融入膜分离的饮用水质末端控制技术构筑“最后一道屏障”
北京现在已经进入冬季，天气非常干燥。专家建议：一个成年人一天需要摄入2500毫升的水，其中1200毫升靠喝水，最好喝白开水。
可是，把自来水烧开，水中总是悬浮着可疑的颗粒，水面上也永远有似油似尘的漂浮物。家里自来水管流出的水是安全的么？
中国科学院生态环境研究中心自主研发的饮用水质安全风险末端控制技术，为我们构建了一道更坚定的饮用水安全屏障。
现行末端供水系统亟待改善
统计数据表明，我国约有65%的人口正在饮用常规指标不合格的饮用水，尤其对于中小城镇与广大农村地区，饮用水质安全问题更为突出。
目前，我国城市供水水质安全仍面临不少难题。中国科学院生态环境研究中心研究员曲久辉告诉记者：“饮用水源污染呈现多种污染物共存的复合污染特征，水源污染状况在短期内难以从根本上得到改善。目前，我国95%的市政水厂仍采用传统的常规处理工艺，在短期内难以对所有水厂进行技术系统升级与工艺改造，而且大多数水厂缺乏应对突发性污染事件的技术系统与应急预案。此外，供水管网输配系统与小区二次供水过程中未能有效控制二次污染，并面临着管网漏失与爆管等影响供水安全的问题。”
我国城市供水管网源水通常有两种，一是以地表水为水源，经城市自来水厂净水工艺处理后进入管网；二是以地下水为水源，经简单处理后进入管网。
曲久辉说：“上述两种情况面临的水质问题有所不同。前者可能存在的主要水质问题是集中净水厂现行工艺不能去除的低剂量有毒有害有机物、穿透滤床的微小生物和细微悬浮物、消毒副产物、输配管道腐蚀产物、管壁黏附生成并脱落的生物膜、输配管网系统经过多种作用过程生成的复合污染物等；而后者可能存在硝酸盐超标、砷污染、氟污染、氨氮污染、细微悬浮物较高、微生物污染等水质问题。”
诸如居民小区、公共建筑等终端用户的饮用水供给系统被称为饮用水末端，它是城市供水水质安全保障的最后屏障。
饮用水的末端深度净化过程同样存在安全风险。曲久辉指出，目前在小区或公共建筑物中通常采用的“纯净水”处理工艺方法，难以有效保障饮用水质安全。如普遍采用的臭氧化技术在很多水质条件下不能将其中的有机物彻底矿化，反而可能生成具有更高综合毒性的中间产物。尤其当管网源水中存在溴离子时，采用现行的许多消毒方法与工艺条件进行处理，往往可能生成浓度较高的具有强致癌性的溴酸盐等消毒副产物。
曲久辉说：“即使是高质量的水，经过输送—滞留—循环过程，仍可能产生二次污染。现行末端供水系统缺乏系统的水质污染控制、水质保持系统。”
常规技术有缺陷
2007年7月1日，我国正式实施了新的国家《生活饮用水卫生标准》。曲久辉指出：“针对我国目前水源污染状况与工艺特点，如何从技术、管理等不同层面着手，确保我国城市饮用水达到新的国家标准，保障城市供水安全，这成为供水行业亟须解决的重大课题。”
目前市场上常见的饮用水末端控制技术主要是各种以反渗透为核心的水质净化技术。曲久辉认为：“这些净水技术存在一些问题。第一，完全依赖产水率低的反渗透膜，水资源浪费严重（大约有30%～40%的水作为浓水被排出），且处理成本高。第二，普遍采用的消毒技术及其工艺条件具有很高的溴酸盐生成风险。第三，水循环系统缺乏二次污染控制与净化能力，无法应对管网中出现的各种水质污染问题，长期运行中难以避免管网水质恶化的问题。第四，由于缺乏系统、有效的预处理手段，反渗透进水中的污染物对膜分离系统的污染严重，膜组件使用寿命较短。第五，由于不同管网源水水质差异很大，所含微量污染物成分复杂，净化机理与方法不同，对应的净化技术类型不同，难以简单地采用一套技术系统进行解决。”
曲久辉还特别指出：“目前市场上的末端供水系统侧重于处理过程，对于供水过程的水质安全，特别是输配过程的水质稳定化与二次污染控制缺乏系统有效的解决措施；对于供水过程中水质变化与恶化，缺乏即时有效的、基于水质安全风险的在线监测与预警系统。”
“我们的技术有优势”
正是清楚地认识到了常规技术存在的问题，因而饮用水质安全风险末端控制技术的研发重点也落于此。
“我们的技术与国内外同类技术相比是有很多优势的。”曲久辉自信地说。
首先是成本。“我们这套净化系统的建设投资成本仅为现行方法的1/3，制水运行成本仅为现行方法的1/5。”
其次是净化后的水质。采用催化氧化技术，可将水中低剂量持久性有机物、内分泌干扰物、消毒副产物等有毒有害物质彻底矿化，不产生二次污染。实现安全消毒，不仅可高效杀菌去除微生物，而且可同时去除水中的有机物。在进行安全净化的同时，可保留或提高微量元素，提高饮用水的健康功能。“这个技术净化后的水的口感不比瓶装纯净水差。”
再次是评价方法和指标。将生物测试引入饮用水的安全评价，在传统水质指标基础上构建新的评价指标，形成一套小区水质评估体系。
另外，曲久辉说：“末端处理技术可以与水质安全预警系统一道构成饮用水末端供水系统，从根本上控制饮用水质安全风险。”
据介绍，该项目开发了可支撑优质饮用水深度净化的关键新技术；利用微界面过程、电化学及膜分离等技术原理，开发高效多元金属氧化物吸附剂；提高系统产水率；在水循环系统中导入微污染水的处理单元，从而保证管网能够始终提供新鲜优质的饮用水；将多项先进技术进行综合集成，形成饮用水质风险末端控制的技术系统与成套设备，与相关水处理科技企业进行密切合作，进行应用示范与市场开拓，实现项目成果的产业化，带动企业科技进步和产业发展。
曲久辉介绍，该技术已经在奥运村直饮水技术系统与成套设备应用示范中接受检验。曲久辉表示，他们将以此为契机，进一步推进与企业的合作，推动技术系统在工程中的应用。
此外，曲久辉希望能够为保障农村地区供水安全贡献自己的力量。他说：“我们目前正与世界轮椅基金会、中国残疾人福利基金会合作，为解决我国欠发达农村地区的饮用水安全问题进行卓有成效的工作，并在山西省山阴县完成了第一个示范水站的建设。我们期望探索一条能有效解决农村供水安全问题的全新模式。”
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