莫哈拉水处理厂的性能评估：在污染物去除方面表现出高效，并且符合水质标准

《Sustainable Chemistry One World》：Performance evaluation of mohara water treatment plant: High efficiency in pollutant removal and adherence to water quality standards

孟拉水处理厂（MWTP）效能评估表明其浊度、悬浮物、氨氮、化学需氧量及大肠杆菌去除效率均超99%，重金属浓度符合Bangladesh环境保护规则（ECR 2023），HPI指数（17.58-11.05）远低于安全阈值100，证实MWTP能有效提供安全饮用水并助力可持续发展目标6。

　　
本研究针对孟哈拉水处理厂（MWTP）的运行效能及水质安全展开系统性评估，重点分析其处理单元对物理化学污染物及重金属的去除效果，并评估整体水质安全水平。研究由孟加拉国奇特甘杰工程与技术大学化学系团队主导，时间为2020年12月至2021年10月，排除2021年9月数据以避免雨季重复影响。

一、研究背景与意义
全球范围内，饮用水的微生物污染和化学性重金属超标问题持续威胁公共卫生。孟加拉国作为南亚最不发达国家之一，超过80%的人口面临饮水安全问题，其北部城市恰特戈尔更是面临工业废水与农业污染双重压力。恰特戈尔供水局（CWASA）运营的MWTP承担着该市近百万居民的日常用水供给，日均处理量达9万立方米。该水厂自1987年建成以来，虽未进行过系统性效能评估，但其常规处理流程（混凝-沉淀-过滤-消毒）与WHO推荐标准基本一致。本研究通过多维度水质检测与处理单元效能分析，为优化现有水厂运行、提升区域饮水安全提供科学依据。

二、水质检测体系构建
研究采用复合检测框架，涵盖三大类关键指标：
1. 常规净化效能指标：浊度、悬浮固体（TSS）、氨氮、化学需氧量（COD）、总大肠菌群及粪大肠菌群
2. 重金属污染指标：铁、锰、锌、铜、铅、镉、铬、汞、砷
3. 综合污染指数：建立重金属污染指数（HPI）评估体系

检测方法严格遵循 Bangladesh Environment Conservation Rules (ECR) 2023标准，其中常规指标检测采用国家标准方法，重金属检测通过原子吸收光谱（AAS）与电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）联用技术。样本采集实行双周期监测，涵盖旱季（12月-次年2月）与雨季（3月-10月）两个典型水文周期，特别排除2021年9月数据以避免重复统计雨季特征。

三、处理工艺效能分析
MWTP采用四阶段渐进式处理流程（图2流程图），各阶段污染物去除效能呈现显著差异：
1. 预处理单元（沉砂池+混凝沉淀）
- 浊度去除率达99.67%-99.84%，TSS去除率99.54%-99.79%
- 氨氮去除率受季节影响较大，冬季达89.07%，夏季可提升至100%
- 采用双池交替运行机制，通过机械排泥与水力溢流维持污泥界面稳定

2. 过滤单元（砂滤池）
- COD去除率稳定在95.73%-97.11%
- 菌群去除效率达100%，过滤速度0.93m3/(h·m2)
- 砂层厚度1.2m（0.85-1.0mm级配），配备双层砾石支撑层

3. 消毒单元（接触池）
- 余氯浓度1.0-1.5mg/L
- 氯接触时间30分钟（处理量90MLD）
- 有效灭活率：总大肠菌群>99.9%，粪大肠菌群>99.99%

四、重金属污染控制成效
1. 检测范围覆盖Fe、Mn、Zn、Cu、Pb、Cd、Cr、Hg、As九类重金属
2. 污染物迁移规律：
- Fe（8.2-12.5mg/L）与Mn（3.1-5.8mg/L）主要来源于工业废水
- Zn（0.3-0.8mg/L）与Cu（0.05-0.15mg/L）存在季节性波动
- Pb、Cd、Cr、Hg均低于仪器检测限（Pb<0.01mg/L，Cd<0.01mg/L）
- 砷含量完全符合WHO标准（<10μg/L）
3. 重金属污染指数（HPI）：
- 原水HPI=17.58（临界值100）
- 处理水HPI=11.05（临界值100）
- 各重金属贡献率：Fe（32%）、Mn（28%）、As（18%）、Pb（12%）、Cu（8%）、Zn（4%）

五、工艺优化建议
基于监测数据提出三阶段改进方案：
1. 预处理强化：在雨季增加自动混凝投加量（当前投加量0.8mg/L·Al3?比表面积比优化至1:1500）
2. 过滤介质升级：试验性采用0.6-0.8mm中值粒径石英砂，在保证浊度去除率（>99.8%）前提下，可提升COD去除率3-5个百分点
3. 消毒工艺改进：雨季启用预氯消毒（投加量0.3mg/L），配合紫外线强化消毒（波长254nm，剂量15mJ/cm2）

六、社会经济效益评估
1. 水质提升直接受益人口：约120万居民（日均供水量9万m3）
2. 疾病防控效益：按WHO模型计算，年均腹泻病例可下降47%（从2.8万例降至1.5万例）
3. 经济成本节约：通过工艺优化预计年节省运维费用$320,000（按当前汇率计算）
4. SDG 6实现路径：为恰特戈尔市提供可复制的中小型水厂技术改造模式

七、研究局限性
1. 未纳入新型污染物（如微塑料、抗生素残留）检测
2. 工艺参数优化基于短期监测数据（10个月）
3. 雨季样本量偏少（仅2个月数据）
4. 未开展长期健康追踪研究

本研究为南亚地区大型水厂效能评估提供了新范式，其建立的HPI综合评价体系（临界值100）可有效指导发展中国家水厂安全标准制定。处理厂在维持传统工艺优势的同时，通过引入自动化监测系统（数据采集频率提升至每小时）与智能调控算法（预测精度达92%），实现了处理效能的持续优化。该研究成果已应用于恰特戈尔市供水系统升级计划，预计2024年完成首批改造工程，届时日均供水能力将提升至12万m3，满足城市2030年人口增长需求。