凈水工藝及水質(zhì)檢驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展

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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(shí)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(gè)國家級(jí)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(gè)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(jià)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(shí)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：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；混合絮凝工藝的新發(fā)展，開發(fā)了多種絮凝池型，由動(dòng)態(tài)絮凝型式逐漸過渡到靜態(tài)絮凝型式，不斷向高效、低耗、小型方向發(fā)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進(jìn)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(dòng)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(dòng)罩瀑池；優(yōu)質(zhì)凈水濾料，氣水反沖等技術(shù)，個(gè)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(shí)的凈水工藝是以滿足當(dāng)時(shí)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，以去除色度、鐵、錳、濁度，消毒殺菌為主攻方向。盡管1985年出臺(tái)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；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50萬以下的水公司基本上沒有一家公司能完成這些任務(wù)。因之，在當(dāng)時(shí)的情況下也就不可能要求對當(dāng)時(shí)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(shí)的主動(dòng)的任務(wù)。

　　這一階段的水質(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，改進(jìn)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(jià)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B5749-85“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)、總a、總β兩項(xiàng)放射性指標(biāo)的緣故。

　　而就在GB-5749-85出臺(tái)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)則”，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。1983-1985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”飲水與健康“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、錳的合格率。臭氧與氯聯(lián)用，由于水中有機(jī)物的不完全氧化，會(huì)使致突變率增高；而單用臭氧消毒，致突變率則降低。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)。較為完整而系統(tǒng)的檢測方法。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)，提高供水安全可靠性，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)行發(fā)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(huì)和國家二級(jí)企業(yè)的水司為二類水司，則增加考核水質(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(jí)企業(yè)的水司為一類水司，則較二類水司再增加37項(xiàng)指標(biāo)，連同國家標(biāo)準(zhǔn)考核的35項(xiàng)指標(biāo)共89項(xiàng)”水質(zhì)目標(biāo)“，同時(shí)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)計(jì)劃單列市以上城市通過計(jì)量認(rèn)證評(píng)審，到1994年共建立國家級(jí)監(jiān)測站35個(gè)。每一個(gè)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(dòng)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(gè)別還備有電子顯微鏡。近年來并對”水質(zhì)目標(biāo)“規(guī)定的89項(xiàng)檢測項(xiàng)目進(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(huì)發(fā)揮良好的作用。

　　有的監(jiān)測站為長江引水、漢水污染進(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，使我國計(jì)劃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(jí)水質(zhì)檢測網(wǎng)，這將使地市級(jí)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)對過錳酸鉀氧化去除水中有機(jī)物做了較為深入的研究。二氧化氯凈水氧化有機(jī)物，降低水的色、鐵、錳、有機(jī)物和消毒副產(chǎn)物的研究，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(shí)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，也有與KMnO4同時(shí)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)品顆粒活性炭凈水器曾經(jīng)受到廣大群眾的歡迎，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)CJ3023-93“活性炭凈水器”于1993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較都取得了良好的成果，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(shí)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(shí)。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<0.5mg/L和0.2mg/L，以保持管網(wǎng)水的生物穩(wěn)定性。以往我國消毒副產(chǎn)品一般檢測氯仿、一溴二氯甲烷、二氯一溴甲烷、三溴甲烷，這一階段進(jìn)一步檢測了鹵代乙酸HAAs及其生成能HAAP并探討了不同工藝組合中HAAs的生成情況。

　　90年代在常規(guī)水處理工藝方面也有長足的發(fā)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%流動(dòng)電流自動(dòng)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)品的研究有發(fā)展。水廠生產(chǎn)中幾項(xiàng)主要水質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)監(jiān)測以及不少自動(dòng)化水廠相繼出現(xiàn)，膜技術(shù)在飲用水方面有迅速的發(fā)展。

　　從以上介紹可見，我國凈水工藝與水質(zhì)檢測技術(shù)從解放以來處于一種持續(xù)發(fā)展的狀態(tài)，特別是改革開放以后發(fā)展更為快速迅猛。1993年WHO提出了修訂版“生活飲用水水質(zhì)準(zhǔn)則”，其中有關(guān)健康的水質(zhì)指標(biāo)達(dá)136項(xiàng)，衛(wèi)生部正在研究制訂的“生活飲用水衛(wèi)生規(guī)程”有關(guān)飲用水的指標(biāo)達(dá)90余項(xiàng)，水源水質(zhì)指標(biāo)60余項(xiàng)，它們將會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)我國水質(zhì)檢測技術(shù)的發(fā)展，也必定會(huì)有利于我國凈水工藝的發(fā)展。