城市供水是城市基礎設施的重要組成部分，城市供水的發展水平是城市現代化程度的重要標志，也是城市可持續發展的重要保障。上海城市供水從“九五”時期的“在發展中提高”轉向“十五”時期的“在提高中發展 ”，發展目標從水量的增長轉向提高水質和供水的安全可靠性，對外服務從保證供給轉向優質服務。

　　1.1 供水系統概況

　　1.1.1 水源水質特征

　　上海地處長江、太湖兩大流域下游，境內河網密布，水系發達，水資源決量并不缺乏。但由于目前地表水污染較為嚴重，水環境質量還不能滿足要求，被國家列為水質型缺水的城市。上海市河流水質污染以有機污染為主，各骨干河流主要超標項目為：氨氮、溶解氧、耗氧量（COD_Mn）和生化需氧量（BOD₅）。占上海市原水總量76.3%的黃浦江原水基本為Ⅳ類水體，占上海市原水總量23.7%的長江原水基本為Ⅱ—Ⅲ類水體。

　　黃浦江原水的水質特征是溶解性的小分子有機物占多數，就全年平均值而言，分子量小于1000的DOC為45%，UV₂₅₄為44%，黃浦江水中有機物分子量分布的變化特點是湖泊水質和工業廢水、生活污水共同影響的結果，特別是小分子有機物的變化主要受到太湖和淀山湖的影響。腐殖酸含量夏季較高，冬季較低。

　　1.1.2 給水廠處理工藝

　　上海市中心城區總供水能力為716萬m³/d，其中以黃浦江上游水為水源的給水廠有8座，以長江水為水源的給水廠有6座，基本采用混凝、沉淀、過濾及消毒等的常規水處理工藝，即原水經預加氯和硫酸鋁后，經混合，絮凝（大部分為網格、折板、孔口等絮凝）沉淀（以平流沉淀和斜管為主），石英砂過濾（普通濾池、氣水反沖濾池為主）如氯消毒后出廠。上海市給水廠為保證管網水的消毒效果，普遍采用氯胺消毒，即在預氯化點或后加氯點投加氨。

　　常規工藝對黃浦江原水的有機物（COD_Mn）去除率在40%左右，對長江原水的有機物（COD_Mn）去除率在35%～40%。

　　1.1.3 管網系統

　　市區供水管網（管徑≥75mm）總長度為7463km，其中1950年前敷設的有208.71km，1950～1976年敷設的有632.27km，1976～2000年敷設的約6600km，占管網總長度的88%，供水管網管齡超過50年的約占3%，最長的甚至達100多年，從管網管材日常養護維修記錄來看，管齡長的管道大部分因內壁無涂襯，漏水發生率較高。在全市供水管網中灰口鑄鐵管長度5962.57km，球墨鑄鐵管長度960.37km，鋼管407.43km，其余為水泥管、PVC—U管等?；铱阼T鐵管占管網總長的79.9%，而20世紀60～80年代大量使用的連續澆鑄的灰口鑄鐵管，其接口多數為石棉水泥，部分使用剛性更強的膨脹水泥，部分管道施工中對基礎、覆土、防護等方面注意不夠。主要問題為：爆管和漏水頻率較高，增加了斷水率、漏損率和養護工作量，其中有部分管道管壁（尤其是內壁）腐蝕嚴重，影響了管道使用壽命、供水水質和供水安全。上海市區從2001年1月～2003年5月輸水管道爆管次數統計表明，DN500～700爆管次數69次，占爆管總數的71.8%，基本上都是連續澆鑄的灰口鑄鐵管。漏水損失和爆管事故的發生，嚴重影響了管網運行的安全。

　　二次供水系統有屋頂水箱約10萬只（10m³/只），泵房或水池6294座，小區立管14486km，可調節供水量為100萬m³/d。由于歷史的原因，上海門共同管理，出廠水到街坊管道由自來水公司與房管物業部門共同管理，出廠水到街坊管道由自來水公司負責，而從街坊小區內泵房及墻外1m或進水閥門到室內不了解自來水公司與房管物業部門的職責分工的提升。這種缺乏專業規劃管理的體制，嚴重影響居民用水的質量與服務，成為提升自來水水質的“瓶頸”。

　　1.2 供水水質

　　1.2.1 出廠水水質（見表）

　　表1 黃浦江原水出廠水濁度和耗氧量年平均值

　　表2 長江原水出廠濁度和耗氧量年平均值

　　從表1和表2可見，目前長江原水給水廠出水濁度年平均值在0.1NTU以下，COD_Mn小于2mg/L，黃浦江原水給水廠出水濁度年平均值0.2NTU以下，COD_Mn大于3mg/L，黃浦江原水出廠水耗量明顯高于長江原水給水廠。

　　資料分析表明：黃浦江原水給水廠出水水質中存在的主要問題是COD_Mn、氨氮、錳的含量略高，酚、色度、鐵偶有超標（GB5749—85）；長江原水給水廠出水水質中存在的主要問題是氨氮、錳和酚含量有時偏高，咸潮期間氯化物較高；自來水臭與味較差。

　　自來水口感較差的主要原因：一是出廠水殘余有機物含量較高；二是出廠水余氯量偏高；氯消毒形成的氯酚。水處理工藝效能決定了出廠水水質，而黃浦江原水分小子量的溶解性有機物占多數，現有常規工藝對小分子量溶解性有機物去除能力有限，出廠水中除余有機物量和自來水的臭和味有直接的關系，改善自來水的口感，進一步提高水質，應用深度處理工藝勢在必行。

　　1.2.2 管網水與二次供水水質

　　表3 上海市自來水管網水濁度年平均值

　　從表3可以看出，管網水的濁度逐年降低，但對水質資料的分析結果表明：管網水水質與出廠水相比，濁度平均增加0.15NTU左右，色度平均增加2度，鐵平均增加0.01mg/L。經過二次供水設施后，居民龍頭水水質與管網水相比，濁度平均增加0.57NTU，色度平均增加4度，鐵平均增加0.1mg/L。

　　因此，上海管網水和二次供水嚴重影響了供水水質的提高，主要問題：一是中心城區管齡在百年左右的管網有100多公里和1968年前敷設的無內襯管道總長度為378km（約占管網總長度5%）；二是居民使用的自來水管和部分街坊內管材基本是鍍鋅管，設施老化，二次供水體制不順。

　　1.3 上海市安全保障技術的目標

　　上海市安全飲用水保障技術圍繞飲用水供給從源頭到龍頭的三個階段：“原水水質改善”、“給水廠高效凈化”、“管網安全輸配”和“二次供水系統”，即水源地、給水廠、輸配水和二次供水四大系統。根據上海市原水水質的特點，針對供水系統存在的問題以及目前的技術現狀，通過采用高效、實用和經濟的先進供水技術，優化供水系統工藝和設備，并建立完善的供水監測體系，集成上海市安全飲用水保障技術，將現有的常規供水系統改造成為具有安全飲用水保障技術的現代化供水系統，實現上海市供水水質與國際先進水質標準（規范）接軌的目標。

　　安全保障體系總體目標是：建立安全飲用水安全供給體系；建立安全飲用水評價體系；建立安全供水的應急機制。供水水質的目標：達到上海市供水水質目標要求，與國際先進水質標準（規范）接軌。

　　2 上海市安全飲用水保障技術

　　針對原水、水處理工藝和管網系統的現狀，以及制約上海市城市供水與國際化大都市接軌的因素，提出改善上海市供水水質的技術措施，構建上海市安全飲用水保障體系的主要對策與措施：中心城區主要通過改善原水水質，強化給水廠常規處理，全面實施給水廠深度處理，更新和改造城市供水管網，改造二次供水設施，實施從源頭到龍頭的供水管理新機制；效區推進供水集約化建設，建設城鄉一體的供水系統；同時完善城市供水監控體系。

　　上海市安全飲用水保障體系將實現供水體系的四個提升：一是在過程控制上，從原來的管理出廠水、管網水水質提升到管理從源頭到百姓龍頭的每個環節；二是在水處理工藝上，從原來水廠常規處理提升到強化水廠常規處理和深度處理并舉；三是在水質管理上，從原來的水質靜態管理提升到水質動態管理，應用信息技術建立供水水質模型；四是在供水格局上，從原來的城鄉分塊供水格局提升到郊區推行供水集約化，建設城鄉一體化的供水系統。

　　2.1 改善原水水質

　　黃浦江上游原水存在著有機污染和氨氮、鐵、錳、酚的含量較高，以及色度略高的特征，此外，原水的Ames試驗呈陽性；長江原水氨氮、鐵、猛、酚的含量有時偏高，冬季咸潮影響時，氯化物超標較嚴重。

　　改善原不水質，使黃浦江原水水質基本達到Ⅲ類，長江原水水質基本達到Ⅱ類，抗咸保證率達到95%。

　　對540萬m³/d黃浦江原水進行生物預處理，經較短時間生物接觸氧化后的原水，不進行泥水分離，只補充溶解氧，利用40余公里的原水輸送渠道，使之在渠道內能發生有效的生物降解，部分去除原水臭和味、氨氮、耗氧量、色、鐵、猛等，并盡可能地提高原水的溶解氧，降低揮發性有機物濃度。長江原水水質屬于～Ⅲ類，經長江陳行水庫自然凈化后，出水水質除氯化物外均符合地面水Ⅱ類標準，但由于水庫庫容嚴重不足（830萬m³），在咸潮入侵期間，氯化物超標，為此將在陳行增建1座1100萬m³的原水水庫，提高長江原水儲蓄容量，避開咸潮期取水，提高長江原水水質。

　　2.2 強化常規處理、增加深度處理工藝

　　鑒于上海市現有水源狀況，常規水處理工藝按目前給水廠運行方式，出廠水雖然滿足國家水質標準，但難以達到衛生部《生活飲用水衛生規范》的要求。因此必須改進給水廠凈水工藝，目標到2010年，全面完成中心城區14座給水廠深度處理和污泥處理，出廠水水質達到2010年《上海市供水專業規劃》供水水質標準的要求。

　　2.2.1 黃浦江原水凈水藝

　　上海在周家渡水廠進行了1萬m³/d臭氧生物活性炭工藝處理黃浦江原水生產性應用，結果表明：其出水水質基本達到2010年《上海市供水專業規劃》供水水質標準的要求，因此將對黃浦江原水給水廠進行改造，強化常規工藝，增加臭氧生物活性炭工藝。

　　臭氧預氧化取代預加氯，可避免預氯化后產生大量三鹵甲烷物質，同時臭氧可氧化許多小分子以及分解大分子有機物成為小分子有機物，從而使得水中因腐殖質引起的色、臭和味能被部分去除，改善后續工藝的混凝效果。臭氧預氧化處理黃浦江原水生產性試驗結果表明：降低色度和紫外吸光度30%以上，降低鐵、猛約20%，并可提高溶解氧40%。

　　應用高效澄清池等強化常規處理工藝，盡可能降低濁度和耗氧量，減少后續活性炭處理工藝污染物負荷。高效澄清池與平流沉淀池相比，絮凝與澄清結合緊密，整體布置緊湊，占地面積??；澄清速率較高，斜管區上升流速可達20～m/h；沉淀區域有較大的污泥濃縮空間，排泥水含固率不小于3%，可簡化污泥處理系統；使用助凝劑，并采用污泥回流外循環，產生的礬花均勻、密實，對水質水量變化適應性強。黃浦江原水處理試驗結果表明：在斜管區上升流速25m/h時，澄清池出水濁度基本小于1NTU，排泥含固率大于3%，最高可達10%以上。

　　對于現有的平流沉淀池則應用活化硅酸助凝劑，改善混凝效果，降低混凝劑硫酸鋁的投加量，提高出水水質?；罨杷崽幚睃S浦江原水生產性應用表明：平流式沉淀池在混凝劑量一定時，投加活化硅酸助凝劑2.5g/m³（以SiO₂計為0.85mg/L），沉淀池出水濁度可降低30%～40%，混凝劑投加量至少降低25%，沉淀池的水處理量可增大10%～15%。

　　臭氧生物活性炭能有效去除水中溶解性有機物，及由此引起的色、臭和味等，并對賈第蟲和隱孢子蟲滅活效果顯著，后續氯消毒的投加量可適當減少。工藝中臭氧的作用有兩個方面，一是直接將部分能被其氧化成無害物質的污染物去除，二是將大分子有機物分解成可為生物降解的小分子有機物，同時利用臭氧分解后產生的氧使水中的溶解氧充足，從而為后續活性炭處理中的生物降解提供必要的條件。實踐證明：臭氧生物活性炭深度處理工藝能有效去除水中有機物，降低出水COD_Mn、鐵、猛，改善自來水臭和味，提高出廠水的生物穩定性，出廠水Ames致突變結果可轉變成陰性。

　　2.2.2 長江原水凈水工藝

　　將對長江原水凈水工藝改造作進一步探索，目前僅根據其水源特點和出廠水水質狀況，初步考慮工藝改造，同時開展粉末活性炭在長江原水中的試驗研究。

　　通過臭氧預氧化、活性炭一雙層砂濾池，解決氨、氮、鐵、猛、酚的含量有時偏高問題，并改善出廠水的臭和味。

　　應用了新型混凝劑聚硅硫酸鋁。聚硅硫酸鋁是由聚硅酸與金屬鋁鹽復合而成的一種新型絮凝劑，具有吸附架橋和電中和等性能，能適應不同的水質和氣候條件，且水中殘余的鋁含量可大大降低。聚硅硫酸鋁絮凝效果受低溫影響小，凈水效果明顯優于硫酸鋁，節約礬劑20%～50%。結成的礬花大而密實，沉降速度快，能提高沉淀（澄清）設備的產水量，增大水處理量可達15%。解決在冬季水溫較低時硫酸鋁混凝效果不佳，跑礬問題，并降低水中鋁離子的投回量，提高出水水質。

　　2.2.3 儲備技術

　　同時，根據上海市規劃供水水質要求和原水水質條件，開展不同原水的深度處理工藝的研究如超濾和納濾在處理黃浦江和長江原水中的應用研究；新的消毒方式如多點投加氯及管網遠點加氯等，在保證消毒效果前提下，盡量減少加氯量，降低消毒副產物及氯的臭和味；開發和選用新消毒劑等，進行技術儲備，尤其是進一步提高長江原水自來水水質的技術積累。

　　2.3 改造城市供水管網

　　城市供水管網改造的目標是確保供水水質、降低管網漏失率，力求做到經濟、合理，提高供水水質和供水安全。

　　2.3.1 管網更新與改造

　　管網更新改造應循序漸進，突出重點，積極推廣新工藝、新材料，新敷設的管道采用抗腐蝕材料或防腐性能好的產品，新管盡量采用球墨鑄鐵管。

　　管網改造實施原則：管網改造與城市規劃相結合；管網改造與降低漏損和爆管相結合；管網改造與提高水質相結合；管網改造與優化供水調度和主干管布置相結合。

　　2005年基本改造無內襯管道，更換爆管頻率高的管段；2010全面完成易漏、易爆管段改造，并逐步建立管網監測系統和管網GIS系統，完善供水區域間管網調水能力。

　　2.3.2 建立供水管網爆管事故預警與快速反應機制

　　上海市城市供水管網大口徑管道爆裂事故的原因主要有兩個方面，一是管網中管道部分老化，以灰鑄鐵管為主要管道材料的管道質量差，管道耐壓和耐沖擊性能差，是上海市供水管網與國際先進水平存在差距的根本問題；二是科學管理水平和手段比較落后，缺乏預防爆管事故的主動條件和快速反應及處理能力，容易造成重大的社會影響和經濟、財產損失，影響市民生活和城市安全。

　　研究應用供水管網GIS系統和管網運行計算機動態模擬軟件，建立以運行安全保障為目標的信息化管理平臺；進行管網漏水和爆裂事故數據及因素分析，建立安全保障體系和建設方案；建立管網漏水監測系統，實時反映管網漏水狀態，調研和選用適合上海地方特點和需求的管網漏水狀態，調研和選用適合上海地方特點和需求的管網漏水和事故監測儀器設備，健全SCADA實時監測系統，制定事故快速反應和快速處理預案；實現管網安全運行調度和安全運行。通過應用研究成果加強科學管理，降低爆管事故發生率；逐年更新改造管網材料，提高管網抗御災害能力，最大限度減少管網爆管事故隱患。

　　2.4 二次供水設施改造與管理

　　改善二次供水的水質，顯著提高居民供水龍頭水質的對策：一是改造供水設施；二是改變目前二次供水設施管理機制，實現供水企業管理供水到用戶，建立長效管理機制。

　　對小區二次供水系統中屋頂水箱和地下水池進行改造，采用防腐處理，使用不銹鋼、環氧樹指等材質；立管改造主要有兩種方式，即更換管道和清管涂膜。清管涂膜就是對原有室內立管采用研磨去垢、清洗、涂襯、通水沖洗、消毒等步驟，確保供水水質經過住宅立管不發生變化。1998年開始新建住宅自來水管材不再使用鍍鋅管，對目前使用的鍍鋅管，逐步采用塑料管、復合管材或其它抗腐蝕管材以及清管涂膜等進行改造。

　　2.5 郊區水廠推進集約化供水建設

　　集約化供水是指合理進行水資源的配置，從原水統籌，水廠歸并、一網分片到配套服務，形成具有規?；洜I模式的自來水供應方式。主要是為了滿足上海郊區用水量增加，水質提高，到2020年達到與市區統一的供水水質目標的要求。

　　主要措施是：①進行郊區原水工程建設，實現郊區給水廠水源向黃浦江、長江水源地集中；②到2010年底前新建6座，擴建16座給水廠，增加供水能力274萬m³/d；③歸并中小水廠171座（含89座深井水），關閉110個就近河道取水口，全市原水集約率達到100%；④改造646km主要管網和1870個村的管網。

　　2.6 加強水質監管

　　目前市區出廠水已實現濁度、余氯在線儀表監測并聯網傳送至監控中心，有效控制出廠水水質，但管網水沒有形成完善的在線監測系統。濁度、余氯、色、鐵、猛值市水質中心一般在水樣采集當天下午獲得，細菌、大腸菌數需要一天后才能得到，而公司水質管理人員一般在兩星期后獲得這些報表數據，所以有任何管網水質運行、管理方面的問題，往往錯過了分析、調查的最好時機。管網水質檢驗方式存在著滯后反映、滯后分析、滯后預防、滯后應急等問題。

　　建立水質監控信息管理系統對各給水廠原水處理工藝過程水、出廠水、泵站及供水區代表點的水質作24h連續監測，將各水廠、泵站的生產運行狀況和數據通過網絡，及時準確地傳送到公司，為有關部門了解生產狀況，進行生產運行的決策提供有利依據。充分發揮系統監測預警及診斷功能，建立一套令人信服的凈水處理控制品質保證制度，確保供水的安全、穩定。

　　進一步提高供水調度自動化程度，建立管網水質模型，監督從原水到龍頭整個凈水過程的水質變化，進行動態水質控制，實現自來水從源頭到用戶龍頭的統一管理，提高供水企業水質管理水平。

　　3 結語

　　上海市區供水水質滿足國家《生活飲用水水源標準》要求，但與衛生部《生活飲用水衛生規范》、建設部《城鎮供水水質標準》相比尚有差距。主要原因是：水源污染較為嚴重；給水廠處理工藝為傳統的常規工藝；部分管道超齡服役，部分灰鑄鐵管質量差，缺乏預防爆管事故的快速反應機制；部分街坊內管和居民使用的自來水管材基本是鍍鋅管，設施老化，二次供水體制不順。為實現上海2010年水質規劃目標，確保飲用水供給安全穩定，與國際先進水平接軌，中心城區主要措施是：通過改善原水水質，強化水廠常規處理，全面實施給水廠深度處理，更新和改造城市供水管網，改造二次供水設施，實施從源頭到龍頭的供水管理新機制；郊區推行供水集約化建設城鄉一體化的供水系統；同時完善城市供水監控體系