饮用水安全保障技术的研究与发展（张晓健）

6月19日～20日，由中国水网和清华大学环境系联合主办的“2008水业高级技术论坛”成功举办。在论坛的第四单元中，清华大学教授张晓健以“饮用水安全保障技术的研究与发展

”为题，作了精彩发言，以下内容根据其发言内容整理，未经本人审核。

今天跟大家交流的内容是关于“饮用水安全保障技术的研究与发展”，希望用这个机会跟大家交流一下目前我们国内供水科研界准备开展的一些项目。

我们国家庄严承诺要让人民喝上放心的水。为了实现这样的目标，我们现在实行饮用水的新国标，新国标比原来85年的标准提出了更严格的要求，总共有106项，是去年的7月1号开始实施，这个标准的提出对全国的供水工业提出了新的要求。

一、“十一五”重大专项课题“饮用水安全保障”情况

国家把“保障供水安全，提高供水水质”作为一个战略目标，而且现在大力推广“节能减排、节水减污、保护水源”，这样的重大决策对饮水水源保护来说都是一个很好的消息。为此，国家还特地启动实施了重大科研专项 “水体污染控制与治理研究”，这是“十一五”的重大专项。但是我们也面临严重的挑战，首先水源的水质还在不断下降，而且在今后一段时间内，仍然是这样的一个趋势。其次，饮用水水质标准在不断提高。除了这些情况，还有安全事故贫乏，水厂的应急能力不足，而水厂升级改造现在还缺少新的动力等问题。

在国家的水体污染控制与治理专项当中，一共设置了五个主题和一个软课题，五个主题分别为湖泊、河流、城市水环境、饮用水和管理监控，另外还有一个政策方面的课题。“饮用水安全保障”课题的目标设置，根据水源的污染情况和不同区域的特征，以新国标为基础，来构建水源保护、水质监测、风险控制、净化处理和饮用水输配为一体的饮用水安全保障技术体系。这个课题现在一共是分了七个项目：一是管理，管理是行业的共性问题，管理的第一个就是水源的标准。我们现在有饮用水的标准、水源的水质标准、水源地的划分等等。二是监测、预警、应急。三是长江下游重点地区。四是黄河下游重点地区。五是珠江下游重点地区。六是典型城市。七是典型村镇。

研究重点：一是研究国家需求层面的监测、管理和应急问题。二是针对我国不同地区的水源特点和处理的关键性技术，研究区域特点的技术共性问题，通过开展技术研发、技术集成和综合示范，构建具有适应于不同区域条件的饮用水安全保障技术体系。国家饮用水主题的技术路线是从以生活饮用水的安全保障目标为核心，一个是新国标，另外还有两个国家规划，即城市饮用水安全保障规划和农村饮用水安全保障规划，通过技术支持和引导，构建国家、省、市三级水质监测网络、信息平台及相关的管理技术体系，建立区域特点的饮用水安全保障技术体系及相关示范工程、研发基地和技术规程。

这一次国家进行“饮用水安全保障研究”的特点分两个方面：一是从源头到龙头全过程的保障，包括了水源、净化和输配水。二是完整的技术体系，包括管理、监控、技术、集成、示范。

二、水源水质保护与监控

从饮用水角度或者供水行业角度来讲，这个的行业永远是有特质的，这里有三大任务：一是水源的配置与保护，二是水质修复，三是水源水质监测。

在水源的配置与保护方面，首先提到了水源保护区的划分，水源保护区现在有这么一个规定，上游1000米，下游100米范围内，有一些建设的规定，但在实际中实行的很不好，所以还有很多内容需要细化。包括在上游，不是简单的说几百米还是几千米，包括整个工业布局，排放管理等一系列的东西，所以关于水源保护区划分的问题，目前正在跟环保部门开展研究。比以前的情况有所好转，国家环保部现在越来越重视饮用水水源的保护。

饮用水水源的水量和水质风险评价。关于水量的评价，我们都知道水源有一个保证率，但是对水质的风险评价，水质的保证率就很少。特别是我们很多地方的水源，都出现了季节性的严重污染，对供水产生了很大的影响。比如说淮河流域，雨季之前，上游一放水，就容易出问题，年年如此。所以不光水量要作风险评价，还要做水质的风险评价。另外还有一些地区，沿江、沿河上大量的重化工企业，存在着很多污染的风险，这样下游的水厂就要对这些风险进行评估。举一个简单的例子，6月7号云南阜宁县发生了一个交通事故，这个事故是高速公路拉酚的车翻车了，33.6吨翻到河沟里，这个河沟跟着往下就是个进水库。还好经过处理没有对下游造成污染。为什么提这件事，因为这个高速公路就是从云南到广西的，刚通车半年，发生了40多起交通事故，其中5起都是化学泄露，这个酚已经是第二次翻车了。上一次发生酚泄漏是去年12月28号，元旦都没有过好，都很担心酚污染下游的水源，所以这说，这就是一个水质风险。这就是我们新提出来的，要对饮用水水源的水质风险进行评价。

要专门制定饮用水水源的水质标准

目前我们饮用水的水源水质标准很复杂。1993年建设部当时有一个规定，这个已经过时了。现在环保部门是建成地表水三类标准，不管是怎么样，它是用环保的标准，所以这次地震以后，四川的环保局局长说我达到了地表水的三类标准，你自来水厂就应该没问题，也就是水源是达标的，实际上不是这样的。因为那个标准制定，不是按照水源水、自来水来定的，很多是环保意义。所以这需要重新修订，预计在“十一五”会出一个水源水的水质标准。

举两个例子：第一个是总氮，总氮要求的是湖泊，湖泊标准是五类水体是2个毫克升，比如说长江饮水，长江的水总氮是1.8毫克升到2毫克升，但是在河流是二类水体，一旦到了太湖，如果过了2毫克升，就变成劣五类了。我们对硝酸盐要求不是很严格，因为我们大家知道饮用水的标准硝酸盐是10毫克升，所以就出了一个问题，太湖年年治理，但是永远是劣五类，就是因为硝酸盐的问题。有些标准环保部门又过宽，比方在这次四川，大量使用消杀剂，敌敌畏，敌敌畏的环保标准是0.05毫克升，我们饮用水的标准是0.001毫克升，我们是它的1/50，环保达标的时候，饮用水就超标了，这些标准都不匹配，所以，饮用水水源的标准要专门制定。

水源的调配与调度问题。水源的调配现在的目标是“源水互补、清水互通”。现在很多地方是多水源供水的城市，但实际上管网系统还是各顾各的，就是因为铺设管道的土地不够。

水质修复。水源地的功能优化与调整，水源地生态净化技术。还有一些调蓄水库，比如说引黄水库、避咸水库。还要研究如何进行水质维持和改善技术。

水质监测

目前我们知道新国标规定了106项监测项目，这些项目我们不能天天去测，所以要研究环境污染物的多组分、高灵敏度、快速检测技术方法。以及应急快速检测技术、在线检测仪、急性生物毒性检测方法与仪器等的研究。这次为了防止灾区发生次生灾害，就使用一种发光细菌的监测技术。所有这些技术都要通过遥测遥感、预警等等进行建设。简单介绍一下生物急性毒性监测方法。它是基于发光细菌、水蚤、鱼的毒物反应，通过荧光分析或形态学分析监测，在一定范围内存的浓度与效应的线性关系。已经测得各种化学品的毒性。美国的水质生物毒性监测突发性污染的标准就有，发光率偏差大于三倍标准偏差或大于20%抑光率。

三、关于净水的技术和工艺问题。

首先，在预处理和强化工艺来做。目前大量研究一些高效澄清技术，比如说Actiflo加砂沉淀技术，高密度澄清池，比如美国用的此加载絮凝与分离技术等，气浮除藻，强化过滤，比如说我们现在国内已经普遍采用了气水反冲洗技术，现在往深床过滤发展。另外，多水源水厂水源切换工艺调整也是我们需要研究的问题。

在深度处理方面，我们研究的是臭氧氧化技术，包括高效臭氧发生器和反应池优化设计、催化臭氧氧化、高溴离子源水臭氧反应中的溴酸盐生成控制。生物活性炭技术我们研究的是生物强化和炭后微生物控制问题。水厂工艺升级改造，有些水厂原来是传统加深度处理，新型的水厂考虑整体的优化。还有，短流程的深度处理工艺，比如说采用预氧化加炭砂滤池。

在消毒方面，清水池的设计，增加有效接触时间参数。安全氯化消毒技术、二氧化氯消毒技术、紫外线消毒，目前在给水上也开始应用，所以它的设备问题，规范化设计问题，还有组合消毒，因为紫外消毒以后，如何来进行组合消毒，目前都需要进行研究。

生物控制问题，像红虫、剑水蚤等，这些肉眼可以看见，也不一定有毒性，但是产生一定的心理恐慌，至少说我们的水厂没有截留住这些东西。还有“两虫”问题，这个问题在我们国家不是太严重，主要是我们喝开水。

膜技术的应用在饮用水给水界开始，但是对膜技术的研究现在还在不断深入，很多技术正在考虑之中，比如膜设备是内压式还是外压式，是压力是还是浸没式。研究重点主要是把去除水体污染物和膜污染控制的处理结合在一起。因为我们知道使用膜，第一膜会导致堵塞，所以膜污染的控制是膜运行的成功关键，膜又不去除有机物，这样就需要加一些粉末炭，或者其它的工艺，跟膜工艺有效结合，这样形成优势互补的完备的处理系统，所以膜技术目前还在发展。

地下水处理技术，现在主要研究的是对铁、锰及有机物污染的地下水净水处理技术，高氟、高砷、高矿化度地下水净水处理技术，水源地污染源头控制技术，还有地下水水质修复技术。这些都是净水技术正在做的工作。

应急处理技术与系统建设。关于应急问题这几年污染事故频发，当然这个原因，首先水污染的问题非常严重，第二方面泄漏事故时有发生。因此，进行一些应急处理技术的研究，应急技术大部分还是常规的，但是当事故发生的时候，还可以应急使用。

应急处理的技术经过这些年的发展主要是六大类技术，包括活性炭吸附、化学沉淀、氧化、强化消毒、曝气吹脱和高藻水源水处理。

除了技术以外，还需要整个系统建设，一是应急处理技术体系，二是工程的规范化建设，三是水源的风险分析和供水应急规划调度，四是水源应急监测与预警，五是城市供应应急管理体系与应急预案。

安全输配的水质保障技术方面有几个大问题：一是配水管网水量水质监测与模拟，二是管网的余氯保持技术，三是水质稳定性问题，四是二次供水水质安全问题。管网中微生物生长的危害，生物膜过量生长，会造成水中悬浮物增加等一系列问题。生物稳定性控制对策方面，我们要降低出厂水的有机物含量，现在看，原来我们的标准，管网末梢0.05毫升的余氯是无法控制微生物的生长，余氯可能要到达到0.3毫克升以上。关于化学稳定性，目前我们面对的比较多的是铁稳定性，很多地区的铁超标，我们有一个软件来判别铁是否超标。化学稳定控制对策包括，保持管网0.3毫克升的余氯、降低出厂水的有机物、采用抗腐蚀的管材与衬里，另外，还有提高出厂水的PH值。也有人提出国外的办法是投加磷酸盐。