傅文華
建筑及居住小區優秀飲用水供水技術課題組

　　我國管道飲用水的出現，是我國國民經濟發展一定水平的必然產物，也是我國水工業領域一種新興產業。隨著人民的物質文化生活水平的提高，人們對飲用水的水質也提出了更高的需求。由于我國各地日益嚴重的水環境污染，許多地區的自來水質不能達到現行標準。雖自來水的水質符合標準，許多地區的輸水管網及建筑物內水箱和管道的陳舊，導致水質被二次污染。為了保證飲用水的衛生，滿足社會需要，在全國各地興起了分質供水系統。所謂分質供水，即對自來水進行深度處理，使其水質達到可以直接飲用的標準，用管網供給居民飲用。
　　課題研究的同時，對國外分質供水，做了文獻檢索。國外也存在分質供水，一般是以可飲用水系統作為城市主體供水，而將處理后的回水和海水作為非飲用水。這種分質供水的含義與國內的現有分質供水系統，是兩種不同的概念。根據美國自來水工程協會（AWWA）下屬分質供水在1983年提交的“分質供水指南”的建議，在水源水質惡化或處理費用太高，有理由考慮分質供水時，但對可飲用水的設計額定水量做出了最低限定。
　　80年代，在西方國家掀起了飲純凈水的熱潮。在美國、西歐、飲用純凈水已成為一種普遍的時尚。僅美國制造純凈水加工廠已達500余家，均以供應瓶裝或桶裝為主。從事飲用水供應的一家美國著名的Filtrin公司，認為建筑物內供應的桶裝水有些不足：搬運困難、水的儲存時間過長、占用了面積、桶的置換勞動強度大、清洗維修困難，所以提出了DDW(DEDICATED DRINKING WATER SYSTEMS)建筑物內的直飲用水系統概念。并對桶裝水與DDW系統的造價做了分析對比，使用5年后的桶裝水的總費用大于DDW系統7倍，所以推出DDW系統在技術、經濟上都是可行的。
　　日本從1985年至90年代初已經在針對性的開展了建筑物內優質水（上質水又稱高質飲用水）供應系統的研究和產品開發工作，并發表了許多文章，檢索到有：
　　1、“上質水供給系統”山田賢次 1994年
　　2、“上質水供應設備的開發”
　　　1）連續通水實驗基礎上“處理性能”可靠性的評價 野村合弘美 1994年
　　　2）“上質水供給設備的“運行性能”調查結果” 佐佐木淳嗣等 1994年
　　3、關于“優質供水裝置的評審標準”（草案） 1995年
　　4、“健康的飲用水水質評價和相關應用研究” 橋本獎 1994年
　　5、“以自來水為原水的上質水供水裝置的評定技術的動向和發展” 田元康 1994年
　　6、“優質飲用水生產裝置的開發” 荏原 1985年
　　并在95年首次出版了山田賢次的“建筑物內優質水――安全可口飲用水”的專門著作，全面介紹了優質水和可口水的水質、水量定額、優質水配管系統，給水方式、水質管理、處理方法和水質標準以及建筑物優質水中央集中供水系統，并附有關于優質水調查報告和優質水裝置評定條件等內容。現就上述日本文獻綜合報導研究和應用狀況：
　　背景：由于日本的經濟的迅速發展，人民生活水平的提高，現行的已經嚴格按飲用水水質標準而供應的給水，也已不能滿足人們的要求。安全衛生之外，水的可口度已越來越被人重視。在此要求下，一些給水廠已把臭氧和活性炭處理方法實施于整個生活供水系統，但對于飲料水以外的生活用水而言，這無疑是一種浪費，并不適于推廣，在此背景下，建筑物內部中可口的優質水（又稱上質水）集中處理供給系統開始受到重視。 優質水的必要性：所謂優質水是以自來水作為原水，通過臭氧消毒活性炭過濾，膜過濾等處理，以除去水中的異味和有毒物質，并在其中添加物質，以達到直飲可口的目的，這也將是未來自來水的發展趨勢。上述優質水的定義是：為了得到比現有的自來水更為優質水，將自來水等作為原水按要求水質進行處理，而供應的衛生飲用水。另外，如果現所供應的自來水其水質優良，可達到要求也可稱為優質水。目前有優質水的水質標準（表1.2.3）。日本現在的給水廠，多數采用快速過濾處理方式，細菌的去除能力不十分完全，在衛生方面仍需要用氯消毒，而氯和水中的殘留有機物能生成有機氯化物，這是一種強烈的制癌物質，所以一直受到專家們的重視。因此，1992年12月，自1957年以來，第一次對現行的優水水質標準做了徹底修改。于此同時，制定了以達到優質水為目的高質水水質標準（表3）
　　3、凈化流程：以某技術研究所所設置為例；供應對象為200人，每人每天用水量2.5升，日平均給水量為500升，最大時給水量為100升，主要流程如圖3所示，其設備構成詳見表4。

表1 優質水質標準與自來水水質標準的比較 項目 優質水 自來水 總固體 （mg/l） 30～200 500以下 （蒸發殘渣） 10～100 300以下 硬度 （mg/l） 3～30 游離碳酸 （mg/l） 3以下 10以下 余氯 （mg/l） 0.4以下 0.1以上 臭閾值 （度） 3以下 無異常 水溫 （℃） 20以下 -

表2 橋本獎推薦值 指標 計算式 自來水 健康水 Ca-0.87Na ≥5.2 可口水 Ca+k+SiO₂/(Mg+SO₄) ≥2.0

表3 高質水水質項目（13項目） 項目 目標值（水質標準質） 備考 錳 0.01(mg/l)以下[0.05(mg/l)以下] 色 鋁 0.2(mg/l)以下 余氯 1.0(mg/l)以下 嗅覺 甲基醇[ ] 粉末活性炭處理：0.00002(mg/l)以下
粉末活性炭處理：0.00001(mg/l)以下 藻類臭 粉末活性炭處理：0.00002(mg/l)以下
粉末活性炭處理：0.00001(mg/l)以下 臭閾值 3以下（T.O.N） 游離碳酸 20(mg/l)以下 味覺 高錳酸鉀消耗量 3(mg/l)以下 [10(mg/l)以下] 硬度 10～100(mg/l) [300(mg/l)以下] 總固體（蒸發殘渣） 30～200(mg/l) [500(mg/l)以下] 濁度 給水栓1度以下（2度以下）
管網入口：0.1以下 濁度 蘭基利阿指數 近似－1以上，趨向0度 腐蝕 PH指數 7.5左右（5.8~8.6）

　　注：1) 2-methyliso-borneol
　　　　2) 蘭基利阿指數（langclier index,1936, 美國）

表4 設備裝置表 設備名稱 說 明 臭氧發生器 電解水方式 發生量：0.2g/h
臭氧量：800cc/h 臭氧接觸塔 內經65mm ，高2300mm，透明聚氯乙烯制 一次儲存槽 寬570mm，深570mm，高830mm，有效容積200l，不銹鋼制品 活性炭吸附裝置 外形250mm，高1160mm，容量20l 膜處理裝置 外形160mm，高1000mm，中空內壓過濾方式，膜面積20m2分離特性0.02μm 加氯裝置 投入泵30ml/min，蓄氯槽20l 加氯感應器 測定對象：游離余氯，測定范圍0～2ppm 二次儲存槽 寬1100mm，深700mm，高750mm，有效容積300l，聚乙烯制品

表5 某技術研究所的高質水水質比較 項目 單位 高質水 礦泉水 自來水 水溫 ℃ 19.7 20.5 18.9 總硬度 mg/l 62 77 60 游離碳酸 mg/l 4.2 4.4 3.9 高錳酸鉀消耗量 mg/l 1.6 1.9 2.4 硬度 mg/l 150 160 150 總固體（蒸發殘渣） 無異常 無異常 無異常 味 無異常 無異常 無異常 PH指數 - 7.1 7.1 7.1 余氯 mg/l 0.2 0.05 0.36

表6 優質水成套處理設備使用現狀 成套設備流程示意 最大流量～最小流量（L/n） 件數 臭氧＋活性碳＋薄膜處理 100～50 3 臭氧＋過濾泵＋活性碳＋紫外線消毒 1000～8000 6 砂過濾＋過濾塔＋膜脫氣 4000～15000 3 活性炭 2250～3380 3 活性炭＋UF膜＋離子交換＋礦化處理＋紫外線消毒 740～3700 2 中空纖維過濾＋膜 3000～5000 3 薄膜過濾＋礦化處理＋活性炭＋UF膜 400 1 臭氧＋活性炭＋紫外線消毒＋過濾塔 8020 1

　　為了避免管材的變質又及異物產生，管材全部選用不銹鋼。1995年完成，經過長期的運轉調試，已有相當的可靠性。特別是設備的過濾膜的與通水初期相比，幾乎沒有增大，顯示了一定的耐久性。對于余氯的控制，該設備以0.1～0.2mg/l為目標，認為只要控制在0.4mg/l以下，對味覺不會有太大的影響。設備的出水水質的比較如表5所示，可見水中的微量污染物指標高錳酸鉀的消耗量有關顯著減少，而且檢驗不出曾在水中檢驗出的有機氯化物的濃度，說明致癌物質大為減少。優質水成套處理設備使用情況見表6。
　　4、有關優質水的抽樣調查結果：為了掌握有關優質水的行政政策及技術指導，對全國有關的自來水主管部、衛生主管部及建筑主管部進行了問卷調查，其回收率只有50％，簡述調查結果。
　　對優質水概念了解程度較高，約占70％。
　　調查結果顯示，飲用水的水質指標中大家最為關心的項目是THMs、臭氣物質、微量有害金屬。
　　對今后自來水的發展方向，只有約半數支持統一的凈水方式，這是意料之外的結果。但是約有90％以上的自來水局選擇了統一的凈水方式。
　　優質供水方式中選擇區域方式的很多，其次是個別方式、地區方式。區域方式主要是從水質的安全性、維護管理、經濟性、水量的穩定性方面能得到確保。從普及性和經濟性方面考慮可選擇個別方式。
　　對自來水水質規定水質標準以外更高的標準的問題有多種回答，但都是針對自來水廠。
　　大多數人認為（占70％）優質供水優點是可供安全而好喝的水，另外也有人認為，得用普通自來水管道分質供水，水源容易確保，可根據用戶需要標高服務，也無需將自來水全部處理成優質水，從而節省能源。
　　認為優質供水系統主要是經濟性（占65％）、在己建成的建筑物內安裝配管有難度（59％），維護管理（占51％）。
　　優質水的用途一項調查結果為飲用水占86％、烹調用水占59％、洗浴用水占15％。
　　調查結果表明，對優質供水的關心程度要比予想的要高，說明人們對飲用水的安全性與好喝與否相當關注。
　　5、優質水供水系統是優質水生產裝置、供水配管及控制裝置的總稱。在日本作為優質供水裝置，目前較成熟有活性碳吸附處理、膜處理臭氧處理及礦物質添加裝置。這些既可單獨作用，也可組合使用，還必須與消毒配合使用。但也不排除今后開發應用更好、更新的處理方法。建筑物優質水供給系統的構成見圖－4
　　為了供應安全衛生的優質水，還總結了幾點注意事項。
　　裝置、配管
　　為了防止從裝置和配管產生溶于水中的任何重金屬及有害物質，應注意使用材料，要選用耐腐蝕性材料，通常以不銹鋼為主。
　　2）給水方法
　　為防止水的停留造成水質變化，應采用加壓泵給水循環方式。 用定時器及電磁閥排水，以防止水在配管內長時間滯留。
　　3）生產裝置
　　為了解決由活性碳吸附裝置及膜處理生成的微生物及其繁殖問題，應設置反沖裝置定期反洗，利用定時器自動反洗。
　　添加礦化物質及其他濾材應分別有衛生要求。
　　4）防止通常污染的對策
　　 防止交叉連接；
　　 防止逆流；
　　 防止死水；
　　 確保出水口空間；
　　 確保排水口空間；
　　5）日常管理
　　 作為目測檢查，有無漏水、噪音、振動等情況檢查。
　　 流量、壓力的檢查。根據瞬時流量計、累積流量計、壓力計等測算處理水量和使用水量及壓力。
　　 監測水質處理數據和加藥狀況。
　　 檢查裝置的工作狀況及能力、程序及泵的能力。
　　更換消耗品：膜和濾料需定期更換。半年檢測一次目標處理水質，每二個月檢測一次10個簡易水質項目（一般細菌、大腸桿菌、硝酸性氮及亞硝酸性氮、高錳酸鉀消耗量、PH、味、臭氣、色度、濃度及余氯等。
　　目前通過現有優質水供給設備，以完全能提供不亞于礦泉水的飲料水。今后繼續總結設備運行維護和管理經驗，進一步加強系列化和數據化、設備一體化以及在降低能源的觀點上還有進一步探討的必要性。
　　根據上述情況，證明國外已經在應用分質供水技術和新產品的開發，所以根據它們的供水歷史和借鑒國外的經驗，可以說分質供水是保證和提高現代城市居民生活用水質量的可行辦法。