《分质供水》

分质供水的卫生•分质供水的概念•指以自来水为原水，把自来水中生活用水和直接饮用水分开，另设管网，直通住户，实现饮用水和生活用水分质、分流，达到直饮的目的,并满足优质优用、低质低用的要求，这就是分质供水的基本概念。直饮水发展•20世纪80年代，饮用纯净水在美国、西欧已成为时尚。仅美国就有500多家纯净水厂。以桶装水为主。•Filtrin公司提出了DDW（DedicatedDrinkingWater）建筑物内直饮水系统概念。并对桶装水和直饮水价格作了分析，使用5年后桶装水价格大于DDW系统7倍。•日本从1985到1900年代开展了建筑物优质水供应系统研究与开发。1992年对优质水标准做了彻底修改。•优质水的净化工艺•自来水→臭氧接触塔→一次储存槽→活性炭吸附装置→膜处理装置→二次储存槽→供水•优质水水质标准与自来水水质标准的比较指标优质水自来水总固体（mg/L）（蒸发残渣）硬度（mg/L）游离碳酸（mg/L）余氯（mg/L）臭阈值（度）水温（℃30～20010～1003～303以下0.04以下3以下20500以下300以下10以下0.05以上--全国问卷调查•70%对优质水概念有较高的了解•最关心的是THMs、臭气物质、微量有害金属。有半数支持统一的净水方式。•多数选择区域供水方式，其次是个别方式和地区方式。•关于优质水用途：饮用水占86%，烹调用水59%，洗浴15%。为什么要分质供水•1我国城市的水源水的污染状况•2004年七大水系的412个水质监测断面中，Ⅰ～Ⅲ类、Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的断面比例分别为：41.8％、30.3％和27.9％•七大水系珠江、长江水质较好，辽河、淮河、黄河、松花江水质较差，海河水质差。•主要污染指标为氨氮、五日生化需氧量、高锰酸盐指数和石油类。上海水体污染状况•2003年上海市废污水排放量为19.77亿立方米，其中工业废污水排放量为7.95亿立方米,生活污水排放量为11.82亿立方米。•2003年上海市污水处理厂日均处理量为116.8万立方米，污水干线日均输送量为328.5万立方米，上海市污水集中处理率为62.8%上海市废水中主要污染物排放量•废水中主要污染物排放总量如下：•化学需氧量30.48万吨•氨氮2.86吨•石油类1653.24吨•氰化物8.02吨•六价铬1.76吨•铅0.73吨2003年上海市骨干河道水质状况分类图上海市水体污染状况•上海河流水质污染：有机污染为主。•黄浦江上游水体已达IV类水标准，•氨氮、溶解氧、高锰酸盐指数和五日生化需氧量。•III类水河占10.0%；IV类水河占25.0%；V类水河占14.3%；劣于V类水河占50.7%。上海市污水处理情况2002年上海市供水情况（万吨）供水项目中心城区效区（县）乡镇（农场）水厂合计供水能力716161.46186.051063.51供水量1784973253832966244002售水量1496982641426507202619工业用水量27887113531388453124生活用水量9158314923123571188632003年上海市总用水量101.73亿立方米上海饮水水源保护区水中化学性污染的健康危害•最常见有机污染物如苯、酚、石油及其制品等•2003年美国饮用水中鉴定出有害的有机物大约756种，其中确认属于致癌物的有20种，可疑致癌物有24种，促癌物有18种，致突变物有56种。这些有机物在传统的净化工艺中都难以去除。•我国第二松花江吉林市江段达317多种，长江江阴段达150多种，上海黄浦江水中发现有机化合物达500余种微量有机污染物•水中的微量有机污染物虽然浓度很低（ng/L～mg/L），占水中有机物总量一般小于10％，但种类繁多，具有较高的致突变活性。而且这些物质在水中仅部分挥发散失，无分解能力，难降解，常规水处理工艺不能有效地去除以溶解状态存在的微量有机污染物。氯化副产物的危害•从1974年发现氯消毒会产生具有致突变和致癌性的三氯甲烷以来，已经将近40年。•大量流行病学调查证明，长期饮用氯消毒的水会增加患肿瘤的危险。•80年代中期，发现了另一类非挥发性的氯化消毒副产物卤乙酸（HAAs），与低沸点的挥发性三卤甲烷相比，具有沸点高、致癌风险大的特点。氯化消毒饮水中两大类主要氯化副产物（1）挥发性卤代有机物主要有三卤甲烷类，包括氯仿、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷和溴仿。（2）非挥发性卤代有机物主要有卤代乙酸类，如氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、溴乙酸、二溴乙酸、三溴乙酸、溴氯乙酸、二溴一氯乙酸、二氯一溴乙酸等；此外还有卤代醛、卤代酚、卤代腈，卤代酮、卤代羟基呋喃酮（如3-氯-4-二氯甲基-5-羟基-2(5氢)呋喃，简称MX）等。它在水中的浓度仅为2～67ug／L。影响氯化消毒副产物形成的因素氯化消毒副产物量和种类与水质、污染、自净能力、消毒工艺水平有关。（1）有机前体物的含量主要是腐殖酸、富里酸、藻类及其代谢物、蛋白质等。（2）加氯量、溴离子浓度以及pH等因素投氯量越大，接触时间越长，生成的THMs越多。原水中溴化物浓度较高时，则会生成各种溴代THMs。pH升高，三卤甲烷生成量增大，但卤乙酸生成量降低二氯乙酸（DCA）毒性•来源：氯化腐植酸、富里酸等•肝毒性：腹腔注射LD50为2048.8mg/kg血清中酶学指标升高，肝脏中GSH降低，MDA增加。（因氧化损伤所致，Ca离子是启动信号）•致癌性：410、486.mg/kg，肝腺瘤100%，80%。肝细胞癌67%，83%常规水处理工程对污染物处理的局限性•常规处理：混凝沉淀、过滤、消毒•无法显著去除：农药、杀虫剂、合成洗涤剂、重金属及毒素和有机物等。管网和贮水过程二次为污染•管网陈旧老化、渗漏、管材容易腐蚀•管材更新投资巨大、速度缓慢。如广州仅供水干管有3000km以上，需数百亿资金。•二次供水问题颇多。•贮存、输送过程中受到一定程度的污染。•浊度、细菌数、大肠菌群数、铁、锰、氯仿、四氯化碳、亚硝酸盐的含量均较出厂水有所增加，有的可增加90％，甚至达130％以上。余氯明显下降。•2、健康危害•介水肠道传染病如腹泻，痢疾。•有害物质（如铅、砷、汞、镉等）含量管网和贮水过程二次为污染•贮水箱(池)设计不当，形成死水•水箱、管道壁的腐蚀、结垢、沉积物沉积造成对水质污染•管道内壁防腐涂料等不符合要求，防腐衬里物溶出，涂料脱落。•上下管道配置不合理；管网渗漏；溢水管与污水管相连，无逆止阀，引起污水倒流。•卫生管理不善，水箱无定期清洗消毒制度、无盖、无排孔口等2001-2002年210起用户水质投诉分析•50%来自自来水管网，其中：•25%管网流向变化造成浊度升高•16%内管质量低劣造成红水、黑水、白浊水•5%是生物性污染如红虫、蚂蟥等生活饮水和用水健康影响•一般认为用水中饮水的比例为2％，•其余的生活用水也有部分会通过皮肤、粘膜和呼吸道进入体内。•水中有害物尤其是挥发性有机物，1／３由口腔进入，１／３在漱口和洗澡时由皮肤吸收，１／３在洗澡时由蒸汽吸入•假如７０kg成人，每天饮水２Ｌ，和淋浴用水１９０Ｌ，则两种途径的ＶＯＣ总摄入量几乎相等．•ＷＨＯ饮用水水质指南指出：确定水中化学物含量指导值既要考虑饮用的摄入，也要考虑皮肤和呼吸的摄入．••一般估算，家庭杂用水量为生活用水量的２０－４０％，余下的为８０－６０％（这部分可以被认为分质供水的用量）管道分质供水•是在居住小区内设净水站，将自来水进一步深度处理、加工和净化，在原有的自来水管道系统上，再增设一条独立的优质供水管道，将水输送至用户，供居民直接饮用。•它的特点是省去了运输和搬运，用户可随时打开水龙头取用；为避免二次污染，采用的管道应不会腐蚀、结垢，水的价格相对于桶装、瓶装纯净水便宜得多，一般家庭能接受。管道分质直饮水是城市供水系统的延伸和补充•1以城市集中式供水为水源,提供优质饮用水.•2分质供水是利用优质地下水资源措施之一•3.用管道供应深度净化处理后的纯净水，作为满足较高健康需求人群的饮水.分质供水建设•1996年上海率先在锦华小区试验建设第一个“管道分质供水“系统。同年上海市建委组建了国内第一家“管道纯净水“公司，并在一些小区建立了“管道分质供水“系统。之后深圳、宁波、大庆也相继在一些住宅小区建设此类系统。其它城市如天津、大连等也在积极筹建《生活饮用水水管道分质供水卫生规范》•卫生部法监司发文(2001),广东卫监所、中国CDC环境与健康相关产品安全所、江苏卫监所、上海卫监所、北京CDC负责起草制订了《生活饮用水管道分质供水卫生规范》•制订依据为《生活饮用水卫生监督管理办法》•内容包括:•管道直饮水水质和检验、工程建设和设备、供水单位、从业人员等方面的卫生要求分质供水建设•建设部全国10个重点城市开展试点•上海市第十个五年计划:有条件地区实施•目前已有具规模的管道分质供水单位10家,已投入使用的有近200家,用户有100万.•广东省珠江三角洲地区逐步实现管道直供至2003.4广东省已有200多个项目,受益人群64万.管道分质供水的净水处理工艺•净水处理工艺•1活性炭吸附与超滤•活性炭吸附:去除500-3000分子量的有机物去除.•微滤膜的孔径范围是：0.1-75um，可以分离水中微米、亚微米的粒子•超滤;0.05μm-1nm截流非离子物质；胶体、细菌、热源、大分子量溶质•工艺流程•市政自来水→微滤→活性炭吸附→超滤→臭氧或二氧化氯消毒→优质管道→饮用净水管道分质供水的工艺•2分子筛吸附与过滤•由硅基等(非金属活性矿物)和离子钛金属微粒组成的复合吸附材料.具抑菌和对0.02-1000nm微粒有吸附作用.•3臭氧与活性炭•臭氧氧化提高水中含氧量→微生物分解水中有机物→形成生物膜→产生生物活性炭过滤效果→分解水中氨和有机物•4微滤和纳滤•采用碳滤、pp滤芯、纳滤膜过滤去除水中钙镁硬度和有机物及微生物、胶体。纯水制备工艺•1微滤与反渗透•经过微滤与反渗透去除水中矿物质、有机物及微生物、胶体。•工艺流程：市政自来水→砂滤→活性炭吸附→微滤→反渗透→臭氧消毒→优质管道→饮用纯水•2砂滤与离子交换树脂•采用砂滤和精密过滤和离子交换树脂（常采用大孔树脂）去除钙镁和有机胶体，并经消毒处理。•工艺流程：市政自来水→粗砂滤→精滤→粗树脂柱→消毒→饮用纯水•分质供水系统设备•分质供水由若干个设备系统组成。包括制水设备、•1制水设备与材料:•吸附设备：活性炭、分子筛吸附罐•过滤设备：砂滤、微滤、超滤、纳滤、反渗透膜根据不同要求选择几种滤料加以组合•软化设备：阴离子树脂、阳离子树脂•消毒设备•消毒工艺主要考虑杀菌效果及持续能力、水质口感、运行费用（臭氧消毒、紫外线消毒、二氧化氯消毒）•（1）臭氧消毒：•臭氧的发生（纯氧的气源、利用空气产生、用水直接发生）•臭氧的浓度≤1mg/L，接触时间10-15min，出水应≤0.1mg/L，工作环境空气≤0.1mg/m3消毒设备•（2）紫外线消毒•浸末式和过流式•紫外线波长：254nm，水层厚度≤2nm，接触时间10～100nm，紫外线强度≥70mW/cm2，保持灯管表面清洁。不同消毒方法的优缺点•臭氧杀菌力很强，但分解速度快，保留时间短。一般做法是增加循环管路，减少水在管道中的停留时间。•加氯或二氧化氯消毒会影响水的口感，同时消毒副产物的问题不易解决。•寻找一种安全可靠的消毒方法是目前急需解决的问题。供水设备•一般为变频供水设备，包括交流变频调速器、控制器等。水泵流量应考虑用户用水和循环回流量。供水设备•普通循环软启动变频供水设备•该系统一般适用于规模较小的多层住宅小区(如300户以内)或其它小规模用水系统，水泵功率一般不超过7.5kW。另外也适用于小流量用水时间很短或用水量变化不大的其它场合，如循环水系统。•带小流量泵的循环软启动变频供水设备•全流量高效变频供水设备•深水井变频供水设备输配水管网•管道分质供水输配水管网的卫生学特征•卫生安全的管材管件和循环回流设计•循环回流设计•在供水支管末端设置回水支管，各回水支管形成一个独立封闭的循环管网，保证管道分质供水处于流动状态。有全天回流和顶时回流二种方式。•