国际水技术发展动向研究论文

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最近看了些国外技术文献，试图归纳国外供水行业现在关心什么，在抓什么，供大家参考。

总的来讲，提高服务质量，在这个基础上尽量降低成本，在发达国家主要是：

1．首先是进一步提高水质。1991年1月起爆发大规模霍乱，130万人生病，1万人死亡，主要因担心氯仿的危害，削弱了消毒。特别是1993年4月美国密尔沃基发生隐虫水质事故，全市150万人感染，40万人生病，1000人住院，死亡50——100人，这是美国供水以来最大的水质事故，影响很大。

2．节约用水，控制用水单耗

这次国际会议除挪威外（14/Km3，水资源9500m3/年/人，供水仅用其0.2，能力也多余，漏失33），其他国家均介绍这方面经验。除宣传外，价格是主要政策。

主要措施是：价格政策（包括水价到位，阶梯式水价制，多用水多付税，增容费），水源开发管理（要论证新增水源的必要性和合理性，包括与节约用水和重复利用的技术经济比较），推广节水设备，为居民推广3—6L，二种水量的抽水马桶，要求平均水量小于4L。工业用水逐渐下降，日本工业用水高峰在1973年到1989年下降了24，美国在1950年，以后下降36，而同期工业生产增加了3.7倍，瑞典在60年代中到70年代中产值增加一倍多，而工业用水减少一半，这个趋势值得关注。万元产值的用水，我国是美国的13倍，日本的25倍，这个空间还很大。

生活用水是趋于稳定或有所下降，日本人均综合用水单耗20年来稳定在390升左右，丹麦现有居民用水单耗为139升，比十年前降低10；芬兰1992年为335升，1996年降到255升，1980年居民用水单耗160升，1996年降到145升；哥本哈根居民用水单耗1987年为170升，1990年159升，1993年145升，196年为134升。特别感兴趣的是计划经济转市场经济的东欧国家，用水单耗降得很快，如波兰供水企业湖泊为国营，后改为市政府管理，为降低亏损，水价上涨的较快，超过物价指数，用水单耗逐年下降，1998年较1989年居民单耗下降10—60，工业用水下降10—75，波兰11各20万人口以上城市，如1998年用水总量为1，1990年为0.93，1992年为0.82，1994年为0.76，1996年为0.68。

原东柏林约150万热，西柏林约200万人，1999年合并综合单耗为255升，生活用水单耗为161升，1991年水价统计，东柏林区水价大幅度上升，单耗大幅度降低，到1996年综合单耗降到173升，生活用水降到125升，其东柏林地区下降近一半。

罗马尼亚的国家报告所，罗马尼亚的居民用水单耗为西欧国家的2—3倍，文中指英国单耗为120升，德国、比利时、荷兰和挪威为130升，丹麦为140升，美国220升，罗马尼亚为260升，这个趋势值得我们注意。

3．加强管网的改造和漏损控制

由于管网水质，腐蚀、漏损、积垢以及优化管网等原因，在管网改造上投入较大资金，正常情况应按管道寿命安排改造更新的比例。

管材问题看来经验教训较多，如石棉水泥管市有其一定的优点，但对它的缺点估计不足，七十年代曾讨论石棉纤维致癌问题，后基本否定，八十年代继续使用，在国外使用比较广泛，现在发现损坏率很高，各国先后停止使用。马来西亚1988年无收水率（相当于我们产销差）为43。其中漏失率为34。其重要原因为大规模使用石棉水泥管，1990年石棉水泥管比重为81，1993年73，1995年为59，改造任务相当艰巨。

现在他们使用什么管道呢？提供此信息供参考，没有近几年每年排23万多公里管道，其中47.7为球墨铸铁管，38.7为PVC，12.5为水泥管、PCCP管。基本上小口径以PVC为主，中型以球管为主，大口径以PCCP为主。

日本新排管道一般用球管，支管主要用PVC，其中东京经改造，球管已占90，80的支管为不锈钢管。

瑞典新排管道最多为PEH，其次为PVE。

台北市自来水公司1996年底共3412KM，其中球管为84.82，PVC14.21，PCCP0.86，R.C0.1。

4．改善服务

随着商品在质量、价格、服务上的竞争，推动用户对自来水提出更高要求。他们除了统计分析用户投诉的情况外，更用多种方式现代化手段了解用户的意见和需要；做好相互沟通和理解；做好服务工作，在用户中树立信任感。

发展中国家重要市抓提高供水普及率和提高供水水质，在发展中国家约有一半人口因公式不充分或饮用污染的水而影响健康，每年有1220万五岁以下儿童因患儿童病而死亡。超过300万热死于腹泻，其中多数市有污染的水引起的，在最贫的国家，每千名五岁以下儿童死亡率为193人，而最健康的国家为12名，1998年1—11月世界上发生霍乱病共23万人，多数在非洲，所以发展中国家主要关心供水普及率和供水水质。

（1）提高水质最主要的措施是修订新的更高水质标准及相应规则。

（2）净水新技术及发展趋势。

（3）加强技术管理是改善水质的基础措施。

（4）必要的合理技术改造是改善水质的重要保证。

提高供水水质

一．政府引导提高水质的最主要措施是修订水质标准和制定有关条例

1．修订水质标准的情况

修订水质标准的原因三：（1）从水致疾病统计中发现问题，如上述隐患事故；（2）对污染物有新的认识，致癌物分五类；一为对人致癌；二为很可能致癌；三可能致癌；四不列为致癌物；五对人体无致癌迹象，如砷铅原来不认为是致癌物质，现在砷列为一类，铅列为三类和氯仿一样；（3）经济条件改善。

1993年世界卫生组织修订新的水质准则共135项。1993年日本实施新的水质标准，水道法规定的有46项，供水与环境处制定了舒适性指标13项，检测性指标26项。美国每二、三年修改一些。现行标准为：一级标准（国内必须执行）79项；二级标准（非强制性标准）15项；另外提出7种有机物能使人感觉嗅味的浓度指标。欧共体1998年提出新的准则共48项，要求各国二年内提出各国标准，五年内实施，澳大利亚提出各国标准，五年内实施，澳大利亚1996年修订水质标准；台湾1997年修订了水质标准，总的讲，新的标准比以前的要求更多、更严，但欧共体的项目有所减少，如浊度、色度、嗅味等要求做到人们可以接受，可能由于东欧国家的参加，有些要求不宜太高。

2．水质标准更强调细菌学指标有毒有害物质指标

水质指标可以分为三类；细菌学指标；有毒有害物质指标和感官性指标。细菌学指标危害性最大，即便在美国，1991~1994年间共发生水质事故64起导致病人数422820人，其中99的病例为肠道病类。1989年美国提出《地面水处理规则》要求贾第氏虫去除99.9，病毒去除99.99，以后感到这样要求尚不够，1994年又提出《加强地面水处理规则》，要把供水所引起的肠道病风险降低到每年十万之一，即便实现，这个风险内大于有害物质的风险，相当伤脑筋的是隐虫，它是4~6微米大小的原生动物，人感染1~100各隐虫就可能发生隐虫病，一般症状为腹泻、恶心、呕吐、发烧、头疼、脱水及胃口不好，感染60天后便从粪便中排出大量隐虫。通常消毒难以灭活，欲灭活90，需用氯80mg/L，接触90分钟，但水加温到72.4度只要一分钟以上就能灭活99，发达国家当前主要措施是降低浊度，将来可能用膜法，实际上最简单有效的做法是喝开水，很抱歉我想补充一下去年5期城镇供水杂志上沈总和我写了篇文章，如何评价城市自来水水质，其中第二个问题谈到自来水能否生喝，但不提倡生喝。文章的中心是讲两句话，能够生喝但不提倡生喝。两句话并重也可说，后面一句话比前句更重要，但由于某些原因第二句话未刊登，我现在补充一下，从上述隐虫特点就可理解后句话。

其次为有毒有害物质，一般风险掌握在人的一生（70年）十万分之一，即饮这种水的在700万人的城市里每年为此增加一个病例。如致癌物质，一般是用动物试验中不致癌的剂量，以单位体重的摄入量表示，除上四个不确定因素动物与动物之间，动物与人之间，试验的完善程度及污染物的影响程度，多数用1000倍，然后考虑到水分配多少，一般为10，折算到人的体重喝每天喝2升水，算出标准值。这中间留了很大安全因素。发达国家往往在这个风险基础上再降低一些，入美国制定了《消毒剂喝消毒副产品规则》为把消毒副产物风险再降低20，依次投资44亿美元，每年运行和维护费为4.89亿美元。

用户评价水质主要从感官性指标，因此达到用户可接受的程度是必不可少，即便这些指标不影响健康，但这类指标提高到什么程度，要注意经济条件和效果及投入分析。最近挪威进行了一项民意调查，70居民要求进一步提高水质，但提高水质要增加费用，只有30的人愿承担增加的费用。

3．水质指标是怎样制定的

修订水质标准均很认真严格，尤为美国的做法更科学合理，美国往往以一个项目或几个项目一起进行修订，步骤是立项，调查研究，拟写报告，广泛征求意见，讨论批准，过一段时间后实施。

先排计划把那些项目立为修订内容，第二步进行调查分析。内容非常丰富，以砷为例，调查统计全国水厂出厂水水中的砷的含量。调查把一定的砷降到不同浓度目标值可行的处理方法；调查13种处理方法12种不同规模处理费用，包括投资及经常费，然后计算出全国降到不同砷的目标要求需要的投资和经常费，作出一个完整的曲线或表格，如把砷的指标由50mg/l降到2mg/l需投资380亿美元，年运行费16亿美元，年成本增加54亿美元。再进行效益和投入的分析。如美国加强地面水处理规则，要把微生物风险降到年十万分之亿，这样每年可减少贾第氏虫病例40—50万人次，据调查每个病例住院费及工资损失为1245—1878美元，加上其他费用按3000美元计，则每天经济效益为12—15亿美元，而试验该规则需投资80亿美元，每天运行有待进一步调查，第三步拟写报告，写清修订理由，该指标的风险性，达到指标能获得效益和需要投入，有的要明确检测水样的采样点检测方法，检测频率，合格率要求，什么情况下超标即要上报。第四步广泛征求各界意见，然后政府组织有关部门和专家讨论并批准。批准后留相当时间让供水企业采取必要的措施然后实施。

．实施标准采取的措施

标准宣布实施后就必须执行。为实施标准政府在资金上创造优惠条件，如美国于1996年8月6日国会通过《饮用水周转基金》，1994年—2000年共提供96亿美元无息贷款，20年归还。

其次，美国制定《信息收集规则》规定供水厂要上报那些水质要求。又规定了那些指标超标即需上报，如瞬时浊度超过5NTU，或12小时连续超过0.5NTU，就要立即上报，上级权衡后确定是否要立即通告居民和开水或瓶装水。

第三对不符合水质标准的可予以处罚，每日每次事故为1000—25000美元，各洲不同。象上述隐虫事故因当时没有规定这个指标，故不能用《安全用水法》对其罚款，但美国有保护公共利益法规，居民按此用民事诉状方式要赔偿共达几十亿美元，虽然诉状当时未解决，但已确定投资900万美元用于改善供水设施，其中100万美元用于法律费用。

第四组织人到水厂进行检查并帮助其采取措施提高水质。70年代末80年代初美国赛洲发生贾第氏虫水质事故，州政府决定对州内水厂施行《评估计划》，组织二个专业人员对净水各工序进行详细检查，如沉淀池出水浊度是否小于2NTU，原水浊度变动时也不超过5NTU。如过滤水浊度是否始终小于0.1NTU。滤池初滤水是否超过0.2NTU。滤后水0.18的颗粒数每ml是否小于10等。他们对290个水厂检查了506个厂次，经过检查帮助合格率大幅度提高。

二．净水新技术和发展趋势

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可能。

1．因水、因地、因要求制定确定净水工艺

净水工艺的任务氏以最经济合理的方法把原水中所含的污染物和出厂水所允许的污染之间的差额除掉，因为出厂水水质的要求有所不同，尤其是原水中的污染物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。

欧美一般设计水厂前先做模型试验，做几种工艺比较，选择直接过滤工艺，滤速为32m/h，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，首先在澳门采用，该公司在珠海的坦州镇经营了一个供水区，水厂内的滤池用了双滤池。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池直接过过滤，滤速为10.8m/h，我感到他们是从实际出发，因地制宜选择工艺设备。

2．膜法和颗粒计数器的应用可能有较大发展

从技术讲，微滤和超滤可以替代常规处理，细滤和反渗透可以替代深度处理。过去由于价格原因不宜用于城市水厂，近年膜技术有很大进步，价格也有所下降，膜的价格与水厂净水工艺已相对接近，国外已有万m3/日级水厂在应用。随着技术进步和价格下降，膜法替代现用处理方法有相当可能。另外美国等经济发达国家对细菌等指标很伤脑筋。因细菌、大肠菌指标安全，不等于病毒安全，病毒安全不等于隐虫等原生动物安全，去除隐虫最可靠的办法，一是烧开喝，二是用膜法过滤，现在较多选择的是降低浊度到0.1NTU，但降低到0.1NTU不一定是隐虫安全，替代浊度更正确一些的方法是颗粒计数器原生动物大小的颗粒。如前所说，宾州要求每毫升水中3—18的颗粒要小于10粒。这个方法比浊度更正确，但颗粒计数器仍不能说明10颗是什么。隐虫问题在推动膜法的应用。

3．臭氧消毒及臭氧活性炭工艺将有发展趋势

现在国际上的概念，把消毒分成二部分，一是工艺过程的氧化消毒，二是为保持管余氧（或其他消毒剂）而加的消毒剂。就工艺过程的氧化消毒而言，臭氧有很多的优点，氧化消毒能力最强，能灭除隐虫，能把不能降解的有机物分为可降解有机物。由于技术进步，生产臭氧的电耗和设备价格也有所降低。臭氧使用将有所增加。但使用臭氧后有个很大缺点是醛酮等有机物大量增加，如细菌繁殖增加了很丰富的营养。这种水在管网中很容易繁殖细菌，故基本上需要再生物处理，通常用活性炭。欧洲较普遍的是再加个活性炭池，而美国一般用双层滤料滤池，上层为活性炭，下层为砂，一池三用，臭氧的应用也受其副产物溴酸盐的制约。溴酸盐是三类制癌物质，WHO标准为25ug/L。总的讲，随着污染加剧，水质要求提高以及臭氧使用的增加，臭氧活性炭工艺的应用将有所增加。

4．关于用什么消毒剂讨论得比较多。实际上各种消毒剂都有它的优缺点，都有在定性上可怕的副产物。对各种消毒剂都要求副产物的浓度不超过标准的允许值。以前对氯消毒后的氯仿强调得多，引起一些误解以致拉丁美洲好多国家错误地削弱消毒，霍乱大流行。为此1993年世界卫生组织把氯仿标准提高到200ug/L，即便如此，细菌等的风险仍大于氯仿。美国最早发现氯仿等副产物，而且研究也比较深。据1991—1992年统计，1256个主要供水企业，服务人口2.09亿人。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，臭氧0。

如按人口统计46用氯，25用氯胺，2用臭氧，6用二氧化氯，21用高锰酸钾。

近二年在讨论出厂水要不要有余氯，荷兰、德国、瑞士苏黎士等部分欧洲城市出厂水已不加消毒剂。没有余氯，这是成就还是愚蠢，基本结论是：水厂处理后的水细菌学指标非常好；有机物很低，其中AOC要小于10ug/L；（象北京九源水厂这样的水源，净水过程还经活性炭吸附AOC近100ug/L）管网很清洁；；防止二次污染的措施很严密，这样才能即保持细菌学方面的安全，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。美国不想在这方面有所引导。在我国的情况，我建议不要去试验，我本来不想讲，怕引起误会，我们当前的主要问题是加强消毒，可待较远的将来再考虑这个事。

5．对快滤池反冲洗水的利用持更谨慎的态度，上述美国密尔沃基隐虫事故，直接的原因是短期出厂水浊度较高，原来经常为0.2NTU，后因控制不善，提高到1.7NTU，去除率降低大量隐虫带出去了，大内在原因是因快滤池冲洗水再利用把滤池中所截留的污染物又回到了原水，浓缩了原水中的污染物。经多次浓缩进水密度很高。这个事故后欧美对冲洗水利用很谨慎。美国有的州要求处理再用，有的要严密监测水质，有的不允许用，美国将制定一个统一的法规，最近澳门从事一项研究，快滤池反冲洗水经微滤处理后再利用，利用快滤池冲洗废水有其优点，尤其是水资源短缺或远距离引水的地方，但权衡时要考虑多种污染物浓缩的因素。或者采取必要环境技术网!

的措施。

6．高分子混凝剂（聚合物）对净水有重要作用

这是多年以前的事，因为我国用得不多，故再提一下，高分子混凝剂一般用作助凝剂或助滤剂，应用助凝剂后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有明显提高，即使滤速较高，出水浊度也可很低，上述洛杉机市水厂采用直接过滤，滤速30m/h以上，出水浊度0.1NTU，其中很重要的措施之一是采用高分子助滤剂，日本不用有机高分子混凝剂，只允许用无机的，欧美国家则用得比较普遍，其实，只要控制单体含量在标准以下，就可以放心使用。