我國凈水工藝與水質(zhì)檢驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展(一)

1、我國凈水工藝與水質(zhì)檢驗(yàn)技術(shù)的開展 一 摘要：水質(zhì)檢驗(yàn)為凈水工藝效勞，又影響凈水工藝的開展。水質(zhì)檢驗(yàn) 的結(jié)果，往往會對凈水工藝提出新的要求，而凈水工藝也同樣會要求 水質(zhì)檢驗(yàn)解決凈水工藝上的新問題。關(guān)鍵詞：水質(zhì)檢驗(yàn)凈水工藝 實(shí)際上凈水工藝是按水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定來要求水質(zhì)檢驗(yàn)技術(shù)的，因而水 質(zhì)檢驗(yàn)技術(shù)水平反映了當(dāng)時水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的水平，也反映了凈水工藝的水 平。建國初期，我國尚沒有一個國家級的生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。 1950 年上海市制定了地方性的 “上海市自來水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) ，1955年 5月國家 衛(wèi)生部在 12 個城市試行了 “自來水水質(zhì)暫行標(biāo)準(zhǔn)草案 ，1959 年 11 月 由建工部、衛(wèi)生部審批了 “生活飲用

2、水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) 20-76，它們主要包 括物理指標(biāo)，化學(xué)指標(biāo)以及一些微量物質(zhì)指標(biāo)如鐵、銅、鋅、錳、氰 化物、陰離子合成洗滌劑、硒、汞、鎘、六價鉻等，它反映了水環(huán)境 污染第二階段工業(yè)污水中微量金屬元素污染水體的問題第一階段屬 于人類的生活污水致病微生物污染 ，它沒有反映當(dāng)時就已發(fā)生的水體 污染第三階段有機(jī)物對水源的污染問題以及加氯消毒產(chǎn)生的消毒副產(chǎn) 品問題。從解放到 1976 年或者更近一些到 1990 年這一階段的凈水工藝來看， 國內(nèi)給水工作者做出了優(yōu)異的成績 1：開發(fā)了新型高效絮凝劑如堿 式氯化鋁、聚丙烯酰胺、氯化硫酸亞鐵、聚硅酸助凝劑；混合絮凝工 藝的新開展，開發(fā)了多種絮凝池型，由動態(tài)絮凝型式

3、逐漸過渡到靜態(tài) 絮凝型式，不斷向高效、低耗、小型方向開展；采用平流折板、豎流 人字折板、紋板和柵條、網(wǎng)格等絮凝池；運(yùn)用淺層沉淀理論將平 流沉淀池改良為長、狹、淺的新池型；改善進(jìn)水布水條件，增設(shè)縱向 指形集水槽，實(shí)行了自動排泥；開發(fā)了氣浮池、斜管、斜板沉淀池、 迷宮沉淀池；機(jī)械攪拌沉清池、水力循環(huán)澄清池、脈沖澄清池；開發(fā) 了雙層濾池、三層濾池和移動罩瀑池；優(yōu)質(zhì)凈水濾料，氣水反沖等技 術(shù)，個別水廠開始用臭氧氧化工藝。此外在高渾濁水的處理，低溫低 濁水處理，除藻、除鐵、除錳、除氟等方面都做出了不少成績。但總 的看來，當(dāng)時的凈水工藝是以滿足當(dāng)時的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，以去除色 度、鐵、錳、濁度，消毒殺菌為主

4、攻方向。盡管 1985 年出臺的 “生活 飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB5749-85含35項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)，規(guī)定了水中氯仿、 四氯化碳、滴滴涕、六六六、苯并a芘的限量，截止1989年為止 統(tǒng)計(jì)的全國日供水100萬m3以上的7家水公司，只不過有5家公司能 全部完成國標(biāo)GB5749-85規(guī)定的35項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的檢驗(yàn)工作；2而全 國日供水 50萬以上的水公司，也只有 10%的公司能完成 35項(xiàng)的檢驗(yàn) 任務(wù)；占全國大多數(shù)的日供水 50萬以下的水公司根本上沒有一家公司 能完成這些任務(wù)。因之，在當(dāng)時的情況下也就不可能要求對當(dāng)時的凈 水工藝能針對水中污染有機(jī)物和有毒害的微量有機(jī)污染物的去除作為 有意識的主動的任務(wù)。這一階段的

5、水質(zhì)檢驗(yàn)技術(shù)狀態(tài)處于一種慢速度的進(jìn)步之中，色度、濁 度仍以目視比色，比濁為主。濁度由初期的比色管比濁，改良為黑利 格型目視比濁儀測定濁度， 到后期才出現(xiàn)了光電濁度儀。 堿度、硬度、 氯化物仍以滴定法檢測。一些微量物質(zhì)如六價鉻、汞、硒、微量金屬 元素、含氮物如氨、亞硝酸鹽、硝酸鹽等，由比色管目視比色、光電 比色器比色進(jìn)步到分光光度計(jì)比色測定。 只是到 70 年代以后才有少數(shù) 大型水司備有測汞儀、陽極溶出儀、選擇性電極、氣相色譜儀、原子吸收、低本底放射性測量儀等大型儀器。這也是因?yàn)镚B574985生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)定要檢測 5 項(xiàng)有機(jī)物指標(biāo)氯仿、四氯化碳、滴滴 涕、六六六、苯并芘，多項(xiàng)金屬指標(biāo)

6、、總a、總B兩項(xiàng)放射性指標(biāo)的 緣故。而就在GB-5749-85出臺以前的世界衛(wèi)生組織 WHO的84年版 生 活飲用水水質(zhì)準(zhǔn)那么 ，歐洲共同體的 80 年版 “水質(zhì)指令 以及美國 EPA1985年版的 水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中都列入了多項(xiàng)農(nóng)藥、氯苯類、氯代烴類、 酚類指標(biāo)，我們在水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)及檢測技術(shù)上明顯處于落后狀態(tài)。但是，在 80 年初，二松未知污染物協(xié)作組進(jìn)行的 “第二松花江污染調(diào) 查3應(yīng)用氣相色譜儀、液相色譜儀、色質(zhì)聯(lián)機(jī)系統(tǒng)定性了第二松花江 水中有機(jī)物 374種，定量了 177多種。 1 9 83- 1 9 8 5國家六、五攻關(guān)課題 “黃浦江污染綜合防治規(guī)劃方案研究 飲水與健康 課題組所負(fù)責(zé)的子 課題“飲

7、水與健康 4檢 測了黃浦江上、中、下游水源水以及水廠出廠 水的水質(zhì)，由色質(zhì)聯(lián)機(jī)檢出有機(jī)物 218 種，用氣相、液相色譜定量了 氯酚類、氯苯類、多氯聯(lián)苯類、多環(huán)芳烴類、苯胺類、六六六、滴滴 涕、氯仿、四氯化碳等有機(jī)化合物，在國內(nèi)首次將遺傳毒理學(xué)的研究 方法用于水質(zhì)的研究。開展了 Ames致突變試驗(yàn)、微核試驗(yàn)，探索黃浦江源水，自來水廠的出廠水的致突變率。在國內(nèi)首次對水源進(jìn)行了病 毒檢測，發(fā)現(xiàn)了脊椎灰白質(zhì)炎病毒，但是從管網(wǎng)末端水 40L 中未檢出 病毒。課題在水處理工藝方面進(jìn)行了臭氧與氯聯(lián)用試驗(yàn)，塔式生物濾 池處理黃浦江原水的試驗(yàn)，臭氧生物活性炭凈水試驗(yàn)。臭氧與氯聯(lián)用 能提高出廠水的色、鐵、錳的合格

8、率。臭氧與氯聯(lián)用，由于水中有機(jī) 物的不完全氧化，會使致突變率增高；而單用臭氧消毒，致突變率那么 降低。塔式生物濾池的研究證明可去除污染原水中的污染物如氨氮、 酚、嗅味、耗氧量等，提高水中的溶解氧、pH,有助于改善混凝，降低絮凝劑劑量及加氯量。臭氧生物活性炭工藝的研究對去除三氯甲烷 的前體THMFP紫外消光值Euv有顯著效果，降低毛細(xì)管柱氣相色譜譜 圖峰數(shù)及總面積,并使致突變?yōu)殛栃缘脑D(zhuǎn)化為陰性出水。在以后 的對黃浦江原水的研究中形成了從基因突變的 Ames 試驗(yàn)開始到脫氧 核糖核酸DNA突變的非程序合成試驗(yàn)，染色體損傷的姐妹染色體突變 試驗(yàn)SCE到體外細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化試驗(yàn)5較為完整而系統(tǒng)的檢測方

9、法。為 改善水廠生產(chǎn)管理,提高供水水質(zhì),建設(shè)部于 1992 年組織國內(nèi)專家按 照提高供水水質(zhì),提高供水平安可靠性,降低能耗、漏耗、藥耗進(jìn)行 研究,并制定了 “國家城市供水行業(yè) 2000 年技術(shù)進(jìn)行開展規(guī)劃 ,提出 了 2000年我國城市供水的 水質(zhì)目標(biāo)對于日供水50萬m3以下的城 市，仍按GB-5749-85要求，對于日供水大于 50萬m3小于100萬m3 的城市、省會和國家二級企業(yè)的水司為二類水司,那么增加考核水質(zhì)指 標(biāo) 16 項(xiàng)。日供水大于 100 萬 m3 的直轄市、對外開放城市、重點(diǎn)旅游 城市和國家一級企業(yè)的水司為一類水司， 那么較二類水司再增加 37 項(xiàng)指 標(biāo)，連同國家標(biāo)準(zhǔn)考核的 3

10、5項(xiàng)指標(biāo)共 89項(xiàng)“水質(zhì)目標(biāo) ，同時規(guī)定每年 進(jìn)行Ames致突變試驗(yàn)2次。規(guī)劃還提出了對水廠內(nèi)設(shè)備及廠外管網(wǎng) 改造的措施。 1992 年建設(shè)部通過國家技術(shù)監(jiān)督局開始籌建國家城市供 水水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)，在國內(nèi)方案單列市以上城市通過計(jì)量認(rèn)證評審， 到 1994 年共建立國家級監(jiān)測站 35 個。每一個監(jiān)測站除常規(guī)檢測設(shè)備外都配備 各項(xiàng)大型儀器，如原水吸收分光光度計(jì)、氣相色譜儀、液相色譜儀、 低本底放射性測量儀、測汞儀、原水熒光分光光度計(jì)。有的站還備有 色譜質(zhì)譜計(jì)算機(jī)聯(lián)用系統(tǒng)、電感偶合等離子發(fā)射光譜儀、流動注 射儀。這些儀器都配有化學(xué)工作站或?qū)Ｓ秒娔X。裝備水平大體上與國 際大城市接近或相同， 個別還備有電子

11、顯微鏡。 近年來并對 “水質(zhì)目標(biāo) 規(guī)定的 89 項(xiàng)檢測工程進(jìn)行了試驗(yàn)和檢驗(yàn)方法的研編， 以便報(bào)批為城市 供水行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)法。以上工作為我國水質(zhì)檢測技術(shù)，保障飲水衛(wèi) 生無疑會發(fā)揮良好的作用。有的監(jiān)測站為長江引水、漢水污染 (6)進(jìn)行 水源水質(zhì)調(diào)研；有的站與大專院校結(jié)合展開水質(zhì)深度處理工藝研究， 藻毒素的測定研究 (7)，使我國方案單列市以上城市的水質(zhì)檢測水平發(fā) 生了一次飛躍。目前不少省還在建立省級水質(zhì)檢測網(wǎng)，這將使地市級 水質(zhì)檢測力量有一次大的提高。由于水質(zhì)檢測力量的提高， 80-90年代國內(nèi)采用現(xiàn)代水質(zhì)檢測手段進(jìn)行 污染源水的工藝研究方面做了大量工作。在氧化劑方面：有人以色質(zhì) 聯(lián)機(jī)對過錳酸鉀

12、氧化去除水中有機(jī)物做了較為深入的研究 (10)。二氧化氯凈水 (8)氧化有機(jī)物，降低水的色、鐵、錳、有機(jī)物和消毒副產(chǎn)物的 研究(9)，過錳酸鉀復(fù)合藥劑去除水中嗅味的研究。在活性炭吸附工藝 方面：粉末活性炭作為一時性的突發(fā)性水質(zhì)污染處置措施有所應(yīng)用， 并試驗(yàn)證明投加在絮凝池中部為好(11)-(13),也有與KMnO4同時使用 的研究。粉末活性炭與硅藻土預(yù)涂膜過濾的凈水器已有產(chǎn)品 (14)顆?；?性炭凈水器曾經(jīng)受到廣闊群眾的歡送，它有良好的去除水中有機(jī)無機(jī) 污染物的效果， 降低鹵代甲烷， 使 Ames 試驗(yàn)致突變陽性的水轉(zhuǎn)化為陰 性。由建設(shè)部批準(zhǔn)的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn) CJ302393活性炭凈水器于1993

13、年底 實(shí)施發(fā)揮了良好的作用。生物接觸氧化池得到廣泛而深入的研究，且 已用于生產(chǎn)。特別是以 YDT彈性填料與陶粒填料裝備的接觸氧化池的 研究較為充分， 它們在去除有機(jī)污染物、 氨氮、除藻方面有顯著效果， 但不能使Ames致突變?yōu)殛栃缘脑D(zhuǎn)化為陰性。生物處理在暴氣設(shè)備 充氧性能、生物膜優(yōu)勢菌種、生物膜活性、生物膜數(shù)學(xué)模型、YDT彈性填料池與陶粒池的比擬都取得了良好的成果 (15)，投入生產(chǎn)的接觸氧化 池的規(guī)模最大達(dá)400萬m3/日。 與此同時圍繞水質(zhì)深度處理開展了由活性炭過濾、常規(guī)水處理工藝、 生物氧化、臭氧氧化各處理工藝單元組合的工藝試驗(yàn)研究，并檢測了 各單元工藝對不同分子量區(qū)間有機(jī)物的去除率，對各單元工藝的功能 有了深一層的認(rèn)識。由生物接觸氧化處理所引伸出來的可生化溶解性 有機(jī)碳BDOC和可同化有機(jī)碳AOC的檢測方法的研究及其在水質(zhì)和水處理上的研究也付諸實(shí)施。并建議在水處理中應(yīng)控制BDOC和 AOC的 標(biāo)準(zhǔn)分別為 90 年代在常規(guī)水處理工藝方面也有長足的開展。 無機(jī)高分 子復(fù)合絮凝劑聚合硅酸鐵，聚合硅酸鋁能較聚合鋁提高效能 10-30%(16)-(17)，流動電流自動控制加礬已用于生產(chǎn)。以均質(zhì)濾料氣水 反沖洗為特征的 V 形濾池得到推廣。強(qiáng)化常規(guī)絮凝去除有機(jī)物降低消 毒副產(chǎn)品的研究有開展。水廠生產(chǎn)中幾項(xiàng)主要水質(zhì)指標(biāo)自動監(jiān)測以及 不少自動化水