中国和日本饮用水标准和处理技术的比较探讨

中国和日本饮用水标准和处理技术的比较探讨——日本北海道札幌市白川自来水厂考察体会赵广英（重庆交通大学环境工程研究室，重庆，400074）摘要：本文对我国和日本的饮用水水质指标进行了对比分析，对北海道札幌市白川自来水厂的水源水进行了考察，对白川自来水的生产工艺流程进行了实地考察，自来水厂的出水达到了直接饮用的水质标准。白川自来水厂的水质保证主要是通过水源水保护、自来水厂的水质严格监测和水厂的严格管理等方面来实现的，这些先进的技术和成功经验有一定的借鉴和参考价值。关键词：水处理；水质标准；水质基准；水质管理1.自来水水质指标的对比分析国家标准委和卫生部联合发布的新的国家饮用水水质标准《生活饮用水卫生标准（5749-2006）》已经正式颁布并于2007年7月1日起生效，规定指标增加至106项，这必将对我国给水处理技术的选择和应用产生巨大而深远的影响。而对于我国的一些自来水厂，特别是中小城市水厂长期以来，给水工艺仍然是混合、絮凝、沉淀、过滤和消毒几个阶段，传统工艺主要是建立在以粘土胶体微粒和致病细菌为主要去除对象的基础上。而目前水污染程度的日益加剧、污染物品种日益多样化，传统水处理工艺的改进与强化势在必行。日本水质指标2004年执行，包括50项基准项目和27项年水质管理项目，我国新执行的水质标准包括常规指标和非常规指标，中日自来水水质指标对比分析见表1。表1日本水质项目部分指标与我国水质常规、非常规部分指标比较单位：mg/L项目我国新标准日本基准值项目我国新标准日本基准值一般細菌100CFU/mL100CFU/mL镉0.0050.01大肠菌不得检出不得检出汞0.0010.0005四氯化碳0.0020.002硒0.010.011,1-二氯乙烯0.030.02鉛0.010.01顺式-1,2-二氯乙烯0.050.04砷0.010.01二氯甲烷0.020.02六价铬0.050.05四氯乙烯0.040.01氰化物0.050.01三氯乙烯0.070.03氟化物1.00.8苯0.010.01硼0.51.0氯仿0.060.06锌1.01.0二溴氯甲烷0.10.1铝0.20.2总三卤甲烷0.060.1铁0.30.3三氯乙酸0.10.2铜1.01.0一溴二氯甲烷0.060.03钠200200溴仿0.10.09锰0.10.05甲醛0.9*0.08氯化物250200土味素0.000010.00001臭无无异常酚类0.0020.005味无无异常有机物（TOC）55pH値6.5~8.55.8~8.6邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯0.0080.1亚硝酸盐氮0.10.051,1,1-三氯乙烷20.3锑0.0050.015甲苯0.70.2CODMn3**31,2‐二氯乙烷0.030.004色度155度钙、镁等（硬度）450300浊度1***2度以下阴离子表面活性剂0.30.2TDS1000500镍0.020.01注：*：使用臭氧时。**：水源限制，耗氧量大于6mg/L时，取5mg/L.***：水源和净水条件限制时为3mg/L。由表1可知，我国的新标准部分指标:如二氯乙烯，四氯乙烯，三氯乙烯，一溴二氯甲烷，溴仿，甲醛，1，1，1，-三氯乙烷，甲苯，1，2‐二氯乙烷，Ni，色度，亚硝酸盐氮，Mn，Hg等指标与日本的基准值有一定差距，而其他指标等于或小于日本的水质基准值。日本的自来水已经达到了直接饮用的水平，由此我们坚信，在不远的将来我国的自来水也具备达到直接饮用的标准的可能。2．日本北海道札幌市白川净水厂考察2.1札幌的发展是和供水现状札幌市人口约200万，是北海道的县政府所在地，是北海道政治、经济、文化中心。地理位置与中国的长春市基本处于同一纬度，市区东西为42.3km，南北为45.4km，总面积1，121km2。札幌市作为国际活动的大舞台，每年2月举办的札幌冬雪节，汇集了包括各国游客在内的200多万人,这几乎增加了一倍的自来水需要量。从前的札幌几乎是蛮荒之地，1869年开始开拓，上一世纪50年代，进入了日本经济高度增长期，同时人口剧增。城市的迅猛发展导致地下水水位降低，溪流消失了，许多河水因生活、工业排水而逐渐变得污浊，与此同时对给水的需求量与日俱增。北海道札幌的自来水来源约有98%是来自豊平川，豊平川的水源区域大部分为国立公园等森林地带，水源水质良好。札幌市的自来水系统建于1937年，以豊平川为水源，从藻岩净水厂开始向92，000市民供水，1958年和1967年两次进行了扩建，现有的水厂是其后随着市区扩大及人口增加，自来水厂生产系统数次扩建而成。白川自来水厂60年代开始建设，承担着札幌市80％的供水任务，自来水水源均为河水，来自豊平峡水库和定山溪水库，发展过程如表2所示，白川净水厂给水能力将来的目标是800，000m3/d。表2白川自来水厂发展和供水能力的变化历程时间时间事件1967.4昭和42年三期工程开工1971.7昭和46年白川净水厂给水能力120，000m3/d1973.3昭和48年豊平峡水库完工1975.6昭和50年白川净水厂给水能力310，000m3/d，给水人口突破105万1978.1昭和53年给水普及率突破90%1979.7昭和54年白川净水厂给水能力405，000m3/d1983.7昭和58年白川净水厂给水能力500，000m3/d1988.7昭和63年白川净水厂给水能力600，000m3/d1989.10平成元年定山溪大坝完工1994.10平成6年给水普及率突破99%1997.7平成9年白川净水厂给水能力650，000m3/d2001.11平成13年获得ISO14001认证2.2白川自来水厂的生产流程日本的自来水达到了直接饮用的标准。白川自来水厂的包括第一净水厂、第二净水厂、第三净水厂，以及污泥脱水设备和太阳能污泥干化场等，如图1所示。图1白川净水厂总体结构示意图白川取水口设有活性炭投加系统，活性炭具有良好的吸附和过滤性能，投加方法是：该取水口在水源水水质异常的时候投加含水50%的粉末活性炭与溶解槽中，以保证后续的水处理系统的处理效果。水处理工艺流程如下：第一净水厂白川取水口来水——沉砂池——第二净水厂净水池第三净水厂污泥太阳能污泥干化场水库来水——白川取水口取水——投加活性炭系统——沉砂池——投加消石灰——混凝——沉淀——过滤——次氯酸消毒——净水池——供水白川的自来水处理工艺基本上是我们常见的水处理过程，但通过采用有效的水源管理、自来水厂的监控系统和管理系统等，自来水厂的出水达到了直接饮用的标准。由此可见，对于自来水水质的保证来说，水资源的保护是至关重要的。3.经验借鉴3.1先进的水处理工艺：日本相当重视饮用水安全，很多净水厂除了采用传统的净水工艺（混凝、沉淀、过滤和消毒）之外，还根据水源水质的不同，增加了相应的高度净水设施，通过深度处理：活性炭处理、臭氧处理和生物处理，臭氧和活性炭处理组合工艺，有效地改善了水质。这些深度处理技术除了白川自来水厂在应急情况下采用外，在朝霞净水厂和宇治净水厂都得到了成功使用，效果非常显著。3.2水价实行带基本使用费的二部费用制方式，根据用量或用途、供水管口径大小来定价日本全国没有统一的水费制度。水价根据使用者的使用量或用途、供水管口径大小来决定。水价由基本费用和从量费用组成。基本费用与使用量无关，一律收取，主要用于建设、维护供水设施。从量费用按使用量收取，用于供应自来水所需的必须费用。采取这样的收费方式，可以有效控制用水浪费。3.3自动化程度高，管理规范自来水厂管理自动化程度很高，净水厂管理人员较少。水厂对水源水、进厂水、水处理过程水、管网水水质、水压、流量等信息通过光缆传入中央控制室，进行24小时全方位监控，保证配水设施正常运行。4.小结札幌市自来水厂向市民提供达到直接饮用的标准安全的自来水。供水的经验是，首先就是保护自然赐予的水资源，做好环境保护工作，努力保护水源，引进送水过程中的水利发电，建立环境负荷低的能源系统等等，推进关爱环境型的运营。1）政府重视，建设标准高2）自动化程度高，管理规范3）水质管理非常严格4）重视水资源的节约和保护5）重视太阳能的利用参考文献1．日本水道协会.平成15年版水道便览[M].东京：日本水道协会,2003.32-57.2．水道法制研究会.水道法ハンドブック[M].东京:ぎょうせい株式会社,2003.35～47.3．日本饮用水水质基准（水道法に基づく水质基准に关すゐ省令），2004年4月起实施出厂水中水蚤密度超标后的处置措施1提高加药量在水蚤爆发期，可能会由于水蚤密度大，带来药剂消耗过快，致使所加药剂不能达到预期灭活效果，此时便需要适当提高药剂的投加量，以保证对水蚤的灭活。2缩短砂滤池反冲洗周期南方某水厂砂滤池为V一型滤池，V一型滤池的有效粒径为0．9～1．2mm，不均匀系数K80为1．2～1．4，在该粒径范围内，水蚤穿透滤料是必然的。所以通过更换滤料的方式提高去除水蚤的效率没有必要。同时，穿透滤池的水蚤只是少数，是偶然的现象，在一个过滤周期中，它们是在水流的作用下，逐渐向沙层的下层移动，并最终穿透滤池的，而更多的水蚤被截留在滤料中。同时由于它们的体积大于粒径，还有可能会造成滤料的堵塞，所以缩短反冲洗周期将变得切实可行。反冲洗将滤料中的水蚤冲出去并带走，这将降低随着过滤的持续进行而带来的水蚤穿透滤池的风险，并恢复砂滤池的过滤功能。3加氯反冲洗砂滤池滤后水采样表明，预氧化灭活效果不佳时，水蚤可能在砂滤池孳生，其后果是滤后水中水蚤密度急剧增加。此时在反冲洗水中投加一定浓度的氯可以取得良好的效果。加氯反冲洗，不仅会灭活部分水蚤，更重要的是，在滤池中孳生的水蚤为逃避氯的侵袭，会主动随着反冲洗水从滤池流出。针对本厂的运营，在生产中滤池出水中的余氯控制在1．0mg／L左右。4采用食盐水灭活活性炭池中的水蚤在一定条件下，活性炭滤池中孳生水蚤是必然的，一旦水蚤爆发，出厂水中水蚤密度将难以控制，只有将其中的水蚤杀灭才可能解决。臭氧，氯等氧化性的药剂会和活性炭反应，故不能选用。受pH值的限制，采用氨水作为炭池中灭活水蚤药剂也不可行。故只能选用食盐。投药时应该停止运行炭池，采用15g／L的食盐水浸泡，待水蚤完全死亡后，对炭池进行反冲洗，直至反冲洗出水中氯离子浓度低于250mg／L为止。5网板拦截在水蚤爆发而又来不及采取措施以控制炭滤池出水中的水蚤密度时，可在活性炭滤池出水堰处增加一个采用丝绢制成的网板，利用丝绢将水蚤拦截下来，以控制出厂水中水蚤密度。采用的丝绢孔径太大，则不能起到拦截水蚤的作用；如果孔径过小，网又很快就会被水中的颗粒物堵塞，导致水位升高，甚至漫过网板。结合市场供应以及水厂所需，选用150目的丝绢是合适的。网板的局限性在于不能有效拦截小于孔径的水蚤，同时还会出现丝绢纹理在外力的作用下发生变形，从而造成原本可以拦截的水蚤穿透过去。通过采样分析，纹理的变化主要是由以下两个原因造成：一是水流的冲击力；二是由于部分和孔径差不多而略大于孔径的颗粒或者颗粒团堵塞小孔，使水流不能从该孔流出，导致被堵塞的小孔附近产生局部高压，一旦小孔被穿透，孔径扩大而无法恢复至原来大小，网板的拦截作用也将不复存在，此时便需要更换新的丝绢。