融入膜分離的飲用水質(zhì)末端控制技術(shù)構(gòu)筑“最后一道屏障”
北京現(xiàn)在已經(jīng)進入冬季，天氣非常干燥。專家建議：一個成年人一天需要攝入2500毫升的水，其中1200毫升靠喝水，最好喝白開水。
可是，把自來水燒開，水中總是懸浮著可疑的顆粒，水面上也永遠有似油似塵的漂浮物。家里自來水管流出的水是安全的么？
中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心自主研發(fā)的飲用水質(zhì)安全風(fēng)險末端控制技術(shù)，為我們構(gòu)建了一道更堅定的飲用水安全屏障。
現(xiàn)行末端供水系統(tǒng)亟待改善
統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，我國約有65%的人口正在飲用常規(guī)指標(biāo)不合格的飲用水，尤其對于中小城鎮(zhèn)與廣大農(nóng)村地區(qū)，飲用水質(zhì)安全問題更為突出。
目前，我國城市供水水質(zhì)安全仍面臨不少難題。中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心研究員曲久輝告訴記者：“飲用水源污染呈現(xiàn)多種污染物共存的復(fù)合污染特征，水源污染狀況在短期內(nèi)難以從根本上得到改善。目前，我國95%的市政水廠仍采用傳統(tǒng)的常規(guī)處理工藝，在短期內(nèi)難以對所有水廠進行技術(shù)系統(tǒng)升級與工藝改造，而且大多數(shù)水廠缺乏應(yīng)對突發(fā)性污染事件的技術(shù)系統(tǒng)與應(yīng)急預(yù)案。此外，供水管網(wǎng)輸配系統(tǒng)與小區(qū)二次供水過程中未能有效控制二次污染，并面臨著管網(wǎng)漏失與爆管等影響供水安全的問題。”
我國城市供水管網(wǎng)源水通常有兩種，一是以地表水為水源，經(jīng)城市自來水廠凈水工藝處理后進入管網(wǎng)；二是以地下水為水源，經(jīng)簡單處理后進入管網(wǎng)。
曲久輝說：“上述兩種情況面臨的水質(zhì)問題有所不同。前者可能存在的主要水質(zhì)問題是集中凈水廠現(xiàn)行工藝不能去除的低劑量有毒有害有機物、穿透濾床的微小生物和細微懸浮物、消毒副產(chǎn)物、輸配管道腐蝕產(chǎn)物、管壁黏附生成并脫落的生物膜、輸配管網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)過多種作用過程生成的復(fù)合污染物等；而后者可能存在硝酸鹽超標(biāo)、砷污染、氟污染、氨氮污染、細微懸浮物較高、微生物污染等水質(zhì)問題。”
諸如居民小區(qū)、公共建筑等終端用戶的飲用水供給系統(tǒng)被稱為飲用水末端，它是城市供水水質(zhì)安全保障的最后屏障。
飲用水的末端深度凈化過程同樣存在安全風(fēng)險。曲久輝指出，目前在小區(qū)或公共建筑物中通常采用的“純凈水”處理工藝方法，難以有效保障飲用水質(zhì)安全。如普遍采用的臭氧化技術(shù)在很多水質(zhì)條件下不能將其中的有機物徹底礦化，反而可能生成具有更高綜合毒性的中間產(chǎn)物。尤其當(dāng)管網(wǎng)源水中存在溴離子時，采用現(xiàn)行的許多消毒方法與工藝條件進行處理，往往可能生成濃度較高的具有強致癌性的溴酸鹽等消毒副產(chǎn)物。
曲久輝說：“即使是高質(zhì)量的水，經(jīng)過輸送—滯留—循環(huán)過程，仍可能產(chǎn)生二次污染，F(xiàn)行末端供水系統(tǒng)缺乏系統(tǒng)的水質(zhì)污染控制、水質(zhì)保持系統(tǒng)。”
常規(guī)技術(shù)有缺陷
2007年7月1日，我國正式實施了新的國家《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》。曲久輝指出：“針對我國目前水源污染狀況與工藝特點，如何從技術(shù)、管理等不同層面著手，確保我國城市飲用水達到新的國家標(biāo)準(zhǔn)，保障城市供水安全，這成為供水行業(yè)亟須解決的重大課題。”
目前市場上常見的飲用水末端控制技術(shù)主要是各種以反滲透為核心的水質(zhì)凈化技術(shù)。曲久輝認為：“這些凈水技術(shù)存在一些問題。第一，完全依賴產(chǎn)水率低的反滲透膜，水資源浪費嚴重（大約有30%～40%的水作為濃水被排出），且處理成本高。第二，普遍采用的消毒技術(shù)及其工藝條件具有很高的溴酸鹽生成風(fēng)險。第三，水循環(huán)系統(tǒng)缺乏二次污染控制與凈化能力，無法應(yīng)對管網(wǎng)中出現(xiàn)的各種水質(zhì)污染問題，長期運行中難以避免管網(wǎng)水質(zhì)惡化的問題。第四，由于缺乏系統(tǒng)、有效的預(yù)處理手段，反滲透進水中的污染物對膜分離系統(tǒng)的污染嚴重，膜組件使用壽命較短。第五，由于不同管網(wǎng)源水水質(zhì)差異很大，所含微量污染物成分復(fù)雜，凈化機理與方法不同，對應(yīng)的凈化技術(shù)類型不同，難以簡單地采用一套技術(shù)系統(tǒng)進行解決。”
曲久輝還特別指出：“目前市場上的末端供水系統(tǒng)側(cè)重于處理過程，對于供水過程的水質(zhì)安全，特別是輸配過程的水質(zhì)穩(wěn)定化與二次污染控制缺乏系統(tǒng)有效的解決措施；對于供水過程中水質(zhì)變化與惡化，缺乏即時有效的、基于水質(zhì)安全風(fēng)險的在線監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)。”
“我們的技術(shù)有優(yōu)勢”
正是清楚地認識到了常規(guī)技術(shù)存在的問題，因而飲用水質(zhì)安全風(fēng)險末端控制技術(shù)的研發(fā)重點也落于此。
“我們的技術(shù)與國內(nèi)外同類技術(shù)相比是有很多優(yōu)勢的。”曲久輝自信地說。
首先是成本。“我們這套凈化系統(tǒng)的建設(shè)投資成本僅為現(xiàn)行方法的1/3，制水運行成本僅為現(xiàn)行方法的1/5。”
其次是凈化后的水質(zhì)。采用催化氧化技術(shù)，可將水中低劑量持久性有機物、內(nèi)分泌干擾物、消毒副產(chǎn)物等有毒有害物質(zhì)徹底礦化，不產(chǎn)生二次污染。實現(xiàn)安全消毒，不僅可高效殺菌去除微生物，而且可同時去除水中的有機物。在進行安全凈化的同時，可保留或提高微量元素，提高飲用水的健康功能。“這個技術(shù)凈化后的水的口感不比瓶裝純凈水差。”
再次是評價方法和指標(biāo)。將生物測試引入飲用水的安全評價，在傳統(tǒng)水質(zhì)指標(biāo)基礎(chǔ)上構(gòu)建新的評價指標(biāo)，形成一套小區(qū)水質(zhì)評估體系。
另外，曲久輝說：“末端處理技術(shù)可以與水質(zhì)安全預(yù)警系統(tǒng)一道構(gòu)成飲用水末端供水系統(tǒng)，從根本上控制飲用水質(zhì)安全風(fēng)險。”
據(jù)介紹，該項目開發(fā)了可支撐優(yōu)質(zhì)飲用水深度凈化的關(guān)鍵新技術(shù)；利用微界面過程、電化學(xué)及膜分離等技術(shù)原理，開發(fā)高效多元金屬氧化物吸附劑；提高系統(tǒng)產(chǎn)水率；在水循環(huán)系統(tǒng)中導(dǎo)入微污染水的處理單元，從而保證管網(wǎng)能夠始終提供新鮮優(yōu)質(zhì)的飲用水；將多項先進技術(shù)進行綜合集成，形成飲用水質(zhì)風(fēng)險末端控制的技術(shù)系統(tǒng)與成套設(shè)備，與相關(guān)水處理科技企業(yè)進行密切合作，進行應(yīng)用示范與市場開拓，實現(xiàn)項目成果的產(chǎn)業(yè)化，帶動企業(yè)科技進步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
曲久輝介紹，該技術(shù)已經(jīng)在奧運村直飲水技術(shù)系統(tǒng)與成套設(shè)備應(yīng)用示范中接受檢驗。曲久輝表示，他們將以此為契機，進一步推進與企業(yè)的合作，推動技術(shù)系統(tǒng)在工程中的應(yīng)用。
此外，曲久輝希望能夠為保障農(nóng)村地區(qū)供水安全貢獻自己的力量。他說：“我們目前正與世界輪椅基金會、中國殘疾人福利基金會合作，為解決我國欠發(fā)達農(nóng)村地區(qū)的飲用水安全問題進行卓有成效的工作，并在山西省山陰縣完成了第一個示范水站的建設(shè)。我們期望探索一條能有效解決農(nóng)村供水安全問題的全新模式。”
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”
