常培雄

（陜西省榆林市榆陽(yáng)區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，陜西 榆林719000）

1 淺議給水常規(guī)處理技術(shù)

現(xiàn)代給水處理技術(shù)是以應(yīng)用硫酸鋁藥劑的混凝沉淀法處理水源水開(kāi)始的，距今已經(jīng)有100多年歷史了。100年來(lái)，所用藥劑、工藝和設(shè)備己有逐步的改進(jìn)，但是，混凝—沉降—過(guò)濾—消毒的給水常規(guī)處理技術(shù)一直被沿用。以往的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)水源水是一類、二類水源水時(shí)，都能能制出合格的生活飲用水。30年前，我國(guó)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)還表明，對(duì)三類水源水，采用強(qiáng)化的常規(guī)處理技術(shù)一般仍能制出合格的自來(lái)水。給水常規(guī)處理過(guò)程，混凝劑的主要功能是中和膠體（粒徑約在1—0.001μ范圍）電荷，使膠體脫穩(wěn)。脫穩(wěn)顆粒通過(guò)布朗運(yùn)動(dòng)，自發(fā)進(jìn)行“異向凝聚”，迅速形成大量的超微細(xì)顆粒（＜5ì）。隨同人工攪拌等“同向絮凝”措施，不斷進(jìn)行大小絮體（水中原有的和攪拌過(guò)程產(chǎn)生的）對(duì)超微細(xì)顆粒物的“接觸”吸附，脫除懸浮物和濁度物質(zhì)，使水質(zhì)凈化。通過(guò)這一常規(guī)處理工藝，能有效降低處理水的濁度（＜1NTU），能去除原水中COD_(Mn)約為65%（包括大分子有機(jī)物、腐殖質(zhì)、三鹵甲烷和鹵乙酸等消毒副產(chǎn)物的前驅(qū)物質(zhì)等），去除微生物98%以上，使后續(xù)消毒處理成為現(xiàn)實(shí)可行?？梢哉J(rèn)為，這一常規(guī)給水處理技術(shù)是經(jīng)濟(jì)實(shí)效的適用技術(shù)。可以在保證或提高出水水質(zhì)條件下，保持處理成本相對(duì)低廉。它的不足之處是：對(duì)低分子水溶性有機(jī)物處理效果差。需要指出，混凝反應(yīng)所產(chǎn)生的大量超微細(xì)顆粒物（約10萬(wàn)個(gè)/mL）是不可能直接通過(guò)后續(xù)的沉淀和過(guò)濾的方法加以脫除的，盡可能地減少原水絮凝反應(yīng)池中超微細(xì)顆粒的存在量，實(shí)現(xiàn)較完美的水質(zhì)凈化，成為強(qiáng)化絮凝處理的關(guān)鍵措施。強(qiáng)化絮凝凈化，涉及到的因素較多，對(duì)給水處理而言有：藥劑性能（如電荷密度、分子量大小等）與投加量、設(shè)備性能、水質(zhì)條件（如pH值、顆粒物濃度等）、“碰撞”吸附強(qiáng)度（如攪拌強(qiáng)度與絮凝時(shí)間協(xié)調(diào)）、既成絮體顆粒大小、吸附絮凝時(shí)間等等。其中顆粒間的有效“碰撞”機(jī)率和接觸吸附時(shí)間等因素，對(duì)水質(zhì)澄清起著重要的作用?，F(xiàn)場(chǎng)操作中采取遞減攪拌速度（由高到低，避免既成絮體被重新打碎），并有較長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)進(jìn)行絮體對(duì)微細(xì)顆粒的接觸吸附；適當(dāng)提高絮凝池污泥濃濃度（如新鮮污泥回流），從而增大絮體體積（接觸表面），強(qiáng)化對(duì)微細(xì)顆粒的“碰撞”幾率，能達(dá)到較完美的吸附絮凝反應(yīng)。筆者曾系統(tǒng)做過(guò)模擬給水常規(guī)處理凈化試驗(yàn)和水廠現(xiàn)場(chǎng)擴(kuò)大試驗(yàn)，主要結(jié)果整理如下：取一次蒸餾水測(cè)定其濁度為0.i5(NTU)，用膜濾器測(cè)定濾膜系數(shù)(0.45μ濾膜)為32。取蒸餾水添加PAM0.1mg/L，攪拌均勻后其濁度上升為1NTU，濾膜系數(shù)驟降至6。表明微量的高分子聚丙烯酰胺即能嚴(yán)重堵塞0.45μ的濾膜。配制模擬微污染“原水”（自來(lái)水1L＋污水1mL＋高嶺土0.1g），測(cè)得其濁度為95NTU，濾膜系數(shù)為6。

表1 絮凝反應(yīng)時(shí)間對(duì)出水水質(zhì)的影響

用配制原水進(jìn)行混凝—沉降—過(guò)濾試驗(yàn)：大燒杯內(nèi)注入試驗(yàn)用水1L，在6聮攪拌機(jī)250rpm轉(zhuǎn)速攪拌下加入8mg/L的PAC，繼續(xù)攪拌30sec.，然后依據(jù)設(shè)定的絮凝反應(yīng)時(shí)間（2、5、10、20min.），遞減攪拌速度（150、100、50、30rpm)，絮凝反應(yīng)完畢后，分別靜置沉降20、10、5、2min.,各吸取上清液400mL，測(cè)上清液濁度后倒入設(shè)定的沙濾柱，濾出水分別測(cè)定濁度、濾膜系數(shù)、殘余鋁等指標(biāo)。重復(fù)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理如表1。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，水中的膠體物質(zhì)能嚴(yán)重影響水的質(zhì)量，絮凝法處理給水脫除膠體及其形成的超微細(xì)顆粒物的效果與合理的絮凝反應(yīng)（攪拌）時(shí)間密切相關(guān)。

綜觀日、美和我國(guó)給水混凝處理的經(jīng)驗(yàn)，水廠適當(dāng)提高“漸減絮凝”反應(yīng)的時(shí)間（如30—35min.），將很有利于去除超微細(xì)的濁度物質(zhì)。這樣，絮凝反應(yīng)后的出水進(jìn)入沉淀池，能在較短的水力停留時(shí)間（如15—10min.）下實(shí)現(xiàn)澄清，盡管后續(xù)沉降池的水中仍存在少量肉眼可見(jiàn)的“礬花”，但容易在后續(xù)沙濾池中脫除，濾出水濁度不難達(dá)到＜1NTU。

可以認(rèn)為，以“絮凝”為主的常規(guī)給水處理技術(shù)，是能較全面凈化水質(zhì)的經(jīng)濟(jì)實(shí)用技術(shù)。在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，對(duì)受污染水源水制取生活飲用水，這一常規(guī)處理技術(shù)，仍然會(huì)是“主打”技術(shù)。

2 對(duì)我國(guó)水源水水質(zhì)和生活飲用水衛(wèi)生達(dá)標(biāo)問(wèn)題的思考

近30多年來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，取得舉世矚目的成就，城市化進(jìn)程加速發(fā)展，有力促進(jìn)社會(huì)全面發(fā)展。與此同時(shí)，也帶來(lái)了工業(yè)廢水和城市污水排放對(duì)水環(huán)境的日益嚴(yán)重的污染。此外，近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)面臨較大面積的濕地萎縮，萎縮的濕地逐步失去水體自凈能力；水資源枯竭，造成水源地的水源減少，水體污染物濃度升高；森林被破壞失去涵養(yǎng)水源的能力。多種不利因素疊加，造成水源水水質(zhì)污染的現(xiàn)實(shí)情況。

國(guó)家新的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB5749—2006）》中，把毒理指標(biāo)中的有機(jī)化合物由5項(xiàng)增至53項(xiàng)，微生物指標(biāo)由2項(xiàng)增至6項(xiàng)，飲用水消毒劑指標(biāo)由1項(xiàng)增至4項(xiàng)。大幅新增控制項(xiàng)目表明，工業(yè)廢水和城市污水排放對(duì)生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的影響是較主要的。而新的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的實(shí)施，對(duì)促進(jìn)我國(guó)廢（污）水治理、水源保護(hù)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)，將起到重要的作用。

經(jīng)過(guò)全國(guó)上下多年來(lái)的水污染防治工作、生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等措施，近年來(lái)，我國(guó)的工業(yè)水污染惡化的勢(shì)頭得到了控制，改變了長(zhǎng)期來(lái)存在的“局部有所改善，整體仍在惡化”的局面，城市污水處理也取得了穩(wěn)步進(jìn)展。預(yù)計(jì)不久后我國(guó)的水源水水質(zhì)將整體步入穩(wěn)定然后逐步恢復(fù)改善。期許8—10年之后，采用改進(jìn)的強(qiáng)化常規(guī)給水處理技術(shù)又能全面實(shí)現(xiàn)城市生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

3 開(kāi)發(fā)家用凈水器制取飲用水的戰(zhàn)略思考

水資源匱乏、分布不均，原水污染較嚴(yán)重，構(gòu)成了我國(guó)給水處理的基本背景。近20年來(lái)，針對(duì)以有機(jī)化合物為主的水源水水質(zhì)污染問(wèn)題，廣大水廠員工、科技工作者和工程技術(shù)人員，為制取衛(wèi)生的生活飲用水做出了很大的努力，形成了許多科技成果，不少獲得實(shí)際應(yīng)用。在現(xiàn)有給水常規(guī)處理基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出眾多的給水深度處理技術(shù)：如活性炭吸附、生物活性炭、臭氧氧化、臭氧催化氧化、超濾、納濾等膜分離技術(shù)、活性炭—超濾組合等水處理新工藝，以及強(qiáng)化常規(guī)給水處理工藝，這些新工藝各有不同層面上的技術(shù)特點(diǎn)，具有不同類型水廠研究應(yīng)用的價(jià)值。

我國(guó)的城市自來(lái)水廠長(zhǎng)期以來(lái)，以生產(chǎn)衛(wèi)生的生活飲用水為目標(biāo)，向城市居民提供合格的同一水質(zhì)指標(biāo)的飲用水和生活用水。當(dāng)前，面對(duì)水源水質(zhì)有機(jī)物污染比較嚴(yán)重，部分城市自來(lái)水廠的現(xiàn)有常規(guī)處理技術(shù)難以按《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》提供衛(wèi)生的飲用水，給水深度處理問(wèn)題成為比較緊迫的問(wèn)題。需要盡快有經(jīng)濟(jì)實(shí)用的解決辦法和措施。筆者近年來(lái)對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行過(guò)一些調(diào)查研究，分析對(duì)比，提出由用戶建設(shè)自來(lái)水深度處理裝置，取代自來(lái)水廠搞“集中式”給水深度處理裝備的思路。僅提出如下一些分析意見(jiàn)和粗淺認(rèn)識(shí)。

3.1 水廠“集中式”深度處理生活飲用水的技術(shù)路線欠妥

長(zhǎng)期來(lái)，我國(guó)城市水廠生產(chǎn)的自來(lái)水，是供應(yīng)居民的生活用水和飲用水。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，個(gè)人飲用水的消耗量（包括淘米、餐前洗食器和末次洗菜等）為6—9升/日·人，平均用水量為7.5升/日·人；個(gè)人生活用水量（包括沖廁、洗澡、洗衣物和其他生活雜用水）為120—230升/日·人，平均用水量為175升/日·人，這就是說(shuō)，居民的平均飲用水需要量只占生活飲用水總量的4.1%。在我國(guó)現(xiàn)實(shí)情況下，如果為保證飲用水的安全衛(wèi)生，要把大部分的人力、物力、財(cái)力消耗在本來(lái)己經(jīng)是安全衛(wèi)生的生活用水（占95%以上）處理上，這是不符合科學(xué)發(fā)展的浪費(fèi)。其技術(shù)路線是不妥的。此外，現(xiàn)有的城市自來(lái)水管網(wǎng)，基本上是十幾年、幾十年乃至上百年的老系統(tǒng)，管道輸水過(guò)程，對(duì)飲用水的水質(zhì)影響，是不容忽視的；飲用水終端消毒過(guò)程產(chǎn)生的微量毒副產(chǎn)物及輸水過(guò)程可能產(chǎn)生的二次污染，也將影響飲用水的質(zhì)量。

3.2 水廠“小集中”深度處理飲用水，存在建設(shè)輸水管網(wǎng)問(wèn)題

水廠按需生產(chǎn)飲用水是合理的，問(wèn)題是需要新增一套輸水系統(tǒng)到用戶，用戶才能用上飲用水。城市自來(lái)水管網(wǎng)系統(tǒng)是個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，可謂投資巨大，費(fèi)時(shí)費(fèi)工。鋪設(shè)飲用水新管網(wǎng)，現(xiàn)階段也是行不通的。

3.3 以用戶為單位建設(shè)自來(lái)水深度處理裝置，制取飲用水的戰(zhàn)略思考

思路的基本要點(diǎn)是：在用戶廚房自來(lái)水終端接上適用的凈水器制飲用水，這樣，制水點(diǎn)與用水點(diǎn)位置緊密相連，用戶按需制取直飲水，即制即用，水質(zhì)有保證，工藝路線合理；選用適宜的家用凈水器的一次性投資較少（1000—2500元/套），適應(yīng)城市用戶經(jīng)濟(jì)承擔(dān)能力；制水運(yùn)行管理費(fèi)用低，與“集中式”制水費(fèi)用綜合對(duì)比，節(jié)省水費(fèi)1倍以上，比較經(jīng)濟(jì)合理；避免因水廠處理水消毒過(guò)程產(chǎn)生的微量毒副產(chǎn)物污染及舊輸水管道的二次污染的隱患，讓廣大用戶增強(qiáng)飲水安全感；己有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)難度較小，推廣應(yīng)用較容易。

我國(guó)家用凈水器的開(kāi)發(fā)應(yīng)用己有30年的歷史，據(jù)報(bào)道，目前城市居民使用家庭凈水器的比例約占35%，其中，知識(shí)分子家庭和老年家庭使用比例較高；普通城市居民使用凈水器的增長(zhǎng)速度較快，但應(yīng)用缺少質(zhì)量保證的濾水器的比例也較高；近幾年來(lái)發(fā)生的一些食品安全衛(wèi)生事件，讓不少用戶對(duì)飲水安全衛(wèi)生問(wèn)題產(chǎn)生疑慮和關(guān)切，但是缺少技術(shù)導(dǎo)向。據(jù)此,筆者提出如下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)和看法。

3.3.1 用戶制取飲用水的實(shí)際應(yīng)用，需要政府、自來(lái)水企業(yè)和用戶共同發(fā)力做好

讓廣大人民群眾喝上安全衛(wèi)生的飲用水是一件大事，政府和企業(yè)在起步階段的引導(dǎo)推動(dòng)作用很重要。筆者回憶起美國(guó)里根總統(tǒng)時(shí)期，為了節(jié)約水資源，政府在加州城市免費(fèi)為居民更換節(jié)水廁所的報(bào)道，促成節(jié)約水資源的實(shí)際效果的同時(shí)，推動(dòng)全民環(huán)保意識(shí)的提高。現(xiàn)在，提出用戶制取直飲水，可說(shuō)是讓用戶配合水廠經(jīng)濟(jì)有效地分別生產(chǎn)出安全衛(wèi)生的飲用水和安全衛(wèi)生的生活用水。這個(gè)初步的調(diào)查研究意見(jiàn)，就是想要通過(guò)專家學(xué)者的批評(píng)指導(dǎo)，逐步深入完善，逐步得到政府、企業(yè)的研究支持，進(jìn)而加速實(shí)施。

3.3.2 建設(shè)家用凈水器

可能大部分城市自來(lái)水廠能按新的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》制出合格的生活飲用水，但是保護(hù)和倡導(dǎo)廣大用戶建設(shè)家用凈水器，制取安全直飲水仍屬利國(guó)利民。因?yàn)樗畯S出水安全衛(wèi)生，并不等同用戶（終端水）飲用安全衛(wèi)生。具體說(shuō)，避免因水源水意外污染和水廠出水消毒過(guò)程及管道輸水過(guò)程帶入的微污染，仍是很有好處的。筆者注意到，歐洲和美國(guó)的水源水質(zhì)一般都比較好，經(jīng)強(qiáng)化常規(guī)處理后的生活飲用水水質(zhì)總體上也要比我們的自來(lái)水的水質(zhì)好一些。但是，他們?nèi)匀挥胁簧偌彝ナ褂脙羲髦迫≈憋嬎?；近幾年，美?guó)生產(chǎn)的家用電冰箱，大都配套內(nèi)置凈水器，飲用十分衛(wèi)生方便，也更有安全感?；蛑档媒梃b。

3.3.3 選用好凈水器很重要，也不難找到經(jīng)濟(jì)適用產(chǎn)品

目前，國(guó)內(nèi)有不同品牌的家用凈水器不下50種，按凈水器的結(jié)構(gòu)分大致有粗濾、精濾、活性炭吸附、離子交換樹(shù)脂、中空纖維、反滲透等等，選擇凈水器主要根據(jù)自來(lái)水水質(zhì)來(lái)確定。如西北部高硬度水質(zhì)，容易結(jié)垢，選購(gòu)帶離子交換樹(shù)脂濾芯的過(guò)濾凈水器，可能比較適宜；對(duì)水中含余氯、異味較重，有機(jī)污染物含量較多的城市自來(lái)水，可選購(gòu)活性炭載量較多的家用凈水器，因?yàn)榛钚蕴繉?duì)水中余氯、異色異味有強(qiáng)力吸附作用，對(duì)微量有機(jī)污染物物有明顯的去除效果；對(duì)城鄉(xiāng)水質(zhì)較渾濁但有機(jī)物達(dá)標(biāo)的自來(lái)水，選購(gòu)有粗濾、精濾雙重功能的家用凈水器凈化較好。只要有常規(guī)的正確指導(dǎo)和引導(dǎo)，家用凈水器制取直飲水是會(huì)健康地普及應(yīng)用的。

4 幾點(diǎn)討論意見(jiàn)

1）以“絮凝”為主的常規(guī)給水處理技術(shù)，是能較全面凈化水質(zhì)的經(jīng)濟(jì)實(shí)用技術(shù)。

2）面對(duì)部分水源水受污染和國(guó)家新的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》實(shí)施，我國(guó)部分城市或水廠很難僅靠常規(guī)處理技術(shù)制出達(dá)標(biāo)飲用水。自來(lái)水深度處理成為現(xiàn)實(shí)要求。

3）水廠搞“集中式”深度處理生活飲用水的技術(shù)路線欠妥。因?yàn)樽詠?lái)水中飲用水部分僅占不到5%，如果把大部分的人力、物力、財(cái)力消耗在本來(lái)己經(jīng)是安全衛(wèi)生的生活用水深度處理上，那是不符合科學(xué)發(fā)展的浪費(fèi)。水廠“小集中”深度處理飲用水，需新建設(shè)輸水管網(wǎng)到用戶，投資巨大，費(fèi)時(shí)費(fèi)工，也行不通。

4）以用戶為單位建設(shè)自來(lái)水深度處理裝置，制取飲用水，具有工藝路線合理，所制直飲水水質(zhì)容易保證；一次性投資較少；制水運(yùn)行管理費(fèi)用低，比較經(jīng)濟(jì)合理；避免因水源水意外污染、水廠處理水消毒過(guò)程及舊輸水管道輸水過(guò)程的二次污染，用戶飲水有安全感；技術(shù)難度較小,推廣應(yīng)用較容易。

［1］生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006)[S].