绿藻, 减少水厂负担。同时, 加强藻类检测, 做好藻类预警、预报工作, 采取投加次氯酸钠措施杀灭藻类, 一般可在输水口投加次氯酸钠, 使得到水厂时藻类数量减少一个数量级。2019年开始当原水2-甲基异莰醇大于10 ng/L时就开始投加粉末活性炭, 确保达标。在确保微生物指标合格的情况下, 尽可能降低出厂、管网余氯, 改善口感。在前几年精准加氯、严格控制消毒副产物要求下, 经过2年多努力, 出厂水余氯波动幅度0.2 mg/L的合格率基本控制在96%～98%。目前, 厂外所有增压泵站、水库泵站均有补氯措施, 因而有条件在确保微生物指标合格的情况下, 降低出厂水余氯, 保持管网余氯稳定, 改善自来水口感。

经过多年研究, 上海在消毒副产物三卤甲烷控制方面做了很多工作, 但仍有部分郊区水厂需要加强消毒副产物控制。上海地方标准将除氯酸盐、亚氯酸盐以外的所有消毒副产物限值定为国标限值的1/2。

目前常规处理水厂采用预氯化, 夏天一般沉淀池出口游离氯控制在0.15 mg/L左右, 然后加0.2～0.3 mg/L氨, 出厂时再将化合氯调整到需要范围。以前大部分水厂清水库没有消毒接触池, 而且部分水厂清水库停留时间很短, 利用沉淀池作为消毒过程, 冬天时沉淀池出口游离氯可以调高至0.4～0.5 mg/L。化合氯出厂管网中三卤甲烷不易升高, 余氯降解速度慢, 对于上海供水仍有十多万个水箱而言, 该消毒方式符合上海市实际情况。

经过多年研究, 在后臭氧前加0.2～0.3 mg/L氨可以抑制溴酸盐的生成, 目前上海深度处理水厂大部分采用该技术控制溴酸盐。

采用次氯酸钠消毒也有氯酸盐产生, 主要是次氯酸钠消毒剂中存在氯酸盐。采用次氯酸钠消毒剂时也要检测氯酸盐, 次氯酸钠放置时间久了也会产生氯酸钠, 不同次氯酸钠生产厂的产品中含氯酸盐不同, 一般出厂水都能检测出氯酸盐。要研究分析不同生产厂、不同季节和停留时间氯酸盐、亚氯酸盐生成情况, 尽可能减少氯酸盐、亚氯酸盐生成。

取用金泽水库原水的水厂均有深度处理工艺, 但原水耗氧量过高, 也难达到耗氧量小于2.0 mg/L的标准要求。目前, 金泽取水口已建有投加粉炭装置, 并制定了投加粉炭规程, 冬天原水耗氧量超4.0 mg/L, 需投加粉炭, 夏天原水耗氧量超4.5 mg/L, 需投加粉炭。最近上海制定了《净水厂煤质活性炭选择、使用、更换规程》, 明确如有下列情况, 应全部或部分换炭:①耗氧量去除率比常规工艺去除率提高小于15%;②与常规处理工艺相比, 消毒副产物降低小于20%;③臭和味指标合格率明显降低。活性炭池有下列情况需翻池换炭 (新炭应大于50%) :活性炭破损严重, 影响过滤;取用黄浦江上游金泽水库原水的水厂活性炭使用5～6年后, 取用长江水源的水厂活性炭使用7～8年后。采用协同作战方式, 确保耗氧量指标在2.0 mg/L以下。

黄浦江上游金泽水库太浦河锑本底较高, 原水锑在2～3 μg/L, 因此地标将锑调整为常规指标, 并在金泽取水口安装ICP在线检测仪, 连续检测取水口锑。并与吴江环保局省界监测站共享金泽取水口上游7 km吴江监测站锑情况。如吴江监测站检测到锑升高 (至金泽水库取水口需5～6 h) , 金泽水库就提高水位, 然后关闭取水口, 并请太湖局开泵加大太浦河下泄流量。2018年2次锑升高情况均取得很好的效果。另外, 供水部门也在研究更换使用铁混凝剂除锑。

(1) 地标浑浊度限值为0.5 NTU, 要求各水厂出厂水浑浊度控制在0.1 NTU以下。

(2) 加强管网水质管理, 对新铺管网冲洗、消毒严格管理, 用浑浊度指标来决定阀门开启速度和开启度。

(3) 加强老旧管网改造, 减少管网对水质的影响, 2018年中心城区管网水平均浑浊度0.10 NTU, 出厂至管网均浑浊度增加0.03 NTU。

(4) 加强二次供水管理, 尤其是水箱冲洗后的水质管控, 对管网停留时间过长的区域要定期放水。

(5) 减少二次供水投诉, 目前二次供水投诉占70%～80%, 今后3年每年降10%, 使市民切实感受水质提高。

一般深度处理经过活性炭后pH会下降, 主要是生物活性炭中微生物吸入氧气呼出二氧化碳, 使水中氢氧化钙、氢氧化镁又变成暂时硬度, pH下降, 铝偏高和超标问题可以基本解决。但目前深度处理工艺尚未建成, 以在原水中投加酸或二氧化碳, 可以基本解决铝偏高和超标问题。

消毒效果对水厂永远是第一位的, 微生物指标是饮用水最重要指标之一, 地标将菌落总数限值从100 CFU/mL改为50 CFU/mL。上海市长江水源水厂均采用游离氯消毒, 化合氯出厂。常规处理水厂利用预加氯沉淀池完成一部分消毒效果, 深度处理水厂必须要建消毒接触池, 采用游离氯消毒, 化合氯出厂。采用游离氯消毒CT≥15, 加氨后进水库, 出厂前再调整余氯浓度, 不能利用消清水库停留时间作为消毒时间, 因为清水库流态变化和停留时间很难控制。深度处理老水厂也必须在清水库中建消毒接触池, 以满足消毒时间要求。

用户屋顶水箱清洗必须严格安照规程操作, 满足消毒效果, 要抽一定比例进行微生物指标检测, 如微生物指标不合格, 必须寻找原因, 重新清洗。

亚硝酸盐是衡量水质稳定的指标, 亚硝酸盐偏高, 说明管网水质不稳定, WHO明确, 管网水亚硝酸盐氮如达0.2 mg/L, 很有可能管网上有微生物膜或管网水停留时间过长, 微生物指标就有可能不合格, 需要对该区域管网进行冲洗, 上海市2年前开始检测管网水亚硝酸盐氮, 抽取20%的管网水样品检测。2年多来上海采用亚硝酸盐氮检测结果控制管网水质, 取得很好效果。地标将亚硝酸盐氮作为常规指标, 并将限值提升为0.15 mg/L。上海市出厂水是化合氯, 因而控制一定氯胺比很重要, 一般氯胺比可以控制在1∶4左右, 出厂水中含有少量游离氯, 一般控制在0.1 mg/L左右较合理, 不然出厂水容易生成亚硝酸盐。供水企业抽20%的管网水样品检测亚硝酸盐。

各供水企业必须在高峰前具备常规49项检测能力, 并指导水厂合理加氯, 要抽20%的管网水样品检测亚硝酸盐, 确保管网水质稳定。除原水公司检测藻类致臭物质及时采取投加粉炭措施外, 各供水企业在春夏天也要检测原水、出厂水2-甲基异莰醇、土臭素, 深度处理水厂适当增加前后臭氧加注量, 确保臭和味指标合格。并严格按上海市《生活饮用水水质标准》 (DB31/T 1091-2018) 考核, 各区政府部门也要加强监管和监测, 确保新标准的实施。

上海市《生活饮用水水质标准》 (DB31/T 1091-2018) 的制定和实施, 对上海市净水工艺改造、管理水平提升和供水水质提高具有推动作用。重要的是在实施标准过程中不能等深度处理工艺改造, 而是要统一思想, 通过加强水质精细化管理, 改进工艺运行, 确保地方标准的实施。2019年起采用地方标准考核, 通过采取以上措施, 改善供水水质, 让市民感受到水质的提高。要通过地方水质标准的实施, 使上海市的供水水质和管理水平有更大的提高, 让市民对水质的提高有更大的获得感。