净水新技术和发展趋势

宋仁元

　　新的更高的水质要求为应用新技术提供了动力，技术进步为应用新技术提供了基础，精密的仪器和测试手段的应用为新技术提供了可能。
　　这里提供部分新技术和发展趋势供参考。

　　一. 因水、因地、因仪器制宜确定净水工艺

　　制水工艺的任务是以最经济合理的方法把原水中所含的污染物和出厂水中所允许的污染物之间的差额去除掉。因为出厂水质的要求有所不同，尤其是原水中污染物的品种和浓度相差很大，因此净水的任务差别很大，不宜机械套用其他城市的成功经验。
　　欧美一般在设计净水厂前先做模型试验，作几种工艺方案的比较，从而选择优化的工艺和参数。如美国洛杉叽新水厂经模型试验比较，选择了直接过滤工艺，滤速为32m/时，这个滤速是我们当前设计的3－4倍。如果未经试验比较，不可能选用这样优化工艺。
　　又如法国利安公司为推广V型滤池，先在澳门采用。该公司在珠海的坦洲镇经营了一个供水区，水厂的滤池用了双阀滤池。他们为悉尼设计的水厂采用V型滤池直接过滤工艺，滤速为24m/时。最近澳门又建了一个水厂叫大水塘水厂，共12万m3/日，第一期为6万m3/日，他们采用煤砂双层滤料滤池直接过滤，滤速为10.8m/时。我感到他们是从实际出发，因地制宜选择工艺设备。
　　又如臭氧活性炭净水工艺在欧美使用比较普遍，在美国则使用不多。很重要的因素之一是二地水源特征有所不同。在欧洲，多脑河等主要河流均为多国河流，河流流量并不大，沿河经过许多经济发达的城市，它的水体经过多次使用。虽然排放的污水均经过处理，生物可降解的有机物，如氨氮的含量很低，但生物不可降解的有机物，经多次使用则不断积累。这类水用臭氧活性炭工艺是很针对有效的。在美国，很多水源中不可降解的有机物并不高，他们就不一定要用臭氧活性炭工艺。

　　 二. 膜法和颗粒计数器的应用可能有较大发展

　　从技术上讲，微滤和超滤可以替代常规处理，纳滤和反渗透可以替代深度处理。过去由于价格原因尚不宜用于城市水厂。近几年来膜技术有很大进步，价格也有较大下降。在荷兰，近五年来每平方米超滤价格下降到原来的1/5,预计将降到1/20。微滤和常规净水工艺的成本已相对接近。以前美国有的文献介绍，在2万m3/日以下常规净水厂用膜法替代在技术经济上是合理的，有的文献则认为5000m3/日以下是合理的。最近美国在建规模为10万m3/日的超滤水厂。世界上超滤水厂的能力已超过100万m3/日，其中约三分之二为98及99年建设的。膜法技术进步和价格下降的空间比常规净水工艺和深度处理更大。随着技术进步和价格下降，膜法替代常规处理或深度处理有相当可能。
　　另外，美国等经济发达国家，对隐性孢子虫，贾弟氏虫等微生物指标感到很伤脑筋。解决这类微生物指标最可靠的办法一是烧开喝，二是用膜过滤，现在较多使用方法把浊度降低到0.1NTU，以提高其去除率。但降到0.1NTU不一定隐性孢子虫就是安全。替代浊度更正确的方法是颗粒计数器测定上述原生动物大小的颗粒。用这个方法来判断原生动物比浊度更正确。美国宾州要求州内水厂每毫升出厂水中3－18微米的颗粒小于10粒。但颗粒计数器不能判断这10粒是什么。隐性孢子虫问题的困扰将推动膜法和颗粒计数器的应用。

　　三. 臭氧消毒及臭氧活性炭工艺将有发展

　　现在国际上的概念，把消毒分成二部分，一是工艺工程的氧化消毒，二是为保持管网余氯(或其他消毒剂)而加的消毒剂。就工艺过程的氧化消毒而言，臭氧有很多优点：氧化消毒能力最强；能灭活隐性孢子虫和贾弟氏虫；能把不能降解的有机物氧化为可降解的有机物：能去除部分致臭味的有机物。由于技术进步，生产臭氧的电耗和设备价格也有所降低。这些因素将推动臭氧使用的增加。但使用臭氧后有个很大的缺点是醛、酮等有机物大量增加，为细菌繁殖提供了丰富的营养，这种水在管网中很容易繁殖细菌。一般在臭氧氧化后再需要生物处理，通常用活性炭。欧洲较普遍的做法是再加个活性炭池，而美国一般用双层滤料滤池，上层为活性炭，下层为砂，生物处理和过滤一池二用。
　　臭氧的应用也受其副产物溴酸盐的制约。溴酸盐是三类致癌物质，世界卫生组织的准则值为25微克/升，此时人的终身风险为10万分之7，美国标准为10微克/升。总的讲,随着污染加剧，水质要求提高及臭氧使用的增加，臭氧活性炭工艺的应用将有所增加。

　　四.关于消毒剂的选用

　　实际上各种消毒剂都有它的优缺点，都会产生在定性上相当可怕的副产物。使用各种消毒剂都要求其副产物的浓度不超过标准的允许值。以前对加氯引起氯仿等副产物强调得多了些，引起了一些误解，以致拉丁美洲好多国家错误地削弱了消毒，导致霍乱大流行。为此1993年世界卫生组织强调完善的消毒，宁可把氯仿标准提高到200微克/升，即使如此，细菌等的风险仍大于氯仿。
　　美国是最早发现氯消毒副产物的国家，而且对这方面研究也较深。据1991－1992年统计，美国1256个主要供水企业，其服务人口为2.09亿人，其消毒剂使用情况如下：按水厂计，氯占64％，氯胺12％，二氧化氯6％，高锰酸钾18％；如按服务人口统计，氯占46％，氯胺25％，臭氧2％，二氧化氯6％，高锰酸钾21％。
　　荷兰、德国、瑞士苏黎世等欧洲少数城市在出厂水中已不加消毒剂，没有余氯是成就还是愚蠢？近二年有多篇论文讨论出厂水要不要有余氯。国际水协于1998年分别在美国和欧洲组织了二次专题讨论会。会议基本结论是：保持管网余氯有很多好处。只有水厂处理后的水，细菌学指标非常好；有机物很低，其中AOC(可吸收的有机炭吸附)小于10微克/升(象北京水源九厂这样好的水源，净水过程还经活性炭吸附，AOC近100微克/升)；管网很清洁；防止二次污染的措施很严密，这样才能保持细菌学指标的安全，又减少消毒副产物的危害和消毒剂对嗅味的影响。但这样做要非常谨慎，一般用逐步降低的方法。美国不想在这方面有所引导。在我国的情况，主要问题是加强消毒，这类问题可待较远的将来再考虑。

　　五. 对快滤池反冲洗水的利用持谨慎的态度

　　美国密尔沃基市发生隐性孢子虫水质事故，直接的原因是短期出厂水浊度较高，原来经常为0.25NTU，后因控制不善浊度提高到1.7NTU，浊度去除率降低，大量隐性孢子虫带出去。但内在的原因是因快滤池冲洗废水重复利用,把滤池中截留的污染物又回到了原水，浓缩了原水中的污染物，经过多次浓缩进水中隐性孢子虫浓度很高。这个事故后，欧美对冲洗水的重复利用很谨慎。美国有的州要求处理后再用，有的要求严密监测水质，有的不许用。美国计划于明年10月制订一个统一的法规。最近澳门从事一项研究，把快滤池反冲洗水经微滤处理后再利用。利用快滤池废水有其优点，尤其是水源短缺或远距离引水的地方，但权衡利用时要考虑多种污染物浓缩的因素，或者采取必要的措施。

　　六. 高分子混凝剂(聚合物)对净水有重要作用

　　这也是多年以来的事，我国用得不多，故再提一下。高分子混凝剂一般用作助凝剂或助滤剂。用作助凝剂后对混凝、沉淀效果有明显改善，过滤效果也有所提高。用作助凝剂，滤池去除率将明显提高，即使滤速较高，出水浊度也可很低。上述洛杉矶市水厂采用直接过滤，滤速在30m/时以上，出水浊度仍为0.1NTU，其中很重要的措施之一是采用高分子助滤剂。日本不许用有机高分子混凝剂，只允许用无机的，欧美则用得比较普遍。其实，只要控制单体含量在标准以下就可放心使用。世界卫生组织规定聚丙烯先胺单体浓度为小于0.5微克/升。