净水厂改造的必需技术：臭氧－活性炭深度处理

              王占生 (给水深度处理研究会 理事长 清华大学环境科学与工程系 教授)

    饮用水安全保证的有效技术－臭氧活性炭。臭氧是强氧化剂，活性炭是吸附有机物最有效的吸附附剂，这两个技术联用，还可在活性炭上浓缩氧气、浓缩有机物、微生物，使活性炭成为生物炭，也即在炭上凹洼处、大孔处由微生物结群与分泌物一起形成生物膜，活性炭的生物膜有降解水中有机物的作用，在活性炭吸附与脱附有机物过程中起着再生的作用。

    饮用水中重金属离子的危害比较好解决，一般在选水源时就解决了，如有问题可查出污染源，就地处理就行。主要的危害成为有机物（天然的与合成的）。一些难被自然界微生物降解的有机物会在环境中积累，并通过食物链最终侵入人体，在人体内积累，达到一定程度就会影响到人的健康，如“三致”物质、内分泌干扰物质等。内分泌干扰物不仅最终致癌，而且对神经系统、免疫系统与生殖系统引起干扰。

    臭氧能对大分子有机物开环、断链，使之成为较小分子有机物，使难以降解的有机物变成易于降解，有利于后续活性炭吸附与生物降解。臭氧还能直接氧化一些有机物成为CO2与H2O.活性炭置于臭氧之后能较有效吸附小分子有机物并成了微生物载体，生物膜可以氧化一些微量有机物。因此臭氧－活性炭联用技术可以有化学氧化、物理吹附与生物降解三方面的作用，还有活性炭介质的过滤作用，与此同时，还可以有效的脱色、除味、除浊。是目前在国际上最常用、最成熟的去除有机物的技术。

    在我国以往一直为解决水量问题而努力，现在由于工业结构调整，对一些城市，水量的矛盾基本解决，而水质问题比较突出，过去在计划经济时代臭氧－活性炭技术被认为“高不可攀”，仅在很少经济条件好的企业（如石油化工企业）中采用，现在按照市场经济规律，水价已经涨到1～2元。水源水质又遭到污染，水质标准越来越高，因此在当前条件下，陈旧的净水厂采用臭氧－活性炭进行改造的时代已经到来。

    根据一些城市的规划：上海在2010年前，将完成1050万m3/d饮用水的臭氧－活性炭处理;深圳已经着手全面改造原有水厂，增加臭氧－活性炭工艺，杭州决定水质量好上加好，准备在2010年前主要水厂采用臭氧－活性炭工艺，广州市拟定2010年前的臭氧－活性炭技术改造400万m3/d的水量。在江浙水网地区如嘉兴、桐乡、海宁、平湖等市有的已经完成改造（桐乡），有的将新建水厂（嘉兴）或正在改造（海宁、平湖）。

    我国地表水水源，Ⅱ类水只在大江、大河干流才有，Ⅲ类水较为普遍，但Ⅲ类水只是水源地二级保护区的水质（耗氧量小于6mg/L），离Ⅱ类水（水源地一级保护区）耗氧量小于4mg/L，相差2mg/L。根据经验Ⅱ类水要达到现金2001年生活饮用水规范中有机物综合性指标CODMn标准应小于3mg/L,采用传统处理混凝－沉淀－过滤－消毒可以使CODMn<3mg/L,但Ⅲ类（<6mg/L)水要达到出厂水<3mg/L,传统工艺将是无能为力的，一般只能达到4mg/L左右。可以说只有增加臭氧－活性炭技术才能使Ⅲ类水源水处理到出厂水达到<3mg/L的要求。上海浦东周家渡水厂运行两年，在黄浦江原水CODMn6mg/L左右，出水厂能做到<3mg/L。由于有机物降解作用，当活性炭吸附达到饱和后，生物膜能继续降解有机物，因此臭氧活性炭技术中活性炭工作周期能延至2～3年。

    根据常州二水厂运行经验，臭氧－活性炭单位水量投资约为200元/m3/d,运行费连拆旧，小于0.2元/m3.深圳诸水厂增加臭氧－活性炭设计（包括增设加压泵站）的投资在250～270元/m3/d,运耗费也在0.2～0.3元/m3.

    增加臭氧－活性炭深度处理使CODMn<3mg/L,色、嗅、味全面提高的情况下，1m3水增加0.2～0.3元，老百姓是可以接受的。各级政府应该大力提倡提高饮用水安全性，增设深滤处理，为老百姓办实事。如果听之任之，将水质矛盾推给老百姓自己解决而形成家家设净水器、户户用灌装水，并不是可取行为，怎样贯彻执行“三个代表”呢？可以说是，随着收不同形式所有制的资产，开设各城市的基础设施，投资可以从今原水的优质优价得到偿还，整体的改造现有给水系统（包括水源保护，水厂改造，管网改造，住户管道更新）。我国给水事业最终能实现饮用水水质与国际接轨，打开水龙头可以直饮的目标。

    活性炭在我国有资源，也有技术，可以生产不同类型的活性炭，质量有待提高，但用于净水是合格的，价格是较低的。就是使用地区应该设活性炭再生厂，就地处理，再生利用，该项工程并不难做到。活性炭作生物炭用是否需要高质量的压实后的破碎炭（去除微量有机物效果好）也需要通过比较试验，才能沉淀，还需要进一步研究。

    臭氧发生器的制造至今我国还较落后，落后就要挨打，因此一些国际上名牌厂家不愿与我们合作共同生产，只让做他们的地区代表，代销其产品，虽然也有不少有志之士尽囊相投，奋发研究，但因投入不足多数分散研究，目前还难于与国际上竞争。臭氧技术主要在于：臭氧发生单元的研制（搪瓷、陶瓷管.....）中须装置与专用变压器的配备，其实在我国单项技术的研究不乏其人，但综合研究就显得不足了。

    设想：能否集中起来，齐力攻克，有的负责拉玻璃管或制搪瓷、陶瓷管，有的负责中频机，有的专攻高压变压器，以此与国外厂商竞争，也让他们看到中国集中气力的威力，这样才能使他们诚心与我们合作生产或转让技术，条件是要有大的投入，要有人组织，要大家齐心协力才行。

    当然还有一条路子，就是维持目前现状，引进各国厂商竞争投标，百花齐放用外国设备。

    何种措施才能达到我国吸取外国成就，自己做出几个像样产品，作为竞争的资本，请大家献良策、献良奇计！

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