净水工艺及水质检验技术的发展

　　实际上净水工艺是按水质标准的规定来要求水质检验技术的，因而水质检验技术水平反映了当时水质标准的水平，也反映了净水工艺的水平。建国初期，我国尚没有一个国家级的生活饮用水水质标准。1950年上海市制定了地方性的“上海市自来水水质标准”，1955年5月国家卫生部在12个城市试行了“自来水水质暂行标准草案”，1959年11月由建工部、卫生部审批了“生活饮用水卫生标准”（20-76），它们主要包括物理指标，化学指标以及一些微量物质指标如铁、铜、锌、锰、氰化物、阴离子合成洗涤剂、硒、汞、镉、六价铬等，它反映了水环境污染第二阶段工业污水中微量金属元素污染水体的问题（第一阶段属于人类的生活污水致病微生物污染），它没有反映当时就已发生的水体污染第三阶段有机物对水源的污染问题以及加氯消毒产生的消毒副产品问题。
　　从解放到1976年或者更近一些到1990年这一阶段的净水工艺来看，国内给水工作者做出了优异的成绩：开发了新型高效絮凝剂如碱式氯化铝、聚丙烯酰胺、氯化硫酸亚铁、聚硅酸助凝剂；混合絮凝工艺的新发展，开发了多种絮凝池型，由动态絮凝型式逐渐过渡到静态絮凝型式，不断向高效、低耗、小型方向发展；采用平流折板、竖流人字（折）板、纹板和栅条、网格等絮凝池；运用浅层沉淀理论将平流沉淀池改进为长、狭、浅的新池型；改善进水布水条件，增设纵向指形集水槽，实行了自动排泥；开发了气浮池、斜管、斜板沉淀池、迷宫沉淀池；机械搅拌沉清池、水力循环澄清池、脉冲澄清池；开发了双层滤池、三层滤池和移动罩瀑池；优质净水滤料，气水反冲等技术，个别水厂开始用臭氧氧化工艺。此外在高浑浊水的处理，低温低浊水处理，除藻、除铁、除锰、除氟等方面都做出了不少成绩。但总的看来，当时的净水工艺是以满足当时的水质标准的要求，以去除色度、铁、锰、浊度，消毒杀菌为主攻方向。尽管1985年出台的“生活饮用水卫生标准”（GB5749-85）含35项水质指标，规定了水中氯仿、四氯化碳、滴滴涕、六六六、苯并（a）芘的限量，截止1989年为止统计的全国日供水100万m3以上的7家水公司，只不过有5家公司能全部完成国标GB5749-85规定的35项水质指标的检验工作；而全国日供水50万以上的水公司，也只有10%的公司能完成35项的检验任务；占全国大多数的日供水50万以下的水公司基本上没有一家公司能完成这些任务。因之，在当时的情况下也就不可能要求对当时的净水工艺能针对水中污染有机物和有毒害的微量有机污染物的去除作为有意识的主动的任务。
　　这一阶段的水质检验技术状态处于一种慢速度的进步之中，色度、浊度仍以目视比色，比浊为主。浊度由初期的比色管比浊，改进为黑利格型目视比浊仪测定浊度，到后期才出现了光电浊度仪。碱度、硬度、氯化物仍以滴定法检测。一些微量物质如六价铬、汞、硒、微量金属元素、含氮物如氨、亚硝酸盐、硝酸盐等，由比色管目视比色、光电比色器比色进步到分光光度计比色测定。只是到70年代以后才有少数大型水司备有测汞仪、阳极溶出仪、选择性电极、气相色谱仪、原子吸收、低本底放射性测量仪等大型仪器。这也是因为GB5749-85“生活饮用水水质标准”规定要检测5项有机物指标（氯仿、四氯化碳、滴滴涕、六六六、苯并芘），多项金属指标、总a、总β两项放射性指标的缘故。
　　而就在GB-5749-85出台以前的世界卫生组织WHO的84年版“生活饮用水水质准则”，欧洲共同体的80年版“水质指令”以及美国EPA1985年版的“水质标准”中都列入了多项农药、氯苯类、氯代烃类、酚类指标，我们在水质标准及检测技术上明显处于落后状态。
　　但是，在80年初，二松未知污染物协作组进行的“第二松花江污染调查应用气相色谱仪、液相色谱仪、色质联机系统定性了第二松花江水中有机物374种，定量了177多种。1983-1985国家六、五攻关课题”黄浦江污染综合防治规划方案研究“”饮水与健康“课题组所负责的子课题”饮水与健康“检测了黄浦江上、中、下游水源水以及水厂出厂水的水质，由色质联机检出有机物218种，用气相、液相色谱定量了氯酚类、氯苯类、多氯联苯类、多环芳烃类、苯胺类、六六六、滴滴涕、氯仿、四氯化碳等有机化合物，在国内首次将遗传毒理学的研究方法用于水质的研究。开展了Ames致突变试验、微核试验，探索黄浦江源水，自来水厂的出厂水的致突变率。在国内首次对水源进行了病毒检测，发现了脊椎灰白质炎病毒，但是从管网末端水40L中未检出病毒。课题在水处理工艺方面进行了臭氧与氯联用试验，塔式生物滤池处理黄浦江原水的试验，臭氧生物活性炭净水试验。臭氧与氯联用能提高出厂水的色、铁、锰的合格率。臭氧与氯联用，由于水中有机物的不完全氧化，会使致突变率增高；而单用臭氧消毒，致突变率则降低。塔式生物滤池的研究证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，降低絮凝剂剂量及加氯量。臭氧生物活性炭工艺的研究对去除三氯甲烷的前体THMFP紫外消光值Euv有显著效果，降低毛细管柱气相色谱谱图峰数及总面积，并使致突变为阳性的原水转化为阴性出水。
　　在以后的对黄浦江原水的研究中形成了从基因突变的Ames试验开始到脱氧核糖核酸DNA突变的非程序合成试验，染色体损伤的姐妹染色体突变试验SCE到体外细胞恶性转化试验。较为完整而系统的检测方法。为改善水厂生产管理，提高供水水质，建设部于1992年组织国内专家按照提高供水水质，提高供水安全可靠性，降低能耗、漏耗、药耗进行研究，并制定了”国家城市供水行业2000年技术进行发展规划“，提出了2000年我国城市供水的”水质目标“。对于日供水50万m3以下的城市，仍按GB-5749-85要求，对于日供水大于50万m3小于100万m3的城市、省会和国家二级企业的水司为二类水司，则增加考核水质指标16项。日供水大于100万m3的直辖市、对外开放城市、重点旅游城市和国家一级企业的水司为一类水司，则较二类水司再增加37项指标，连同国家标准考核的35项指标共89项”水质目标“，同时规定每年进行Ames致突变试验2次。”规划“还提出了对水厂内设备及厂外管网改造的措施。1992年建设部通过国家技术监督局开始筹建国家城市供水水质监测网，在国内计划单列市以上城市通过计量认证评审，到1994年共建立国家级监测站35个。每一个监测站除常规检测设备外都配备各项大型仪器，如原水吸收分光光度计、气相色谱仪、液相色谱仪、低本底放射性测量仪、测汞仪、原水荧光分光光度计。有的站还备有色谱－质谱－计算机联用系统、电感偶合等离子发射光谱仪、流动注射仪。这些仪器都配有化学工作站或专用电脑。装备水平大体上与国际大城市接近或相同，个别还备有电子显微镜。近年来并对”水质目标“规定的89项检测项目进行了试验和检验方法的研编，以便报批为城市供水行业的标准检验法。以上工作为我国水质检测技术，保障饮水卫生无疑会发挥良好的作用。
　　有的监测站为长江引水、汉水污染进行水源水质调研；有的站与大专院校结合展开水质深度处理工艺研究，藻毒素的测定研究，使我国计划单列市以上城市的水质检测水平发生了一次飞跃。目前不少省还在建立省级水质检测网，这将使地市级水质检测力量有一次大的提高。
　　由于水质检测力量的提高，80-90年代国内采用现代水质检测手段进行污染源水的工艺研究方面做了大量工作。在氧化剂方面：有人以色质联机对过锰酸钾氧化去除水中有机物做了较为深入的研究。二氧化氯净水氧化有机物，降低水的色、铁、锰、有机物和消毒副产物的研究，过锰酸钾复合药剂去除水中嗅味的研究。在活性炭吸附工艺方面：粉末活性炭作为一时性的突发性水质污染处置措施有所应用，并试验证明投加在絮凝池中部为好，也有与KMnO4同时使用的研究。粉末活性炭与硅藻土预涂膜过滤的净水器已有产品颗粒活性炭净水器曾经受到广大群众的欢迎，它有良好的去除水中有机无机污染物的效果，降低卤代甲烷，使Ames试验致突变阳性的水转化为阴性。由建设部批准的强制性标准CJ3023-93“活性炭净水器”于1993年底实施发挥了良好的作用。生物接触氧化池得到广泛而深入的研究，且已用于生产。特别是以YDT弹性填料与陶粒填料装备的接触氧化池的研究较为充分，它们在去除有机污染物、氨氮、除藻方面有显著效果，但不能使Ames致突变为阳性的原水转化为阴性。生物处理在暴气设备充氧性能、生物膜优势菌种、生物膜活性、生物膜数学模型、YDT弹性填料池与陶粒池的比较都取得了良好的成果，投入生产的接触氧化池的规模最大达400万m3/日。
　　与此同时围绕水质深度处理开展了由活性炭过滤、常规水处理工艺、生物氧化、臭氧氧化各处理工艺单元组合的工艺试验研究，并检测了各单元工艺对不同分子量区间有机物的去除率，对各单元工艺的功能有了深一层的认识。由生物接触氧化处理所引伸出来的可生化溶解性有机碳BDOC和可同化有机碳AOC的检测方法的研究及其在水质和水处理上的研究也付诸实施。并建议在水处理中应控制BDOC和AOC的标准分别为<0.5mg/L和0.2mg/L，以保持管网水的生物稳定性。以往我国消毒副产品一般检测氯仿、一溴二氯甲烷、二氯一溴甲烷、三溴甲烷，这一阶段进一步检测了卤代乙酸HAAs及其生成能HAAP并探讨了不同工艺组合中HAAs的生成情况。
　　90年代在常规水处理工艺方面也有长足的发展。无机高分子复合絮凝剂聚合硅酸铁，聚合硅酸铝能较聚合铝提高效能10-30%流动电流自动控制加矾已用于生产。以均质滤料气水反冲洗为特征的V形滤池得到推广。强化常规絮凝去除有机物降低消毒副产品的研究有发展。水厂生产中几项主要水质指标自动监测以及不少自动化水厂相继出现，膜技术在饮用水方面有迅速的发展。
　　从以上介绍可见，我国净水工艺与水质检测技术从解放以来处于一种持续发展的状态，特别是改革开放以后发展更为快速迅猛。1993年WHO提出了修订版“生活饮用水水质准则”，其中有关健康的水质指标达136项，卫生部正在研究制订的“生活饮用水卫生规程”有关饮用水的指标达90余项，水源水质指标60余项，它们将会进一步促进我国水质检测技术的发展，也必定会有利于我国净水工艺的发展。