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摘  要  本文介绍了荷兰阿姆斯特丹水厂的供水历史和供水工艺，重点讲述了供水沙丘取水和渗透水取水两种不同的供水工艺，通过比较了阿姆斯特丹和上海供水的差异，探讨了上海供水可借鉴阿姆斯特丹经验的部分，得到结论：（1）作为都是流域末端的城市，阿姆斯特丹在限制污染物排放的同时，还采用了沙丘供水加人工补给将水源水质量进行提升的手段。这种模式比上海单纯的水库模式更加符合人与自然共治的理念。（2）原水预处理厂的建立可以在源头建立起第一道净化水的防线，大大减轻自来水厂的生产压力。在发生突发污染时，通过在源头的应急处理，将影响控制在最小范围内。（3）建议上海自来水厂可以从现在的出厂水水质指标控制，逐步提升至更强调每个工艺段的水质控制，通过精细化的管理，保证出厂水水质安全并达到直饮要求。

关键词  荷兰 阿姆斯特丹 供水 工艺 供水安全

Abstract   This paper introduces the water supply history and water supply technology of the Amsterdam Water Plant in the Netherlands， and focuses on two different water supply processes of water supply from sand dunes and infiltration water. By comparing the differences in water supply between Amsterdam and Shanghai， we have gained some experience from the Amsterdam water plant. As a city at the end of the watershed， while limiting pollutant emissions， Amsterdam also adopts the means of sand dune water supply and artificial recharge to improve the quality of water source water. This model is more in line with the concept of co-governance between man and nature than the pure reservoir model in Shanghai. The establishment of the raw water pretreatment plant can establish the first line of defense for purified water at the source， greatly reducing the production pressure of the water plant. In the event of sudden pollution， the impact can be kept to a minimum through emergency treatment at the source. It is suggested that Shanghai water plants can gradually improve the quality control of the factory water from the current water quality index control to more emphasis on the water quality control of each process section. Through refined management， the water quality of the factory water can be guaranteed to be safe and meet the requirements for direct drinking.

Keywords   Netherlands  Amsterdam  water supply  process  water Security

阿姆斯特丹是荷兰首都及最大的城市，位于荷兰西部的北荷兰省，是享誉世界的旅游城市和国际大都市，在最新的世界城市排名权威机构GaWC中名列欧洲第三，仅次于伦敦和巴黎。阿姆斯特丹从12世纪晚期的一个小渔村开始发展，到今天成为了世界最重要的贸易港口和银行业中心，人口也从1610年的10万增加到今日的87万。随着城市的发展，阿姆斯特丹的供水也随之发展，时至今日，形成了一套独有的沙丘给水和渗透水为原水的供水体系。在此，作者就阿姆斯特丹水厂的供水处理工艺进行概要介绍。

1 阿姆斯特丹供水历史

1.1 供水发展过程

早期的阿姆斯特丹居民用水主要取自阿姆斯特丹的运河水和雨水，但随着工业的发展，诸多的工厂建立在运河的周边，并把废水直接排放进运河。同时运河还承担着航运的功能，来往的船只也对运河水造成了污染。由于这些原因，使得大部分饮用水取自运河的阿姆斯特丹居民数次爆发了因为水污染引起的介水性疾病。于是在1847年，开始启用城市管道供水计划，从北海边缘的Haarlem（哈勒姆）沙丘地区抽取清洁饮用水，通过管道将其输送至阿姆斯特丹。当时浅部的地下水只是通过深挖渠道从砂丘中抽取，至今砂丘水厂内仍保存着1903年以前50年间开采使用过的深渠。砂丘之所以存在淡水是因为淡水比重比咸水低，长年累月的自然循环作用，大气降水将原来砂丘中的咸水淡化，并逐渐形成淡水体，深度可达120米[1]。

通过沙丘引水工程，沙丘地区的清洁饮用水在19世纪末20世纪初解决了阿姆斯特丹饮用水短缺的问题。但是沙丘水并不是无限的，荷兰人在1880年就发现了Haarlem（哈勒姆）地区沙丘水过度开采的现象。1930年，过度开采沙丘水导致了海水入侵，并严重破坏了沙丘地区的生态环境，于是荷兰人通过将地表水渗透到含水层补充沙丘水来克服这个问题。

1.2 供水理念和经验

人工补给地下水至1957年以来一直在阿姆斯特丹以西的沙丘地区运行，荷兰人不停地对这个系统加以完善。整个人工补给地下水系统秉持了以下三个理念：（1）仅使用地下水进行储存，去除病原体，减少水质污染风险;（2）将人工补给纳入环境系统，通过自然恢复提高水质;（3）从上游流域进行水质质量控制以防止水源污染。

在水源和补给方式上，荷兰地下水人工补给有以下两个方面成功经验：（1）为保证系统长期平衡运行，水源经预处理后再进行回渗（主要是去除悬浮物、微生物等）;（2）在划定的自然（水源）保护区内，利用地表沟渠通过天然风积沙丘地层进行人工回灌。从运行实践来看，水源经预处理后一般20年左右才断水清理淤泥1次，而在预处理前一般2～3年就得清淤1次，水源经预处理后大大降低了回渗堵塞的程度[2]。

除了人工补给地下水保证供水水量和水质以外，阿姆斯特丹还严格管理和监控整个供水系统的水质。阿姆斯特丹供水沙丘还和北荷兰省的供水沙丘联通，以备在紧急情况下可以互相提供备用水源。同时，供水公司还依赖国际组织对上游水质进行控制，整个莱茵河流域，包括瑞士、法国、德国等国的监测数据都和供水公司共享，能第一时间发现进入荷兰的莱茵河水质变化情况，以便供水公司及时做出应急处置。

2 阿姆斯特丹水厂供水现状及工艺

阿姆斯特丹现阶段由供水企业Waternet进行自来水供应，年供水量约为9200万m³。其中，70%的供水是由Leiduin水厂供应，剩下的30%则是由Weesperkarspel水厂供应。两处供应水的企业由于原水处理的不同，使用了不同的供水工艺，Leiduin使用的原水来自于沙丘，Weesperkarspel使用的原水则来自于圩区渗透水。以下分两个方面对其工艺进行详细的讲解。

2.1 供水沙丘取水

Leiduin使用的原水通过在Nieuwegein（尼沃海恩市）抽取Lek运河的水进行预处理，再通过管渠输送至供水沙丘。经过沙丘的渗透，再输送至Leiduin进行下一步的水处理。沙丘水处理成为饮用水一共有14个步骤，分别如下：

2.1.1 取水

供水企业在Beatrix闸门以北，靠近Nieuwegein的Lek运河上取水。Lek运河是莱茵河的支流，整个莱茵河流域从水源头的瑞士起设立了一系列的在线监测点以监测和控制原水水质。荷兰基础设施与环境部在莱茵河流入荷兰的洛比特设立了一个在线监测点，以监测进入荷兰境内莱茵河的水质。

如果莱茵河流域发生了水污染，供水企业接到通知后会立即在Nieuwegein的取水点通过在线监测仪对原水水质进行监测，同时还会频繁采样送到实验室进行水质分析。通过在线监测和实验室分析数据，对原水水质进行评估，如果原水水质不达标，供水企业将在Nieuwegein减少Lek运河的取水量，同时抽取Nieuwegein的深层地下水进行混合保持供水。某些极端的状况下，供水企业会停止从Lek运河取水。

2.1.2 混凝

为了使原水水质达标，供水企业采用了三氯化铁混凝剂对原水进行混凝沉淀。通过三氯化铁的混凝沉淀，原水中大部分的悬浮物、磷酸盐、有机物、细菌、病毒和重金属得到了去除。不过由于投加了三氯化铁，所以处理后的水最初呈红棕色。Lek运河水经混凝沉淀后，和Nieuwegein的地下水一起混合，再加入氢氧化钠调整pH后，进入下一个处理环节。

2.1.3 快砂滤池

为了去除水中残余的悬浮物，通过混凝沉淀后的水被引入80组快砂滤池。快砂滤池有一个六层沙砾组成的过滤床，从上到下变得越来越粗糙。顶部的过滤床是一层厚度较大的粗砂，水中的悬浮颗粒通过这层过滤床后被滤去。沙粒含有大量生物菌，可以降解水中的氨氮。同时，快砂滤池还装有气水反冲洗装置，一旦快砂滤池的效果降低，则开启反冲洗装置对滤池进行清洗，使滤池恢复效果。经过快砂滤池处理后的水，通过泵输送至阿姆斯特丹供水沙丘作为饮用水处理的原料，同时一部分也输往工业企业，作为工业用水。

2.1.4 输送

原水预处理公司每年从Nieuwegein向阿姆斯特丹和Kennemerland（荷兰国家公园）地区提供约1亿5000万m³的预处理水，采用总长达210公里的三根管道输水。同时，在Andijk（安迪克）还修建了一个备用的预处理水厂，如果Nieuwegein的预处理水厂因为各种原因停止供应，Andijk可以预处理艾瑟湖的湖水向阿姆斯特丹供水沙丘提供预处理水，从而防止供水的中断。

2.1.5 渗透

Nieuwegein处理后的预处理水经过输水管输送至阿姆斯特丹供水沙丘，，分配至40个渗透沟。进入渗透沟的水，通过重力作用缓慢地渗入底部沙层，经过90天停留，这些水自然地渗透到比渗透沟更低的集水渠中。沙丘中的沙粒是针对残留在预处理水中的细菌和病毒的自然物理屏障，同时也可以有效地去除水中的微量有机物。由于在地下停留时间非常长，所以进入整个沙丘系统的水的水质十分稳定。整个沙丘的储水量十分巨大，可以持续供应高质量的原水长达2到3个月，即在停止预处理原水供应的情况下，沙丘还能持续供水2到3个月。

2.1.6 集水渠

经过沙丘的渗透，大部分的水都渗入到集水渠和储存渠中。剩余约30%的水通过沙丘内部深埋的排水管回收，这些回收水的量可根据实际情况来进行调整，最大限度保证了供水的水量和安全。当预处理水渗透进入沙丘时，会和沙丘中自然储存的水（约15-20%）混合。大部分时间，预处理水经过自然渗透和流动到达沙丘的最低点Oranjekom，在这里通过四台大功率的抽水泵将经过渗透处理后的水输送至位于Leiduin的处理厂进行下一步处理。

一旦莱茵河发生紧急污染事件，供水企业还能采取额外的深层地下水进行供水，这些地下水储存在240个深层集水坑中。在突发污染时，深层地下水甚至可以反向供应给Nieuwegein去稀释莱茵河流域的污染物。沙丘渗透和集水渠的图示如图1所示。

2.1.7 快砂滤池

渗透水通过56组快砂滤池过滤以去除水中的悬浮颗粒，处理后的水将输送至臭氧消毒区对水进行消毒。这些快砂滤池同样配置了汽水反冲洗装置，以避免滤池的堵塞。

2.1.8 臭氧氧化

经过滤池处理后的水在臭氧接触池中加入臭氧，加入臭氧的装置是由多孔材料组成的散管。整个臭氧接触池的停留时间至少在15分钟以上，使水中的有机物（如农药等）和病原体均被臭氧氧化。使得水在味道、气味、色度、化学安全性和细菌安全性上得到了大大的改善。

2.1.9 软化

由于莱茵河流域的水硬度普遍偏高，所以在经过臭氧处理后，水处理厂对水进行了软化。将水通入石榴石砂软化反应塔，通过加入氢氧化钠对水中的钙离子进行去除，最终将水中的钙离子浓度降低到1.5mmol/L。软化后的水通过加入盐酸调整pH，目的是为了保护下一步处理的活性炭滤池，避免活性炭滤池中有过多的钙沉积。

2.1.10 生物活性炭滤池

采用双重过滤活性炭滤池对软化后的水进行处理，通过附着在活性炭上的微生物对水中的残留有害物质进一步分解。经过活性炭处理后的水，通过加入氢氧化钠调整pH，降低水的酸度以防止水腐蚀整个系统。活性炭滤池定期用气水反冲洗装置冲洗，避免滤池堵塞。反冲洗水通过冲洗水处理系统过滤，回到2.1.7的快砂滤池进行处理。活性炭的使用周期一般约为2年半，2年半后活性炭需要重新进行活化。

2.1.11 反冲洗水处理

反冲洗的水处理过程不是净水过程中的一个主要部分，它仅仅是一个次要部分。快砂滤池和生物活性炭滤池均有气水反冲洗装置，这些反冲洗装置产生的冲洗水，通过14组动态流砂滤池进行处理，再输送回2.1.7的快砂滤池中。在动态流砂滤池中，加入少量的三氯化铁进行混凝，以去除反冲洗水中的悬浮颗粒。通过反冲洗水的处理，大量减少环境废水。

2.1.12 慢砂滤池

最后的水处理步骤是慢砂滤池，水流通过细砂过滤床缓慢流动，慢砂滤池会将活性炭滤池释放出来的悬浮物质过滤，使得最后的出水浊度达标。同时，慢砂滤池也会滤去部分细菌和病原体（如贾第鞭毛虫和隐孢子虫），从而达到保证水质的目的。

2.1.13 清水池

Leiduin水厂一共拥有两个清水池，储水容量超过13000m³。

2.1.14 输配水

Leiduin水厂平均每天生产180000m³的饮用水，在夏季用水高峰，峰值可能达到每天240000m³。Leiduin生产的饮用水70%通过管道输送至阿姆斯特丹，剩余30%的饮用水则供应至海姆斯泰德市。

2.2 渗透水供水

在Maarssen（马尔森）附近的Bethune圩区向Weesperkarspel水厂提供了渗透水作为优质的饮用水水源。当饮水量的需求量增大时，除了Bethune圩区以外，阿姆斯特丹—莱茵运河也会给Weesperkarspel提供原水。原水的预过滤厂建在Loenderveen湖，然后通过管道输送至Weesperkarspel进行后期处理。渗透水一共有12道工序，比沙丘水的处理要少两道，而且后续的大部分工序与沙丘水基本上相同。这些工序分别如下：

2.2.1 取水

供水公司从Bethune圩区取水，这个圩区是一个人工湖（如图2所示），附近的水自发渗透道人工湖中，使得整个人工湖成为一个优质的原水供应区。上个世纪80年代末，饮用水的需求进一步增加，供水公司单纯从圩区取水也无法满足需求，于是开始从阿姆斯特丹—莱茵运河抽取运河水通过供水管道添加到供水系统中。Bethune圩区的渗透水和阿姆斯特丹—莱茵运河的原水经过输水管道输送至Loenderveen进行预处理。

2.2.2 混凝

和处理沙丘水一样，采用三氯化铁作为混凝剂处理渗透水和阿姆斯特丹—莱茵运河的原水。加入三氯化铁进行混凝沉淀，去除水中大部分的悬浮物、磷酸盐、有机物、细菌、病毒和重金属。同样，预处理后的水也呈红棕色。与沙丘水处理略微不同的是三氯化铁的投加方式，这里采用了两段投加的方式加入混凝剂，以便达到更好的效果。

2.2.3 人工湖沉积

大部分的污染物通过混凝沉淀后被去除。将混凝沉淀后的水引入一个面积约130万m2的人工湖中进行自然沉积。通过自然风将湖水混合均匀，经过约三个月时间的自然净化，水中大部分的有机物、氨氮、细菌和病毒得以去除。然后通过泵将原水输送到快砂滤池中进行下一步的处理。

2.2.4 快砂滤池

将人工湖沉积后的水通过24组快砂滤池过滤以去除水中的悬浮颗粒，这些快砂滤池同样配置了气水反冲洗装置，以避免滤池的堵塞。气水反冲洗的冲洗水通过管道再输送回混凝沉淀池前进行再处理。过滤后的水储存在一个清水池中，再通过泵输送至Weesperkarspel进行处理。

2.2.5 输送

通过一段长达10公里的两根输水管将预处理的水从Loenderveen输送至Weesperkarspel的原水储罐，再配送至臭氧反应池进行处理。

2.2.6 臭氧氧化

和沙丘水的处理一样，Bethune圩区的渗透水和阿姆斯特丹—莱茵运河水也使用了臭氧氧化工艺。氧化装置基本相同，不同的是臭氧接触时间比沙丘水处理的时间更长（不小于20分钟），臭氧的投加量也比沙丘水多。

2.2.7 软化

软化步骤和沙丘水处理相同，将水通入石榴石砂软化反应塔，通过加入氢氧化钠对水中的钙离子去除，将浓度降低至1.5mmol/L。软化后的水通过加入盐酸调整pH到正常范围后，再输送至生物活性炭滤池进行后续处理。

2.2.8 生物活性炭滤池

生物活性炭滤池的步骤也和沙丘水的处理步骤相同，区别是采用了一道过滤工序以及活性炭的更换周期改为1年半。

2.2.9 反冲洗水处理装置

反冲洗水处理装置与沙丘水的一样，处理后同样被送至混凝沉淀前回收利用。

2.2.10 慢砂滤池

采用12个慢砂滤池对来水进行处理，滤去水中的悬浮物质。

2.2.11 清水池

Weesperkarspel水厂拥有两个清水池，储水容量约为15000m³。

2.2.12输配水

Weesperkarspel水厂生产的水主要提供给阿姆斯特丹的居民和商业设施，供水企业一共使用了7个配水泵通过2000公里的配水管网向用户提供水。较短的管网长度保证了水在管网中的停留时间，这也保证了水质。

3 阿姆斯特丹供水工艺对上海的启迪

（1）上海作为一个同样为流域下游的城市，也面临着和阿姆斯特丹相同的供水风险。为了保障供水安全，上海一共建立了四大水源地，并且计划在几大水源地中建立连通管以确保某一处水源地遭遇突发污染的紧急状况下不会停止原水供应。在这一点上和阿姆斯特丹的两个沙丘区域以及尼沃海恩原水预处理连通确保供水安全的思路上是一致的。

（2）饮用水的生产过程中，原材料的优劣决定了饮用水的质量，上海虽然建成了四大饮用水水源地，但是在水源水的质量上，还不能和国际上大多数发达城市相比。阿姆斯特丹和上海相同，均为流域末端的城市，他们在限制环境中的污染物排放的同时，还采用了沙丘供水加人工补给将水源水质量进行提升的手段。这种模式比单纯的水库模式更加符合人与自然共治的理念。借由自然净化人为污染的水，让人类生活影响后的水更加接近自然状态，极大的改善了水源水的水质，从而保障了饮用水的安全。

（3）阿姆斯特丹的原水预处理模式也值得我们借鉴。原水预处理厂的建立可以在源头建立起第一道净化水的防线，并且能大大减轻自来水厂的生产压力。原水预处理厂的另一个好处就是可以将应急处理设施建造在原水预处理厂中，在发生突发污染时，通过在源头的应急处理，保证水源地的原水水质安全，从而将突发污染的影响控制在最小的范围之内。

（4）除原水的处理和采集方式外，阿姆斯特丹水厂在工艺的每个环节进行科学精细化管理更值得我们学习。建议上海自来水厂可以从现在的出厂水水质指标控制，逐步提升至更强调每个工艺段的水质控制，通过精细化的管理，保证出厂水水质安全并达到直饮要求。

参考文献

[1] 郑亚平.砂丘水源——荷兰阿姆斯特丹市水厂概况[J].上海地质，1990（1）：72-75

[2] 江剑，周仰效，王立发，董殿伟.荷兰人工补给地下水经验及在北京城市供水安全保障中的应用探讨[J].北京水务，2014（6）：41-44