戚盛豪
(上海市政工程設(shè)計研究院，上海200002)

　　 提 要 本文概述了近年來隨著我國給水事業(yè)的發(fā)展在給水技術(shù)進(jìn)步方面所取得的成就。為適應(yīng)二十一世紀(jì)的到來，當(dāng)前給水發(fā)展還面臨許多新問題.本文對水質(zhì)凈化和給水系統(tǒng)等有關(guān)技術(shù)進(jìn)步的若干方面進(jìn)行了分析和展望。
　　 關(guān)鍵詞 給水技術(shù)、水質(zhì)凈化、給水系統(tǒng)

一、給水技術(shù)進(jìn)步的回顧

　　 作為城市基礎(chǔ)設(shè)施主要內(nèi)容的給水建設(shè)，隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，近年來得到了很大發(fā)展。
　　 據(jù)統(tǒng)計，1994年我國城市供水共有水廠1784座，較1985年的756座增加了1028座，綜合供水能力也由1985年的4022萬m³／d增加到1994年的8639萬m³/d，年平均增長8.9%，1994年的城市 供水人口已達(dá)1.6億人。
　　 隨著給水事業(yè)的蓬勃發(fā)展，給水技術(shù)水平也有了相應(yīng)提高：一批有代表性的給水建設(shè)項目相繼投產(chǎn)；造應(yīng)給水發(fā)展的科研工作取得了新的進(jìn)步；加強(qiáng)供水管理和提高供水水質(zhì)又上 了一個新臺階。
　　 近十年來，我國給水技術(shù)取得了較大的進(jìn)展，例舉如下：
　　 ——建設(shè)了一批大規(guī)模、長距離的引水工程，積累了引水技術(shù)的設(shè)計和管理經(jīng)驗；
　　 ——開創(chuàng)了利用灘地建造避咸蓄淡水庫，為沿海城市開發(fā)了水資源的利用
　　 ——提高了常規(guī)凈水工藝的設(shè)計技術(shù)和運行指標(biāo)的合理選用、增強(qiáng)了改善出水水質(zhì)為目標(biāo)的意識；
　　 ——進(jìn)一步總結(jié)和推廣了具有我國特色的各種絮凝池設(shè)計；
　　 ——氣水反沖均粒濾料濾池得到了廣泛的應(yīng)用；
　　 ——適應(yīng)各種特殊水質(zhì)(例如低溫、低濁、高濁度水)的處理工藝的研究和應(yīng)用有了新進(jìn)展；
　　 ——對于微污染水源采用生物預(yù)處理以及臭氧、活性炭等深度處理進(jìn)行了廣泛的試驗研究，并開始在生產(chǎn)實際中應(yīng)用；
　　 ——自動加藥、自動加氯和水泵調(diào)速技術(shù)得到了廣泛采用，對于提高水質(zhì)、節(jié)約藥耗和電耗取得了較好效益；
　　——水廠監(jiān)近代技術(shù)和設(shè)備水平明顯提高，為水廠的科學(xué)管理和優(yōu)化調(diào)度創(chuàng)造了條件；
　　——開發(fā)生產(chǎn)了多種大型管道和新型管材，為更新和提高輸配水技術(shù)創(chuàng)造了條件。
　　盡管給水建設(shè)和給水技術(shù)在近十年來取得了很大的進(jìn)步，但是從滿足當(dāng)前國民經(jīng)濟(jì)和給水事業(yè)的發(fā)展需要來衡量還是不夠的。面對未來我們還需作更大的努力。

二 當(dāng)前面臨的給水發(fā)展形勢

　　為了實現(xiàn)國家“九五”計劃和2010年社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃綱要，給水事業(yè)在跨入二十一世紀(jì)時必將有更大發(fā)展。因此，有必要先分析一下當(dāng)前給水發(fā)展所面臨的主要問題，以便有的放矢地確定我們技術(shù)發(fā)展的努力方向。
　　目前困擾給水建設(shè)發(fā)展的主要有下列幾個方面：
　　1、供水能力還不能與經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展所需水量的要求相適應(yīng)。盡管給水事業(yè)近年來發(fā)展較快，但據(jù)統(tǒng)計，目前全國仍有約300個城市缺水，其中50個城市嚴(yán)重缺水。預(yù)計“九五”期間每年尚需遞增710m³/d的供水能力。此外，廣大農(nóng)村地區(qū)隨著經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展，對自來水的供應(yīng)有了迫切要求，也是需要發(fā)展的一個重要方面；
　　2、水資源的缺乏。我國水資源的人均徑流量僅為世界平衡的四分之一，且由于地域分布和時空分布的不平衡，使不少地區(qū)（如華北、西北）嚴(yán)重缺水；
　　3、水源水質(zhì)污染嚴(yán)重，我國七大水系和內(nèi)陸河流符合<地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)>Ⅰ、Ⅱ類的河段僅占25%，48%屬Ⅳ、Ⅴ類，主要為有機(jī)污染。水庫、湖泊不少受氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)污染，藻類滋生嚴(yán)重（如太湖、巢糊、滇池等），水源污染加重了水源選擇和水處理的困難；
　　4、供水水質(zhì)目標(biāo)的提高，根據(jù)建設(shè)部《城市供水行業(yè)2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃》，2000年一類水司的水質(zhì)檢測項目將由35項增加到88項，對城市供水水質(zhì)有了更高要求，在水源水質(zhì)下降的條件下增加了水處理技術(shù)的難度；
　　5、建設(shè)資金短缺。由于需要建設(shè)的項目多，投資大，因而資金籌措已憂為突出問題，因此如何利用各種途徑籌集資金，同時降低工程造價，使能更好地開發(fā)資金渠道和發(fā)揮投資效益將顯得十分重要。
　　針對上述情況，面對二十一世紀(jì)的發(fā)展需要，加快給水技術(shù)進(jìn)步，提高給水技術(shù)水平是推動我國給水事業(yè)發(fā)展的重要保證。

三 給水技術(shù)發(fā)展的展望

　　為適應(yīng)時代的需要，使給水事業(yè)以更新的面貌進(jìn)入下一世紀(jì)，結(jié)合當(dāng)前存在的問題，展望未來，提高下列幾個方面的給水技術(shù)，將是我們面臨的任務(wù)。
　　1、區(qū)域供水
　　區(qū)域供水是充分利用水資源、合理供水布局的一種新趨勢，也就是打破以一市、一鎮(zhèn)作為供水的服務(wù)對象，而是在較為廣域的范圍內(nèi)統(tǒng)一水源規(guī)劃、統(tǒng)一運行管理的供水系統(tǒng)。
　　由于供水的普及，區(qū)域供水在國外已是一種較為普遍的供水形式，特別在一些水資源缺乏的地區(qū)，如日本大阪府早在60年代就實行了廣域供水系統(tǒng)，目前已發(fā)展成由琵琶湖、淀川 二大水源及三個凈水廠組成的區(qū)域供水系統(tǒng)，供水范圍包括41個市、町、村。我國臺灣省高 雄供水系統(tǒng)除向高雄市供水外，還包括了區(qū)域中的17個城鎮(zhèn)，服務(wù)人口達(dá)200萬人。
　　隨著我國村鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，供水的普及必將擴(kuò)展到廣大農(nóng)村地區(qū)。然而受水資源條件的限制，分散建設(shè)村鎮(zhèn)水廠往往難以選擇到合格的水源。同時分散建造水廠在經(jīng)濟(jì)上、管理上 也存在不少問題。因此，對有條件的地區(qū)發(fā)展區(qū)域供水將是一個可取的方案。
　　江蘇省南部部分地區(qū)、近年來工農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，但其村鎮(zhèn)供水的普及率還不到人口的40％。目前區(qū)域內(nèi)的地下水已過量開采，內(nèi)河水系又受到污染的影響。因此建設(shè)以長江為水源 的區(qū)域供水系統(tǒng)已成為促進(jìn)該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的迫切需要。一個包括江陰、錫山、武進(jìn)等三市的43個城鎮(zhèn)的蘇南區(qū)域供水工程正在籌劃之中，其供水范圍達(dá)1700平方公里。浙江省黃巖、椒江、溫嶺組成的區(qū)域性供水已建成投產(chǎn)。
　　區(qū)域供水涉及跨行政區(qū)劃的供水管理，配水距離長、運行調(diào)度復(fù)雜、這些都將會帶來許多新的技術(shù)問題，需在實踐中作深入探索。
2.分質(zhì)供水
　　隨著科學(xué)的發(fā)展和人民生活水平的提高，對飲水的水質(zhì)有了更高的要求，不僅要確保衛(wèi)生的安全，而且要不產(chǎn)生對健康的潛在影響。但是作為給水的水源卻存在著污染嚴(yán)重的情況。這一矛盾突出地加重了水處理的負(fù)擔(dān)。不少城市為了獲取較好水源，不得不以大量工程投資從遠(yuǎn)距離引水，使供水成本大幅度增加。事實上、城市供水對象是多方面的，對水質(zhì)的要求也不盡相同。城市供水中工業(yè)用水一般占一半左右。而在生活用水中，直接或間接飲用 的水量也只是占少數(shù)。為了保證僅占百分之幾的飲水而進(jìn)行全部水量的水處理，顯然在某些情況下是不盡合理的。因此、有必要考慮分質(zhì)供水的可能。
　　在國外也有不少分質(zhì)供水的實例。如在日本有上水道、工業(yè)用水道及雜用水道：在香港有專用沖廁的海水系統(tǒng)：美國的一些缺水城市以污水處理后的水回用作澆灑綠地等針對我國水資源缺乏和水質(zhì)受污染的情況、分質(zhì)供水系統(tǒng)更應(yīng)引起重視。
　　要實現(xiàn)分質(zhì)供水存在相當(dāng)?shù)募夹g(shù)難度，首先是現(xiàn)有城市管道改造的可能性和現(xiàn)實性問題。目前個別城市正在考慮實施設(shè)置專用的飲水供應(yīng)系統(tǒng)，包括管道輸送以及瓶裝供應(yīng)等方式。專用飲水系統(tǒng)對制水技術(shù)、水質(zhì)控制和社會管理尚有不少問題。均有待探索、總結(jié)，以便為分質(zhì)供水提供一定的經(jīng)驗。
3.常規(guī)處理
　　以混凝、沉淀、過濾組成的常規(guī)水處理工藝雖以去除濁度為主要目的、但隨著濁度的降 低、吸附于濁質(zhì)的有機(jī)物以及溶解度較低的微量有機(jī)物也可相應(yīng)降低：各種微生物和病毒也隨濁度的去除而減少，根據(jù)試驗，強(qiáng)化常規(guī)處理可以提高出水水質(zhì)和有機(jī)物的降低、據(jù)天津 自來水公司試驗、把灤河水處理到濁度小于0.5NTU，用氣相色譜儀測得的有機(jī)物峰的總面積 可減少80%。因此，常規(guī)處理始終是結(jié)水處理最基本和最主要的處理手段。
　　目前國內(nèi)使用混凝劑的品種比較單一、且以鋁鹽為主，出水中鋁的含量過高會引起老年癡呆癥，因此行業(yè)規(guī)劃中提出了控制出水鋁的含量小于0.2mg/l的目標(biāo)，臺灣的研究表明，增加混凝劑投量和降低PH值，有利于減少出水中溶解性鋁的含量。國外有些地區(qū)已出現(xiàn)了用鐵鹽代替鋁鹽的傾向。上海某新建水廠也考慮了在投加鋁鹽的同時調(diào)整PH的措施。這些趨向值 得引起重視和研究發(fā)展。
　　對于沉淀和過濾工藝，六十、七十年代曾呈現(xiàn)過多種構(gòu)筑物形式應(yīng)用并存的格局，近年來經(jīng)實踐總結(jié)，有逐步形成趨同的傾向。平流沉淀池和氣水反沖均粒濾料濾池成了首選的形式。應(yīng)該說上述形式對一般水質(zhì)而言能達(dá)到有效的處理要求。但從發(fā)展角度考慮，繼續(xù)探索 新的構(gòu)筑物形式仍是今后研究的方向。
　　為了防止出廠水的二次污染，水質(zhì)穩(wěn)定應(yīng)引起重視。據(jù)統(tǒng)計，國內(nèi)地表水水廠出廠水基本穩(wěn)定的僅占21％，具腐蝕性傾向的占50％，有輕微結(jié)垢傾向的占29％、水質(zhì)穩(wěn)定也應(yīng)是水廠水處理技術(shù)的一項要求，應(yīng)該提到議事日程。
4.生物預(yù)處理
　　在給水處理中利用微生物對有機(jī)物的氧化分解作用以去除可生化降解物質(zhì)和氨氮的處理工藝，自七十年代在國內(nèi)開始研究，曾進(jìn)行了生物塔濾、生物流化床、生物接觸氧化以及生物濾池等多種形式的試驗.近年來針對實際生產(chǎn)的需要，科研工作又取得了較大進(jìn)展，并已在蚌埠、寧波、加興等地相繼投入了生產(chǎn)性的應(yīng)用、試驗表明，生物預(yù)處理對去除氨氮、有機(jī)物、藻類以及降低濁度、色度和鐵、錳等都有明顯效果，氦氮的去除一般可達(dá)80—90%，有機(jī)物(OC)也可去除約25—30％，由于生物預(yù)處理對氨氮的去除效果是其它凈水工藝所難以取代(折點加氯雖可去除氨氮但存在三鹵甲烷增加的問題)、且其基建造價和經(jīng)常費用較低，對于微污染水源的處理是一種很有發(fā)展前途的處理手段。但是，生物預(yù)處理的具體形式、與常規(guī)處理及深度處理的組合要求、對各種水源的處理效果和設(shè)計參數(shù)等均有待進(jìn)一步研究并加以實用化。
5.深度處理
　　在常規(guī)處理基礎(chǔ)上增加臭氧、活性炭工藝的深度處理在國內(nèi)、外已有較多試驗，在歐洲得到了較廣泛的采用。在國內(nèi)，北京田村山水廠、燕山石化公司、南京煉油廠凈水廠等都采用了臭氧與活性炭聯(lián)用工藝。
　　活性炭對于有機(jī)物具有較強(qiáng)的吸附性能，能較大幅度降低Ames致突變試驗的致突變率MR值。
　　臭氧具有較強(qiáng)的氧化能力，能將大分子有機(jī)物氧化成小分子、有利于后續(xù)工藝的去除試驗表明，雖然預(yù)臭氧處理后的THM生成潛能反而比處理前有所增加，但若再經(jīng)活性炭吸附，其THM生成潛能將明顯降低。
　　采用臭氯和活性炭的聯(lián)用(生物活性炭)可在活性炭表面形成生物膜、同時起到生物降解和物化吸附的作用，對氨氮也有一定去除效果。此外，生物活性炭還可延長活性炭的再生周期。
　　我國試驗表明，采用臭氧、活性炭處理工藝是針對微污染水源的一種有效處理手段，但是目前因造價較高還未能被得到廣泛應(yīng)用。隨著我國經(jīng)濟(jì)實力的增強(qiáng)和對水質(zhì)要求的提高，發(fā)展我國深度處理的技術(shù)是十分重要和現(xiàn)實的課題。
6.湖泊含藻水處理
　　我國有著豐富的湖泊水資源，成為沿湖城鎮(zhèn)供水的理想取水水源，但是隨著水源的污染，不少湖泊富營養(yǎng)化趨勢加劇。藻類大量繁殖，導(dǎo)致水質(zhì)惡化，也帶來水處理的困難，一些水廠在藻類高發(fā)期間被迫停產(chǎn)。
　　太湖、巢湖和滇池近年來富營養(yǎng)化的加劇已引起了國家的高度重視，正在采取措施加速進(jìn)行治理。
　　對于含藻水的處理各地進(jìn)行了很多試驗研究，包括采用氣浮除藻、微濾機(jī)除藻、微絮凝接觸過濾除藻、生物處理除藻、預(yù)氯化除藻等多種方法，取得了一定效果，積累了一定經(jīng)驗。無錫自來水公司針對太湖的含藻問題，探索了加泥吸附沉淀的工藝也取得了實際效果。
　　由于湖泊含藻水的問題帶有一定普遍性，而其凈化工藝技術(shù)復(fù)雜、難度較大，今后要在治理湖泊的同時，繼續(xù)對處理工藝進(jìn)行廣泛深入的研究。
7.膜處理
　　膜處理工藝過去主要應(yīng)用于工業(yè)上制取純水、超純水，近年來隨著膜工藝技術(shù)的提高和成本的降低，已逐步滲透到生活飲用水處理的領(lǐng)域。在美國1994年已建成了制水量為1.9萬m³／d的生活用水處理系統(tǒng)，應(yīng)用以來獲得成功。在國外，已有用微濾取代常規(guī)過濾和用納濾取代深度處理在小規(guī)模水廠應(yīng)用的趨向。在國內(nèi)，大同自來水公司和寧波自來水公司也對膜濾 裝置進(jìn)行了試驗，近年來，在瓶裝飲用水的處理流程中膜處理更是得到了普遍的采用。
　　膜處理與常規(guī)過濾相比的主要優(yōu)點是可以去除較小尺寸的物質(zhì)，按選用膜的不同(微濾、超濾、納濾、反滲透)，其去除物質(zhì)的大小也不相同。據(jù)介紹，通過膜處理可以降低99.9％的 賈第蟲孢囊和99.99％的病毒，減少了常規(guī)消毒副產(chǎn)物的產(chǎn)生。此外，它不需投加化學(xué)劑，可避免投加化學(xué)劑產(chǎn)生的問題。
　　雖然目前尚缺乏城市水廠應(yīng)用膜處理的條件，但隨著膜處理工藝的發(fā)展和改進(jìn)，以及對供水水質(zhì)要求的提高，二十一世紀(jì)的膜處理技術(shù)在城市供水中將會得到開發(fā)和應(yīng)用。
8.消毒
　　以液氯作為消毒劑是應(yīng)用最普遍，也是最經(jīng)濟(jì)的方法。自1974年美國發(fā)現(xiàn)氯化造成THMs問題以來，引起各國對加氯消毒的極大關(guān)注，提出了以臭氧、二氧化氯、過氧化氫等替代加 氯的設(shè)想。
　　限于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件，目前國內(nèi)水廠基本上仍以采用加氯作為消毒手段，但近年來國內(nèi)少數(shù)水廠開始探討應(yīng)用二氧化氯作為消毒。上海周家渡水廠采用了用亞氯酸鈉和鹽酸合成制 取二氧化氯的加注系統(tǒng)。經(jīng)測試，其氧化、消毒能力可達(dá)氯氣的2.6倍左右，且不會產(chǎn)生三鹵 甲烷問題。由于亞氯酸鈉國內(nèi)生產(chǎn)量少、價格較高，帶來消毒成本的增加，采用食鹽電解制 取二氧化氯，雖成本較低，但其成份中仍含較多的氯，不能徹底消除加氯引起的問題。
　　國內(nèi)水廠中臭氧的應(yīng)用主要被用作氧化劑，當(dāng)然也可起消毒作用，由于臭氧發(fā)生的能耗大，成本高，目前難以作為消毒劑被大量采用。
　　光催化氧化消毒雖作了一些試驗、但要在較大規(guī)模上應(yīng)用尚有一定距離。
　　對于消毒技術(shù)、一方面需尋求既經(jīng)濟(jì)又在衛(wèi)生上安全的新型消毒劑，同時對其相應(yīng)的消毒副產(chǎn)物作出評價，另一方面考慮到在相當(dāng)一段時間內(nèi)，液氯仍將是最主要的消毒劑。因此 合理尋找投加點和控制最佳加氯量仍需要加以研究。
9、污泥處理
　　目前我國水廠的污泥基本上未進(jìn)行脫水處理，盡管水廠污泥中大部分為無機(jī)物（約占75%），有機(jī)構(gòu)一般不超過10％，重金屬含量遠(yuǎn)低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)，但是由于較高的懸浮物濃 度、排入水體極易造成河道淤積，給環(huán)境帶來一定影響。
　　隨著我國對環(huán)境保護(hù)的要求將日益提高，水廠污泥的處理已被提到議事日程治水污泥脫水系統(tǒng)包括四個環(huán)節(jié)，即污泥的收集、濃縮、脫水和泥餅(渣)處置，由于缺乏 實踐經(jīng)驗，各環(huán)節(jié)都還有不少技術(shù)問題需要解決。例如，水廠污泥的負(fù)荷隨原水濁度變化而 有較大變化，污泥處理系統(tǒng)如何相適應(yīng)；水廠污泥的濃縮設(shè)計技術(shù)還不夠成熟；脫水裝置的 合理選型，這些都有待于通過實踐進(jìn)行研究。為降低水廠成本，保證脫水系統(tǒng)的正常運行，泥餅的處置是一個關(guān)鍵，還需要有關(guān)部門配合進(jìn)行試驗。
　　為了對水廠污泥處理進(jìn)行探索，最近上海自來水公司正在考慮對一座7萬m³／d的水廠實施 污泥脫水。初步考慮采用“蘭美拉”濃縮裝置和臥軸螺旋離心機(jī)脫水的方案。相信這將是水廠污泥處置的一個良好開端。
1O、輸配水管道
　　給水工程建設(shè)中輸配水管道占有較大的投資比例、管材的合適選用不僅對降低工程造價而且對保證供水安全都具有重要意義。
　　與發(fā)達(dá)國家相比，我國生產(chǎn)的管材品種相對比較單一，國外幾乎已被淘汰的普通鑄鐵管在國內(nèi)仍有一定的應(yīng)用，導(dǎo)致爆管事故頻繁，造成較大的社會影響和經(jīng)濟(jì)損失。
　　隨著輸配水量增大，大口徑管道的需求量將明顯上升、而目前可供選擇的往往僅有鋼管。前一時期由于大口徑管道的缺乏，一些大型輸水工程中采用了現(xiàn)澆鋼筋混凝土低壓渠 道。應(yīng)該說它對于確保工程的實施起到了積極作用，但也存在著接口伸縮縫漏水等弱點，需要研究改進(jìn)。
　　近年來管道新品種的開發(fā)已引起了各方面的重視。取代普通鑄鐵管的球墨鑄鐵管向著更大的口徑發(fā)展。大口徑鋼筒預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管(PCCP)已開始在給水工程中應(yīng)用，直徑3.4米的PCCP管也已試制成功。增強(qiáng)玻璃纖維管正在進(jìn)一步降低成本，以增加市場競爭能力。總之，通過前一段時間的努力，各種管道的品種已有了較好的起步，但尚需進(jìn)一步總結(jié)、提高，并加以規(guī)范化，以期達(dá)到優(yōu)化應(yīng)用的目標(biāo)。
　　與此同時，對于金屬管道內(nèi)襯噴涂材料和噴涂方法的改進(jìn)，以降低摩阻系數(shù)也是一個值得研究的課題。

四、結(jié) 語

　　在新世紀(jì)即將來臨之際，我們總結(jié)回顧近年來給水事業(yè)的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步所取得的成績，深感鼓舞。為了適應(yīng)二十一世紀(jì)給水事業(yè)發(fā)展的需要，當(dāng)前還有不少需要探索的課題。
　　給水技術(shù)所涉及的面廣，不僅有給水工藝本身的問題，還需要其它科技領(lǐng)域的配合，就各地區(qū)、各部門而言，所面臨的問題也不盡相同。因此，不斷提高給水技術(shù)水平，促進(jìn)我國 給水事業(yè)發(fā)展將是我國廣大給水工作者的艱巨而光榮的任務(wù)。
　　由于筆者的工作面有限，了解的情況和掌握的資料不夠全面，文中缺點錯誤在所難免。尚請讀者給以批評指正。
　　本文編寫過程中得到了鐘淳昌、宋仁元前輩的指導(dǎo)和審閱，在此表示衷心感謝！

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