在今年8月3日的2007水業(yè)高級技術(shù)論壇上，清華大學環(huán)境科學與工程系教授的劉文君教授以《應(yīng)對新水質(zhì)標準的現(xiàn)有自來水廠技術(shù)改造對策》為題進行發(fā)言，以下內(nèi)容根據(jù)發(fā)言內(nèi)容整理（未經(jīng)本人審核）。

　　我主要講4個方面的內(nèi)容，第一個是新標準的特點，第二個是我們原始水源存在的問題，第三個是線網(wǎng)的工藝和現(xiàn)狀，第四個是討論。
　　我們水質(zhì)的指標是106項，其中常規(guī)42項，非常規(guī)的64項。常規(guī)里面包括微生物學4項，毒理學是15項，無機物是12項，有機物是3項，等等。非常規(guī)的微生物學是2個，毒理學是59項，無機物是9項，有機物是54項等等。我們對新的標準做一個特點的分析，就能發(fā)現(xiàn)主要是微生物的增加，說明我們對微生物的安全性和重視的程度要大大加強。
　　消毒劑從過去的1項增加了4項，所以這應(yīng)該引起我們的關(guān)注。無機物從10個增加到了21個，有機物從5個增加到了53個，感官指標從15項增加到了20項，在沒有增加的里面修訂了8項，像總大腸桿菌是從1CFU/L到不得檢出，硝酸鹽是從20毫克/升到10毫克/升。
　　分析了新的標準以后，我們對新的標準有所理解。第一個是加強了對有機物、微生物和消毒等的要求，統(tǒng)一了城鎮(zhèn)和農(nóng)村飲用水衛(wèi)生標準，基本實現(xiàn)了飲用水標準與國際接軌。
　　所以，這里要注意一點，我們只是說標準已經(jīng)接軌，但是我們的水質(zhì)能不能接軌不好說，因為我們能不能達到標準不好講。再一個達到這個標準是一個及格的標準，不要以為我們達到這個標準以后，就是水平很高了。在美國做每個標準的時候一定是高于國家的標準，國家的標準是考慮全國通用的情況，每個地區(qū)會定一個更嚴格的標準。所以，我們只能說標準已經(jīng)跟國際接軌了，但是水質(zhì)要看我們水廠改造的情況。
　　水源現(xiàn)在污染嚴重，我們自來水的處理是代人受過，因為水源不歸我們管。我們希望各個部門能夠把水源管好。去年環(huán)保局的公報上說，全國的745個地表水國控斷面中，3類以內(nèi)的水體只占40%，有48%屬于劣V類水體，其中城市河段的污染更為嚴重。湖泊和水庫的污染十分嚴重，全國27個國控重點湖、庫中3類以內(nèi)的水體只占31%。主要的污染物是氮、磷、藻，還包括藻毒素和其他有可能引起我們水質(zhì)變化的其他的有機物。
　　10年之內(nèi)我們的水源水質(zhì)不會有根本性的好轉(zhuǎn)，能夠保持我們現(xiàn)在這個現(xiàn)狀就很不錯。所以上一次去太湖，我有一個觀點是，不要以為我們國家很重視，花很多錢，就意味我們的水源水質(zhì)有很大的好轉(zhuǎn)。技術(shù)有作用，但是作用有限。現(xiàn)在的發(fā)展模式?jīng)Q定了我們的水源水質(zhì)不可能有一個根本的好轉(zhuǎn)。
　　水源的污染物第一個是耗氧量，日本是用高錳酸鉀來表示，他們的3相當于我們的1，所以我們的3不是一個最危險的標準。氨氮本身對健康的危害并沒有那么大，根據(jù)WHO的指南，如果氨氮對人體有害基本上在37.5毫克/升以上。但是它有其他的危害，第一個它預(yù)示著水源受到污染，還有對于消毒有比較大的影響。微量有機物還沒有引起我們高度的關(guān)注。因為我們現(xiàn)在更多探討的是耗氧量和藻類和嗅味，對于微量有機物還沒有重視。對于致病的微生物，這個會對我們有比較大的影響。還有藻類，據(jù)我了解，大多數(shù)的水源基本上都有，只不過是引起注意和沒有引起注意，或者是公開或者是沒有公開的問題。再一個就是臭、味，因為老百姓對于水質(zhì)不是很了解，臭、味是最直接、最敏感的，包括顏色和濁度可以看出來。臭、味的健康危害比那些看不見摸不著的小一點，但是它的關(guān)心點是比較大的，因為它直接可以聞到。還有其他的污染物。
　　我們回過頭來說水處理工藝的問題，第一個是控制水傳播致病微生物，2004年美國工程院評選20世紀20大水工程進展里面排在第4位，就是水處理對于致病微生物的控制，大大保護了人類身體的健康。這個可能大家有切身的感受，比如說國內(nèi)以前的霍亂還是比較多的，有了水處理之后得到了很大的改善。
　　再一個是控制水中化學污染物，就是有毒物質(zhì)的控制。這可能是會拉肚子或者是感冒等等，那么它的積累需要十幾年或者是幾十年的積累，當您感覺有問題的時候已經(jīng)來不及了。
　　一個是提高水的舒適度，在健康的前提下，我們要求水質(zhì)口感比較好。這里面包括顏色、臭、味和口感等等的問題。這個是我們的一個目標。
　　我們傳統(tǒng)的處理工藝就是混凝、沉淀、過濾、消毒。我們不能批評它，因為目前在全世界它仍然是主流的處理工藝。包括美國和加拿大，當然跟他們的水源水質(zhì)好有關(guān)系。對于中國來講，大多數(shù)這樣的工藝是有優(yōu)點的，但是針對我們國內(nèi)的情況，它有它的局限性。已經(jīng)不能滿足我們現(xiàn)在社會的水質(zhì)要求了。
　　第一個方面就是剛才說的，因為我們的水源已經(jīng)被污染了，常規(guī)處理工藝以前針對的不是我們現(xiàn)在的水質(zhì)問題，它主要是針對水中的無機顆粒物的問題。第二個是水質(zhì)標準越來越嚴格，第三個就是消毒的問題，還有微量有機物的問題，常規(guī)處理工藝無能為力，所以我們要采取新的技術(shù)組合，才能有安全、干凈的生活飲用水。這個是我想講的工藝改造的問題。我們現(xiàn)在要改造的有幾個方面？第一個方面是采用預(yù)處理，預(yù)處理加在水處理工藝的前面。還有一塊可以在水處理工藝和常規(guī)處理工藝后面加深度處理。還有一個是消毒。中國是99%，其他的國家，比如說美國45%以上采用的是氯消毒。這個消毒怎么改進，下面我分別來講。
　　預(yù)處理我們有幾種方法，第一個是氧化法，一個是化學氧化，一個是生物氧化，化學氧化有氯氣預(yù)氧化、高錳酸鉀預(yù)氧化、二氧化氯預(yù)氧化，還有臭氧預(yù)處理。生物氧化是生物濾池和生物接觸氧化。再有預(yù)處理的方法就是吸附法，這是粉末活性炭，這是運用最廣泛和最有效的方法，還有粘土吸附，這在南方的一些地區(qū)也在使用。
　　這個是浙江的水廠運行圖，運行了好幾年，效果還不錯。
　　這個是化學預(yù)氧化的，我們水處理工藝化學的氧化，通常是以不變應(yīng)萬變，根據(jù)我們水質(zhì)的變化加活性炭等等的東西。特別是活性炭，為了應(yīng)急，很多的地方都上了。從水處理的觀點看，針對水處理的變化，我們要應(yīng)對不同水質(zhì)的特點。
　　還有一個是常規(guī)工藝的改進，國內(nèi)很多是水力的改進。我個人看到，機械的是比較好的，比如說機械加速澄清池，對于水質(zhì)的改善和負荷的變化是有很大的幫助的。因為國內(nèi)很多的水廠的負荷是變化很大的。比如說珠海，它的處理能力是80萬，采用了加速澄清池，效果很好。另外一個就是Actiflo澄清池，在北京改造，改造之后效果很好。再一個是強化混凝，這個在美國有特殊的含義，調(diào)pH值，加注凝劑、增加混凝劑量。我們的常規(guī)工藝可以達到1.1，廣州的水廠管理好的時候可以到0.04。澳門的水廠基本上是0.04到0.15，所以達到1.1以下不是很困難的。
　　還有一個是浮沉池，這個很有用，因為我們國內(nèi)很多地方的藻類爆發(fā)是季節(jié)性的。所以在沉淀池的前面，改一段為氣浮，如果有藻的時候把氣浮打開，如果沒有的時候就關(guān)了。這個對于藻類的爆發(fā)會有一個適應(yīng)性。還有過濾，這個文章做得不是很多了，因為這個要保證濁度。像生物濾池和強化過濾，能不能保證濁度？像炭砂過濾在國外是很有用的，在美國有很大一部分比例是這種濾池。還有翻板濾池，這個對于水質(zhì)的改善不是特別地明顯。
　　還有一個是深度處理，用得最多的就是臭氧活性炭。北京用的活性炭吸附都是用的臭氧活性炭。廣州和深圳的水廠等等，做完了臭氧活性炭的效果還是不錯的，蘭州的水質(zhì)也還是比較好的。但是這有一個微生物的安全性問題。我們今年對于廣州的水廠進行了研究。到目前為止用了臭氧活性炭之后，出水量有沒有增加，我們新的結(jié)果會報告給大家。還有一個問題，臭氧活性炭的微生物是不是抗氯的。去年我們在美國調(diào)研的時候，他們發(fā)現(xiàn)臭氧活性炭的微生物是從炭上長出來的，而且消毒不太容易控制，所以他們改成了紫外線加氯的方式。所以我們想看一下有沒有影響，但是有一個結(jié)論，它的微生物的量增加了很多，包括顆粒物也增加了很多。包括膜過濾，剛才陳總已經(jīng)講了很多了，我不多講了。我認為技術(shù)上沒有什么問題，就是成本上的問題。
　　再有就是消毒，剛才講了消毒副產(chǎn)物，我們現(xiàn)在跟美國一樣，對加氯量有限制，以前我們只對余氯有限制，現(xiàn)在對于氯的濃度也有要求。所以，也不能太高，對于氯的副產(chǎn)物的要求也比較嚴。我們國內(nèi)大多數(shù)采用了氯消毒，對于消毒的方式進行優(yōu)化，一個是優(yōu)化氯消毒，一個是采用統(tǒng)合式的IDDF消毒設(shè)計框架，這個是提高了水力和時間，通過改進能源的消毒方式。還有順序消毒技術(shù)，這個對于微生物和消毒副產(chǎn)物的控制也是有用的。
　　再一個是紫外線的復(fù)合消毒。我們在東莞做了一年的試驗，結(jié)論是紫外線對于水中微生物的控制很有效，而且成本不貴，月均的費用是在0.015元以內(nèi)。但是必須要考慮到紫外線沒有持續(xù)的效果，要保證安全性。
　　還有采用二氧化氯和臭氧。
　　上面我們講了水質(zhì)的特點和工藝。我們下面講什么樣的水質(zhì)用什么樣的工藝。
　　首先是對有機物進行分析。籠統(tǒng)來講有機物是TOC，一個是溶解的DOC和不溶解的POC。DOC里面又分微生物能降解的BDOC和不能生物降解的NBDOC，BDOC里面還有AOC。不同工藝單元對于有機物的去除能力，我們做了一個常規(guī)性的混凝沉淀。對于有機物的處理，以特性來劃分，我們經(jīng)常用分子量來表示。1萬到10萬之間的混凝沉淀可以去除。當然顆粒性的有機物是完全可以通過混凝沉淀去除的?；钚蕴咳コσ埠苡邢?，3千到1萬混凝沉淀可以有效去除，生物處理可以部分去除，但是活性炭處理不了。在1千到3千之間的混凝沉淀去除很有限，有機物分布大部分的組成是在3千以下的，再用混凝基本上是沒有作用的。生物處理可以去除相當一部分，活性炭吸附就很有效的。那么500到1000的混凝沉淀去除不了，還會有增加。因為混凝當中，混凝和有機物結(jié)合，會有增加。生物處理可以部分去除小于500的，混凝沉淀基本上是沒有作用的?；钚蕴繉τ?00到1000的和500以下的都有很好的效果。所以，水處理是科學的。把它的特點分析清楚以后，它是有規(guī)律可循的。
　　不同的工藝單元對有機物去除能力不再仔細講了，主要講膜處理的特點、工藝改造時候的費用。我們以常規(guī)工藝作為參照，活性炭對于有機物的去除可以增加20%到50%，對于亞硝酸鹽去除不大，但是對于味道有一定的效果，活性炭每天增加80~100元，轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)費用是增加0.1~0.15元，對于氨氮是有少量的效果，對于亞硝酸鹽也有少量的效果，對于色、臭味是很有效果的。對于AOC是有部分的效果，對于Ames活性炭是很有效。生物處理主要是去除氨氮，對于有機物處理有限，大概在20%左右。這個增加的費用是每天100元左右，運轉(zhuǎn)的費用是0.1元左右。強化混凝可以部分去除有機物，運轉(zhuǎn)費用是增加0.02~0.05元。強化這個改造之后可能要曝氣，運行的費用大概是2分錢。
　　深度處理工藝的選擇，我們提到不同的水質(zhì)和處理情況，第一個是藻類含量較高的水庫水，一般是SS、氨氮、COD均較低，用臭氧預(yù)氧化、混凝氣浮、臭氧、活性炭工藝。
　　一般水源水是氨氮小于1.0毫克/升，COD小于6毫克/升。是用源水、混凝、沉淀、砂濾、臭、活性炭。氨氮濃度比較低，COD的程度比較高的是通過強化混凝、沉淀、活性過濾然后臭氧加活性炭。最后一種情況是氨氮和COD都比較高，是生物處理和強化混凝然后沉淀加活性炭最后是臭氧加活性炭。
　　我個人認為膜技術(shù)應(yīng)該是21世紀最有前途的一個工藝。膜處理加上活性炭的吸附，加上紫外線消毒，我認為是最理想的工藝。現(xiàn)在我們正在做試驗，現(xiàn)在在濟南用立昇的膜在做，初步的結(jié)果對于藻類的去除效果很好。但是我們現(xiàn)在做的時間比較短，還繼續(xù)在做，所以這個速率還需要進一步完善。我個人認為膜處理的選擇一個是混凝、沉淀、過濾加粉末活性炭加超濾。但是這個過程太長了，我個人傾向不要過濾。第二種是原水經(jīng)過混凝、沉淀、粉末活性炭、超濾。第三種是原水經(jīng)過混凝、沉淀、活性炭過濾、超濾。粉末炭吸附的容量是跟混凝的程度有關(guān)，所以要控制水質(zhì)。我們要求的目標都很低，比如說藻毒素的吸附量都是很少的，所以這個時候活性炭的長期使用效果更好一些。第四種是原水經(jīng)混凝、沉淀、超濾和活性炭過濾。
　　工藝要根據(jù)不同的水質(zhì)情況進行選擇。
　　第一個照片是蘭州水廠運行的照片；第二個是新加坡的膜處理實例，這可以處理到連污水都可以喝的程度，所以這只是成本問題；第三個我要講一個特殊的例子，這就是紫外線的高級氧化處理，現(xiàn)在的活性炭很好，但是有一個缺點，它只是把一個污染物轉(zhuǎn)移到活性炭表面，并沒有把它分解。那么轉(zhuǎn)移之后怎么辦？長期應(yīng)用的話，活性炭還需要經(jīng)過一個處理，從我們長期使用的角度講，還需要無害化。比如說硝基苯，我們用高級氧化就把它去掉了，可是使用活性炭就僅僅是轉(zhuǎn)移了，我們學校有一個老師用紫外線去氧化，發(fā)現(xiàn)紫外線對硝基苯的分解效果非常好。紫外線高級氧化工藝現(xiàn)在有一個實例，就是在荷蘭的PWN水廠，這是全球使用紫外線在高級氧化處理方面的一個實例。他們的標準是比較嚴的，每天10萬噸，效果非常不錯的，這是他們廠外圍的情況。
　　所以我們想國內(nèi)也可以開展相關(guān)的研究，就是高級氧化在水處理當中的應(yīng)用，這是有成功實例的。
　　我們國家“863”的時候為我們的南方地區(qū)安全飲用水保障提供的技術(shù)支持，北方地區(qū)安全飲用水保障提供的技術(shù)支持，還有太湖地區(qū)安全飲用水保障技術(shù)支持，所以包括很多水環(huán)境的監(jiān)測和改善，很多的核心都是飲用水的安全。在“十一五”的時候我們國家會投入大量的經(jīng)費改善水質(zhì)，所以我個人對于我們提高水質(zhì)抱有希望。謝謝大家！
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