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让市民饮水更放心

本报记者付毅飞
    饮用水安全是关系国家安全和人民身体健康的重大问题,在水源污染和饮用水标准不断提高的双重压力之下,我国供水行业面临空前的挑战。2006年3月,我国饮用水行业首个“863”科研课题———“南方地区安全饮用水保障技术”课题顺利通过验收,专家组评价,该课题针对南方地区饮用水水源的水质特点,以解决低浊、高藻、有机污染等问题为重点,从水源、水厂、管网环节进行系统的研究和技术开发,在水源水质预警、高效混凝与投药自控系统、活性炭性能评价、臭氧接触优化设计、生活活性炭优化技术、清水池工艺设计的优化、管网水质模型、红虫综合防治、饮用水及其净化技术等方面均取得了创新性成果,为南方地区饮用水安全保障提供了可靠的技术支撑,具有良好的应用前景,也为深圳市2012年全面实现优质饮用水的目标提供了可靠的科学技术支持。

  课题负责人,深圳市水务(集团)有限公司总工程师张金松告诉记者:“水污染问题具有多样性和复杂性,要实现饮用水安全保障,课题研究的技术路线必须面向整个供水系统,从水源、水厂到管网全流程采取相应的安全保障措施,寻求系统化的技术方案。”记者了解到,经过3年攻关,课题组建立了涵盖水源、水厂净化和管网输配的全方位城市饮用水安全保障技术系统,强化了水厂对重要目标污染物的去除与控制,改善了供水水质的化学和生物稳定性,并结合先进的饮用水安全评价方法对饮用水工艺及水质进行了全面的安全评价,构筑了适合新时期饮用水安全保障的水质管理体系。

  差异化技术体系可提供10年安全保障

  “水厂水质净化是饮用水安全保障技术的核心。”张金松告诉记者,水厂水质净化的关键,是如何通过预氧化、混凝沉淀、过滤和消毒等多级屏障,对浊度、藻类、各种有机、无机污染物及微生物进行高效去除或灭活,同时还要尽可能减少在水处理过程中加入或产生新的污染物。

  然而,南方地区人口密度高,环境污染比较严重,加上年平均气温高,容易引发水体富营养化。由于靠海较近,还存在海水倒灌等引发的一些特殊水质问题。他说:“虽然南方地区水源水质存在低浊、高藻、微污染等共性特征,但不同地区之间,不仅污染物种类和污染程度有所差异,而且社会及经济发展水平也很不平衡。因此,尽管各地区都有提高饮用水质安全保障水平的需求,但在净水工艺的选择上,还存在技术路线的差异。”不过他表示,围绕课题所形成的关键技术和示范工程,再吸纳国内外先进、成熟工艺和技术,已建立了3套差异化的技术体系,可在未来5—10年内,为南方地区安全饮用水提供技术体系保障。

  他介绍,对于社会和经济发展水平高、政府和用户对优质饮用水需求迫切的地区,如果水源水污染严重,可以采用以臭氧-活性炭为核心的深度处理工艺,在强化有机物的去除的同时,显著改善水的色、嗅、味等感官指标。“当前,臭氧活性炭在国内已经逐渐成为深度处理的主流工艺,也应用在我们的示范工程中,取得了良好的效果。据我了解,很多地区的水厂都在规划采用该工艺,而我们的研究,将为这一工艺体系在国内的应用和发展提供重要的技术支撑。”

  作为水处理系统中最基本的工艺单元之一,混凝沉淀是浊度和藻类去除的关键环节,对有机物也有一定的去除效果。因此,若通过常规工艺的改善和强化就能够达到水质要求,将会大大节约投资和运行成本。他说:“我们在课题中建立了以‘常规工艺多重强化’为核心的适用技术体系。对于水源符合《地表水环境质量标准》中的Ⅲ类水体,可以通过高锰酸盐预氧化工、高分子混凝剂强化混凝、生物活性滤池强化过滤,可以使出厂水耗氧量可低于3mg/L,满足《生活饮用水水质卫生规范》、建设部《城市供水水质标准》和《深圳市水务集团2010年供水水质目标》的要求。在863课题实施期间,我们成功地应用该技术体系,解决了浙江长兴水务第二水厂面临的水质问题。”

  张金松还告诉记者:“膜分离技术作为新兴工艺,目前在应用中还受到运行成本和某些技术环节的制约。但是,近年来,国内外供水行业已经在膜技术上取得了快速的发展,我们应当充分认识到膜技术的广阔应用前景。因此,在863课题实施过程中,我们对膜技术也进行了系统研究,根据水源污染状况的不同,通过膜滤方式的不同组合,既可以解决常规工艺对浊度、色度、微生物的去除问题,也可以起到臭氧-活性炭对有机物的去除作用,还能去除水中的有害重金属和各类无机离子。”他表示,在“十一五”期间,课题组将在现有成果的基础上,进行5000吨/天膜处理水厂的示范工程建设和运行。

  注重技术更强调整体效果

  “在以往的研究中,往往存在侧重提高单元技术效率,忽视整体效果的问题。本次则是将供水中的水源、水厂和管网三大环节作为一个整体,通过工艺的优化组合和系统集成,实现了整个供水系统的水质改善和安全保障。”张金松介绍说,该课题将科研成果和工程应用有机地结合在一起,实现了给水处理新技术在大型水厂的系统化、集成化应用。

  “比如,水源污染是国内外高度关注的水质安全问题,本课题将关键水质指标在线监测与大型蚤生物毒性实时监测进行数据通讯和预警响应模式上的技术集成,于2004年12月在东湖水源泵站建成了国内第一个集理化指标和生物毒性指示于一体的水源预警系统。”他告诉记者,东湖泵站是深圳水库水的取水泵站,为深水集团包括笔架山示范水厂在内的多个水厂输送原水。当水源污染和水质突变时,该系统可以及时发出警报,使水厂能够提前采取相应的工艺调控措施,保障安全供水。

  据介绍,笔架山示范水厂常规工艺部分于2005年10月建成通水,深度处理工艺于2006年3月通水。试运行结果表明,当前的出厂水水质完全达到了《生活饮用水卫生标准》、国家卫生部《生活饮用水水质卫生规范》和国家建设部《城市供水水质标准》的要求。同时,微生物指标(细菌总数、总大肠菌群、粪性大肠菌、粪链球菌、HPC、贾第虫和隐孢子虫)及消毒副产物指标(包括三卤甲烷总量及卤乙酸总量)均达到了美国国家标准、欧盟水质指令和世卫组织水质准则水平。

  在管网安全输配方面,课题组将整个福田片区纳入安全输配示范体系中,共建设了11个管网水质在线监测点,应用管网在线水质模型,实现了示范区管网水质变化趋势的预测,并通过采用相同的通讯协议和开放性数据库系统,将管网水质监测信息系统与水厂的MDSS结合起来。张金松说:“一方面,MDSS为管网水质监测信息系统提供了管网水质模型的输入数据,实现了管网水质的动态模拟;另一方面,管网水质监测信息系统可以将获取的管网主要水质指标的变化情况及时反馈给水厂的MDSS,后者根据管网水质情况及时调整药剂投加等生产环节,从而保证了供水水质的安全和稳定。”

  他介绍说,课题还集成了多指标生物毒性测试技术、饮用水中微污染物高效富集和分级净化技术、以多环芳烃、多氯联苯、有机氯农药等为代表的有机微污染物的化学分析检测技术以及饮用水中风险污染物的监测级别划分技术,形成了新的饮用水安全评价指标体系。

  管网水质安全问题有待进一步解决

  “南方地区安全饮用水保障技术”课题由深圳市水务(集团)有限公司牵头,中国科学院生态研究中心、清华大学、天津大学等单位共同承担。经考核,该课题圆满完成了合同规定的各项研究任务,取得了多项面向应用的关键技术和创新科研成果。

  不过张金松也道出了其中一些不足:“由于课题涵盖水源、水厂工艺、管网输配三大环节,在程序上又包括单项技术研究、组合技术研究、系统集成和示范应用等多个步骤,涉及面广,要协调的部门多,而课题实施的有效时间又只有3年左右,因此有些研究周期长或比较复杂的技术还需要今后进一步优化和完善。”

  同时他认为,在示范工程方面由于牵涉到数额巨大的资金投入问题,公司在采用科研成果时,必须根据投资效益结合成果的成熟度及必要性,予以全面综合的考虑,再加上严格的审查和招投标各环节都必不可少,种种因素的作用下,工程进度方面有时难以完全符合课题要求,这也是今后开展其他大型科研项目时应当考虑的实际问题。

  最后他说:“密布于地下的供水管网是一个非常复杂的系统,是安全供水中的一个关键和薄弱环节,同时也是饮用水安全保障研究的一个难点。目前国内外在这方面的研究基础、手段、时间和条件都存在一定局限性。因此,我们在管网水质的安全保障方面还存在一系列需要解决的问题。”

  ■数字863

  课题共发表论文112篇,其中国外发表23篇;出版专著《超声波水处理技术》。

  课题总预算经费为5300万元,其中由国家拨付专项经费1500万元,课题依托单位配套3800万元。在课题实施期间,得到深圳市科技局150万元经费支持。课题实际支出5619.8万元,超支319.8万元,超支部分由课题依托单位承担。其中专项经费支出1500万元,主要用于材料费925.6万元,燃料动力费256.2万元,人员费103.5万元,设备费85.7万元,其他各项直接及间接费用合计129万元。

  课题组共制定12项规章制度,涉及财务管理、仪器设备采购、后勤保障等多个方面。例如在仪器设备采购过程中,由于严格执行《仪器设备购买流程》和《财务支出管理办法》,在课题的仪器设备采购中,共节约经费110余万元。

  课题建立了一套将化学分析和多指标生物毒性测试相结合的水质安全评价指标体系,开展了对南方16个城市饮用水水质的评价,初步阐明了南方地区饮用水水源以及现有工艺中存在的一些共性问题,并确认了示范工艺的有效性。

  2004年8月,由深水集团承办的“城镇安全饮用水保障技术研讨会”在深圳隆重召开。会议规模空前,国内9所高校、3个科研院所、55个水司、8家设计院以及8个设备及药剂厂家的会议代表共计450余人出席了大会,中国水协、国际水协、世界卫生组织等也派人员参会。会议集中了目前国内外最先进的供水科技信息,促进了国内外同行的交流。

  

  

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