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凈水廠改造的必需技術(shù)：臭氧－活性炭深度處理
王占生 (給水深度處理研究會(huì) 理事長(zhǎng) 清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系 教授)
飲用水安全保證的有效技術(shù)－臭氧活性炭。臭氧是強(qiáng)氧化劑，活性炭是吸附有機(jī)物最有效的吸附附劑，這兩個(gè)技術(shù)聯(lián)用，還可在活性炭上濃縮氧氣、濃縮有機(jī)物、微生物，使活性炭成為生物炭，也即在炭上凹洼處、大孔處由微生物結(jié)群與分泌物一起形成生物膜，活性炭的生物膜有降解水中有機(jī)物的作用，在活性炭吸附與脫附有機(jī)物過(guò)程中起著再生的作用。
飲用水中重金屬離子的危害比較好解決，一般在選水源時(shí)就解決了，如有問(wèn)題可查出污染源，就地處理就行。主要的危害成為有機(jī)物（天然的與合成的）。一些難被自然界微生物降解的有機(jī)物會(huì)在環(huán)境中積累，并通過(guò)食物鏈最終侵入人體，在人體內(nèi)積累，達(dá)到一定程度就會(huì)影響到人的健康，如“三致”物質(zhì)、內(nèi)分泌干擾物質(zhì)等。內(nèi)分泌干擾物不僅最終致癌，而且對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)與生殖系統(tǒng)引起干擾。
臭氧能對(duì)大分子有機(jī)物開(kāi)環(huán)、斷鏈，使之成為較小分子有機(jī)物，使難以降解的有機(jī)物變成易于降解，有利于后續(xù)活性炭吸附與生物降解。臭氧還能直接氧化一些有機(jī)物成為CO2與H2O.活性炭置于臭氧之后能較有效吸附小分子有機(jī)物并成了微生物載體，生物膜可以氧化一些微量有機(jī)物。因此臭氧－活性炭聯(lián)用技術(shù)可以有化學(xué)氧化、物理吹附與生物降解三方面的作用，還有活性炭介質(zhì)的過(guò)濾作用，與此同時(shí)，還可以有效的脫色、除味、除濁。是目前在國(guó)際上最常用、最成熟的去除有機(jī)物的技術(shù)。
在我國(guó)以往一直為解決水量問(wèn)題而努力，現(xiàn)在由于工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，對(duì)一些城市，水量的矛盾基本解決，而水質(zhì)問(wèn)題比較突出，過(guò)去在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代臭氧－活性炭技術(shù)被認(rèn)為“高不可攀”，僅在很少經(jīng)濟(jì)條件好的企業(yè)（如石油化工企業(yè)）中采用，現(xiàn)在按照市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)規(guī)律，水價(jià)已經(jīng)漲到1～2元。水源水質(zhì)又遭到污染，水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越高，因此在當(dāng)前條件下，陳舊的凈水廠采用臭氧－活性炭進(jìn)行改造的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。
根據(jù)一些城市的規(guī)劃：上海在2010年前，將完成1050萬(wàn)m3/d飲用水的臭氧－活性炭處理;深圳已經(jīng)著手全面改造原有水廠，增加臭氧－活性炭工藝，杭州決定水質(zhì)量好上加好，準(zhǔn)備在2010年前主要水廠采用臭氧－活性炭工藝，廣州市擬定2010年前的臭氧－活性炭技術(shù)改造400萬(wàn)m3/d的水量。在江浙水網(wǎng)地區(qū)如嘉興、桐鄉(xiāng)、海寧、平湖等市有的已經(jīng)完成改造（桐鄉(xiāng)），有的將新建水廠（嘉興）或正在改造（海寧、平湖）。
我國(guó)地表水水源，Ⅱ類(lèi)水只在大江、大河干流才有，Ⅲ類(lèi)水較為普遍，但Ⅲ類(lèi)水只是水源地二級(jí)保護(hù)區(qū)的水質(zhì)（耗氧量小于6mg/L），離Ⅱ類(lèi)水（水源地一級(jí)保護(hù)區(qū)）耗氧量小于4mg/L，相差2mg/L。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)Ⅱ類(lèi)水要達(dá)到現(xiàn)金2001年生活飲用水規(guī)范中有機(jī)物綜合性指標(biāo)CODMn標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)小于3mg/L,采用傳統(tǒng)處理混凝－沉淀－過(guò)濾－消毒可以使CODMn<3mg/L,但Ⅲ類(lèi)（<6mg/L)水要達(dá)到出廠水<3mg/L,傳統(tǒng)工藝將是無(wú)能為力的，一般只能達(dá)到4mg/L左右�？梢哉f(shuō)只有增加臭氧－活性炭技術(shù)才能使Ⅲ類(lèi)水源水處理到出廠水達(dá)到<3mg/L的要求。上海浦東周家渡水廠運(yùn)行兩年，在黃浦江原水CODMn6mg/L左右，出水廠能做到<3mg/L。由于有機(jī)物降解作用，當(dāng)活性炭吸附達(dá)到飽和后，生物膜能繼續(xù)降解有機(jī)物，因此臭氧活性炭技術(shù)中活性炭工作周期能延至2～3年。
根據(jù)常州二水廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，臭氧－活性炭單位水量投資約為200元/m3/d,運(yùn)行費(fèi)連拆舊，小于0.2元/m3.深圳諸水廠增加臭氧－活性炭設(shè)計(jì)（包括增設(shè)加壓泵站）的投資在250～270元/m3/d,運(yùn)耗費(fèi)也在0.2～0.3元/m3.
增加臭氧－活性炭深度處理使CODMn<3mg/L,色、嗅、味全面提高的情況下，1m3水增加0.2～0.3元，老百姓是可以接受的。各級(jí)政府應(yīng)該大力提倡提高飲用水安全性，增設(shè)深濾處理，為老百姓辦實(shí)事。如果聽(tīng)之任之，將水質(zhì)矛盾推給老百姓自己解決而形成家家設(shè)凈水器、戶戶用灌裝水，并不是可取行為，怎樣貫徹執(zhí)行“三個(gè)代表”呢？可以說(shuō)是，隨著收不同形式所有制的資產(chǎn)，開(kāi)設(shè)各城市的基礎(chǔ)設(shè)施，投資可以從今原水的優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)得到償還，整體的改造現(xiàn)有給水系統(tǒng)（包括水源保護(hù)，水廠改造，管網(wǎng)改造，住戶管道更新）。我國(guó)給水事業(yè)最終能實(shí)現(xiàn)飲用水水質(zhì)與國(guó)際接軌，打開(kāi)水龍頭可以直飲的目標(biāo)。
活性炭在我國(guó)有資源，也有技術(shù)，可以生產(chǎn)不同類(lèi)型的活性炭，質(zhì)量有待提高，但用于凈水是合格的，價(jià)格是較低的。就是使用地區(qū)應(yīng)該設(shè)活性炭再生廠，就地處理，再生利用，該項(xiàng)工程并不難做到。活性炭作生物炭用是否需要高質(zhì)量的壓實(shí)后的破碎炭（去除微量有機(jī)物效果好）也需要通過(guò)比較試驗(yàn)，才能沉淀，還需要進(jìn)一步研究。
臭氧發(fā)生器的制造至今我國(guó)還較落后，落后就要挨打，因此一些國(guó)際上名牌廠家不愿與我們合作共同生產(chǎn)，只讓做他們的地區(qū)代表，代銷(xiāo)其產(chǎn)品，雖然也有不少有志之士盡囊相投，奮發(fā)研究，但因投入不足多數(shù)分散研究，目前還難于與國(guó)際上競(jìng)爭(zhēng)。臭氧技術(shù)主要在于：臭氧發(fā)生單元的研制（搪瓷、陶瓷管.....）中須裝置與專(zhuān)用變壓器的配備，其實(shí)在我國(guó)單項(xiàng)技術(shù)的研究不乏其人，但綜合研究就顯得不足了。
設(shè)想：能否集中起來(lái)，齊力攻克，有的負(fù)責(zé)拉玻璃管或制搪瓷、陶瓷管，有的負(fù)責(zé)中頻機(jī)，有的專(zhuān)攻高壓變壓器，以此與國(guó)外廠商競(jìng)爭(zhēng)，也讓他們看到中國(guó)集中氣力的威力，這樣才能使他們誠(chéng)心與我們合作生產(chǎn)或轉(zhuǎn)讓技術(shù)，條件是要有大的投入，要有人組織，要大家齊心協(xié)力才行。
當(dāng)然還有一條路子，就是維持目前現(xiàn)狀，引進(jìn)各國(guó)廠商競(jìng)爭(zhēng)投標(biāo)，百花齊放用外國(guó)設(shè)備。
何種措施才能達(dá)到我國(guó)吸取外國(guó)成就，自己做出幾個(gè)像樣產(chǎn)品，作為競(jìng)爭(zhēng)的資本，請(qǐng)大家獻(xiàn)良策、獻(xiàn)良奇計(jì)！
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