融入膜分離的飲用水質末端控制技術構筑“最后一道屏障”
北京現在已經進入冬季，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？
中國科學院生態環境研究中心自主研發的飲用水質安全風險末端控制技術，為我們構建了一道更堅定的飲用水安全屏障。
現行末端供水系統亟待改善
統計數據表明，我國約有65%的人口正在飲用常規指標不合格的飲用水，尤其對于中小城鎮與廣大農村地區，飲用水質安全問題更為突出。
目前，我國城市供水水質安全仍面臨不少難題。中國科學院生態環境研究中心研究員曲久輝告訴記者：“飲用水源污染呈現多種污染物共存的復合污染特征，水源污染狀況在短期內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的常規處理工藝，在短期內難以對所有水廠進行技術系統升級與工藝改造，而且大多數水廠缺乏應對突發性污染事件的技術系統與應急預案。此外，供水管網輸配系統與小區二次供水過程中未能有效控制二次污染，并面臨著管網漏失與爆管等影響供水安全的問題。”
我國城市供水管網源水通常有兩種，一是以地表水為水源，經城市自來水廠凈水工藝處理后進入管網；二是以地下水為水源，經簡單處理后進入管網。
曲久輝說：“上述兩種情況面臨的水質問題有所不同。前者可能存在的主要水質問題是集中凈水廠現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、消毒副產物、輸配管道腐蝕產物、管壁黏附生成并脫落的生物膜、輸配管網系統經過多種作用過程生成的復合污染物等；而后者可能存在硝酸鹽超標、砷污染、氟污染、氨氮污染、細微懸浮物較高、微生物污染等水質問題。”
諸如居民小區、公共建筑等終端用戶的飲用水供給系統被稱為飲用水末端，它是城市供水水質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險。曲久輝指出，目前在小區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安全。如普遍采用的臭氧化技術在很多水質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物。尤其當管網源水中存在溴離子時，采用現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物。
曲久輝說：“即使是高質量的水，經過輸送—滯留—循環過程，仍可能產生二次污染。現行末端供水系統缺乏系統的水質污染控制、水質保持系統。”
常規技術有缺陷
2007年7月1日，我國正式實施了新的國家《生活飲用水衛生標準》。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、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準，保障城市供水安全，這成為供水行業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主要是各種以反滲透為核心的水質凈化技術。曲久輝認為：“這些凈水技術存在一些問題。第一，完全依賴產水率低的反滲透膜，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及其工藝條件具有很高的溴酸鹽生成風險。第三，水循環系統缺乏二次污染控制與凈化能力，無法應對管網中出現的各種水質污染問題，長期運行中難以避免管網水質惡化的問題。第四，由于缺乏系統、有效的預處理手段，反滲透進水中的污染物對膜分離系統的污染嚴重，膜組件使用壽命較短。第五，由于不同管網源水水質差異很大，所含微量污染物成分復雜，凈化機理與方法不同，對應的凈化技術類型不同，難以簡單地采用一套技術系統進行解決。”
曲久輝還特別指出：“目前市場上的末端供水系統側重于處理過程，對于供水過程的水質安全，特別是輸配過程的水質穩定化與二次污染控制缺乏系統有效的解決措施；對于供水過程中水質變化與惡化，缺乏即時有效的、基于水質安全風險的在線監測與預警系統。”
“我們的技術有優勢”
正是清楚地認識到了常規技術存在的問題，因而飲用水質安全風險末端控制技術的研發重點也落于此。
“我們的技術與國內外同類技術相比是有很多優勢的。”曲久輝自信地說。
首先是成本。“我們這套凈化系統的建設投資成本僅為現行方法的1/3，制水運行成本僅為現行方法的1/5。”
其次是凈化后的水質。采用催化氧化技術，可將水中低劑量持久性有機物、內分泌干擾物、消毒副產物等有毒有害物質徹底礦化，不產生二次污染。實現安全消毒，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。將生物測試引入飲用水的安全評價，在傳統水質指標基礎上構建新的評價指標，形成一套小區水質評估體系。
另外，曲久輝說：“末端處理技術可以與水質安全預警系統一道構成飲用水末端供水系統，從根本上控制飲用水質安全風險。”
據介紹，該項目開發了可支撐優質飲用水深度凈化的關鍵新技術；利用微界面過程、電化學及膜分離等技術原理，開發高效多元金屬氧化物吸附劑；提高系統產水率；在水循環系統中導入微污染水的處理單元，從而保證管網能夠始終提供新鮮優質的飲用水；將多項先進技術進行綜合集成，形成飲用水質風險末端控制的技術系統與成套設備，與相關水處理科技企業進行密切合作，進行應用示范與市場開拓，實現項目成果的產業化，帶動企業科技進步和產業發展。
曲久輝介紹，該技術已經在奧運村直飲水技術系統與成套設備應用示范中接受檢驗。曲久輝表示，他們將以此為契機，進一步推進與企業的合作，推動技術系統在工程中的應用。
此外，曲久輝希望能夠為保障農村地區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，為解決我國欠發達農村地區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。我們期望探索一條能有效解決農村供水安全問題的全新模式。”
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