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小区全面提高生活饮用水水质的建议

作者:北京水处理公司发布时间:2010-12-14

  1、我国城市实施分质供水的背景及其现状

  目前,在我国一般所谈到的分质供水,主要是指在小区内的优质供水。供水方式主要有桶装供水和管道供水。目前,部分地区及国内有些城市建立了净水供应站,都采用桶装供水方式?quot;管道分质供水"就是在小区设立净水站,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基础上,再增设一条独立的优质饮用水供水管道,将水输送到用户,供居民直接饮用[1]。同时,将城市供水做为一般用水。

  桶装供水方式有两种方法:一是用户到净水站自取,空桶装水,记帐划卡;二是送水上门,根据送水距离、楼层高低收取一定的送水费。桶装供水方式在上海同济大学家属住宅区(同济新村)实施了一段时间,实践证明,在供水范围内较小及已建成的住宅区比较可行。其特点是,投资省,工程实施快。缺点是:①用户使用时不如管道供水那样方便、灵活;②由于各种原因(如年老体弱、家庭人口少等),饮用水的使用率会受一定影响;③装水桶如保管不妥,会带来二次污染[2]。通过管道供水省去了自取或送水,水质保证,使用方便,用户确定,供水量不限。但是,管道供水需要另设一套卫生要求严格的供水系统进入各用户厨房,增加了工程投资。长期以来,我国城市供水系统都采用统一给水方式,即不管什么用途都按照生活饮用水标准供给。在过去经济不发达时期,用水量不大、用途种类单一的情况下,采用这种方式是可行的。如今,优质水资源十分紧张,而水用途日趋多样化的情况下,仍采用统一供水方式,既是对水资源的极大浪费,也是对人力、物力与能量的浪费。更何况,我国现有的统一供水方式也已经难以满足当今人们对优质饮用水的需求。为此,“分质供水”就被提到议事日程上来。

  2、目前我国城市分质供水中存在的问题

  目前国内城市在实施分质供水时有一种认识,认为生活用水中仅占2%左右的饮用水应该达到饮用水水质标准,其它98%的非饮用水水质至少在目前可以不严格控制。其实,这是一种不全面的认识或者是一种误解。

  水中更多的是挥发性有机物(VOCs),美国EPA曾推出对VOCs摄入量进行评估的数学模式。Cathern等人利用该模式进行计算后得出结论认为,若假定体重70公斤的成年人每天饮水量为2升,每天淋浴用水量为190升,则淋浴过程中摄入的VOCs量与通过饮水途径摄入量近似相等。Andelaman报道了饮用水中三氯乙烯造成的户内呼吸摄入。以饮水量2L/(人·天),淋浴耗水量40~95L/(人·天)计,三氯乙烯淋浴时的呼吸摄入量是饮水口腔摄入量的数倍。

  皮肤吸收:加拿大多伦多大学和安大略癌症治疗研究基金会的研究人员发现,经常喝经过氯消毒处理的自来水或用这种自来水洗澡可能导致摄护腺癌以及膀胱癌。在比较城镇使用自来水的居民和使用井水的居民发现,使用自来水三十五年的人得膀胱癌的机率比使用自来水不到十年的人高出一点六倍;同样情形下,得膀胱癌的机率较后者高出一点五倍。Brown等人研究了皮肤对水中挥发性有机物的吸收。按成人饮水量2L/d,婴儿饮水1L/d,二者洗澡时间均为15min/d;饮用水中常见挥发性有机物的皮肤吸收与口腔摄入的比例,成人与婴儿分别为63/67和40/60。

  美国环境保护局的John Schaum 等人研究后认为,大多数污染物在淋浴时对人体皮肤的危害不大,但是少数渗透能力极强的物质除外。综合有关研究资料,能够在皮肤上吸附、渗入,构成健康危害的有机物有:四氯化碳、多环芳烃、苯、二氯苯、氯苯、六氯苯、低级烷基苯、氯仿、聚氯联苯(PCB)、草不绿杀虫剂、硝基苯胺、二硝丁酚、对苯二胺、乙二胺、间苯二酚、对氨基酚、卤代烃、卤代醇、低级脂肪胺、吡啶、甲醛等。全部城市用水都处理到饮用水标准确无必要,但有理由按饮用水标准考虑的用水量远不止总用水量的1~2%。从健康需求和用户心理两方面考虑,生活用水中可饮用部分所占比例,国内外介绍应达到40~50%,它包括了厨房洗涤、淋浴洗涤等。

  Martin Fox在《健康的水》一书中提到:水中有害物质特别是其中挥发性有机物,被人体各部分吸收的比例大致是:1/3由口腔摄入(饮用和进食),1/3在洗漱和洗浴时由皮肤吸收,1/3在洗浴时随水汽或气溶胶经呼吸道吸收[4]。此外,生活中相当一部分清洗用水也需合格的生活饮用水。关于呼吸和皮肤吸收这两条途径,下面分别加以说明。

  呼吸:由于水中含有许多挥发性物质,在水被加热时,就会挥发出来,弥漫在水蒸汽和气溶胶中,通过呼吸进入人体呼吸道和肺部,进而影响人体健康。有研究表明,当用一种含有TCE(三氯苯乙烷)的水进行淋浴时,吸入这种化学物质的可能性远大于直接饮用。事实上,一个人通过呼吸吸入的化学物质要比从口腔进入的要多6-80倍。如水中的氡,加热后会挥发出来,通过呼吸进入人体,长期积累会形成肺癌,因此美国环保局在1988年就提出水中氡的最大污染物浓度目标(MCLG)是零。

  世界卫生组织(WHO)1992年版《饮用水水质指南》明确指出,确定水中化学物质含量的指导值,既要考虑饮用的摄入,也要考虑淋浴时的皮肤吸收和呼吸摄入。

  通过上面的分析,我们知道,由于生活用水直接影响人体健康的途径较多,不只是饮用一项。因此,我们认为,仅仅提高饮用水的水质是远远不够的,必须全面提高目前我们的生活用水的水质。

  另外,对于家庭生活杂用水--冲便器、清洗车辆、庭院绿化、浇洒庭院的道路用水,可以用低质水或回用水。按照目前我国一般家庭生活水平,这部分水大约占生活用水的20~40%。如果实行分质供水,则60~80%的家庭生活用水水质须满足生活饮用水的水质标准,而不是目前认为的2%。

  3、小区分质供水与小区提高全部生活饮用水水质的经济比较

  从卫生安全角度来看,如果只有饮水的水质高,而其它生活用水水质不高,那么没有达到要求的生活用水中的有机物将可以通过皮肤、鼻腔等处摄入。因此从广义上讲,居民的生活用水也应该与饮水水质相同。我国卫生部最新颁布的生活饮用水卫生规范(2001年)中新的水质标准就明确提出生活饮用水包括饮水和生活用水。

  城市供水系统的基本任务,就是为生活和生产提供水质符合标准、水量充足、水价适中的自来水。但是目前我国已经成为热点的城市分质供水概念,仅仅保证专供饮用和食用的2L~3L/(人·天)水质,不能说是比较完善的供水方式。

  生活饮用水水质标准是综合考虑了人体卫生安全与经济技术的可行性后制定的,应该是能够保证我国居民终生饮水安全的,即符合这样标准的水不会由于水质的影响而危害健康,而且也是应该可以生饮的。只是目前供水管网的状况和高压水箱等二次供水设施存有不同程度的隐患,还不能保证居民用户的水龙头出水水质都达到了这样的标准。搞好流域水环境的综合治理,使水源水质得到改善尚需一定的时间,同时供水管网改造也有一个过程,因此从健康角度考虑,目前居民要求对小区生活用水水质全面提高的愿望是可以理解的。

  由于我国很多城市饮用水水源水质达不到地表水环境质量II类水质要求,因此对供水公司来讲,首先应当进行预处理或深度处理,使水厂出水达到规定的水质要求。然后逐步改善供水管网与附加设施(如二次供水设施等),最终使居民用户出水也达到标准,此时将可以根据居民自身的需要,选择喝生水或者喝开水。

  当前的城市小区分质供水只能解决饮水安全,显然不能解决居民的生活用水安全问题,因此有必要全部提高供水水质。本文将在经济上比较小区分质供饮水和小区提高全部供水水质所花费的费用。

  3.1小区实施独立分质供水--仅提高饮水水质成本计算:

  以1万人小区为例,每户平均3-4人计算,共计3000户。管道入户费1000~1200 元/户,这样计算总费用为300~360 万元,加上净水设备40万元,则共计为340~400万元。

  按照目前的供水模式,分质供水仅解决饮水部分,按5 L/d·户计,每户每月为0.15 m3(5×30=150 L),按照当前的市场价200元/m3计算,每户每月花费0.15×200=30元。如按10 L/d·户计,则需要花费60元。

  3.2小区提高全部供水水质成本计算:

  小区处理全部供水,全面提高供水水质,可以利用原有水池、泵房等设施以及供水管道(不必另外铺设管道和回水管道)。在这样的供水设施的基础上,只需增加臭氧-活性炭深度处理设施(必要的话,再增加超滤)、一个清水池和一台提升泵即可。工艺流程可以示意如下:

  基建和固定成本计算:(臭氧接触池、活性炭滤池皆用碳钢罐来估算成本)。

  仍以2000 m3/d(以1万人小区,每人每天用水量200L计)处理水量为例,水量合计为83.3 m3/h,设两个接触池,每个接触池通过流量42 m3/h,接触时间按10分钟计,需要接触池的容积为7m3,取3.5m池高,则接触池的面积为2m2,接触池的直径d=1.6m。按照臭氧用量3g/m3计,总计需250g/h,臭氧发生器两台工作,每台产臭氧125g/h,另有一台备用,共计三台,每台成本按10万元计算,总成本为30万元。

  在处理水量为83.3 m3/h情况下,活性炭滤池的滤速以10m/h计,需要的过滤面积为8.3 m2。按照活性炭滤池2套2级串联计,每个滤池的过滤面积为4.15 m2,滤池的直径为2.3m。活性炭滤池每池炭高按2m计,每吨炭(折合2 m3)以6000元(包括运输费)计,估算活性炭的投资为4.15×2×4×3000=10万元。

  清水池,按照停留时间4 h计算,水池容积为83.3 m3/h×4 h=333.2 m3,成本以5万元计。

  净水间所需房子面积160 m2,按照1000元/m2计,基建费16万元。

  超滤装置,考虑采用2台并联,每台处理水量为50 m3/h,按照目前的市场价为每台35万元计,总计70万元。

  以上设计参数和经济估算,可以综合见表1和表2(其它处理水量计算过程类似,故略去)。从表2可见,即使人均耗水500L/d,考虑基建与设备投资,采用臭氧-活性炭、超滤(一些场合可以不用),才与分质供水系统投资相当,假如人均300L/d或200L/d,都要比分质供水系统便宜的多。

  综合计算,如果考虑了设备和固定资产折旧以及运转费后,总成本为0.425+0.153=0.578元/ m3,通常情况下,可以按0.6元/ m3来考虑。

  假定每人每天用300L(合0.3 m3)水,每户以3.5人计,则每户每月增加水费3.5×0.3×30×0.6=18.9元,可以按20元考虑。这与前面提到的分质供水每户每月增加的成本30元(以5 L/d·户计)、60元(以10 L/d·户计)相比,都要便宜。

  小区全部生活用水经过臭氧接触氧化后,再经过两级活性炭滤池串联过滤,然后经过超滤,再通过电解食盐溶液制取微量氯(保证杀菌效果)进行消毒即可。这样的处理出水可以使饮用、洗漱、淋浴、洗衣等生活用水以及杂用水都提高到卫生部2001年所颁布的“生活饮用水卫生规范”要求。这样的出水,开启水龙头后,让水流出少些时间即可直接生饮。

  生活饮用水全部提高水质方案的优点:

  ⑴ 经过小区全部深度处理后,生活用水和饮水不仅全部可以达到国家卫生部颁布的最新水质要求,使水质全面得到提高,而且主要水质指标还可以达到饮用净水水质指标(主要指有机物等对健康影响较大的污染性指标),其它指标(无机矿物质如硬度、硫酸盐、氯离子、溶解性总固体等)仅对口感有影响,对健康没有影响。这样不仅保证了饮水的安全性,同时也保证了淋浴、洗漱等生活用水的水质安全。

  ⑵ 经过经济估算,在小区将全部生活用水进行处理的投资要小于小区仅提供优质饮用水所需的投资。每户居民每月增加的水费也小于优质水分质供水系统所增加的水费。

  ⑶ 今后随着流域水环境综合治理取得效果,水源水质得到改善,市政自来水厂经过水厂净化工艺改造与供水管网和附加设施等进行改造后,居民用户的自来水水质达到了国家规定的水质要求,打开水龙头就可以生饮。届时小区的深度处理装置可以撤去,转移到农村或中小城镇,不像分质供水管道和循环管道,由于今后不再使用而受到损失。

  ⑷今后城市供水水质提高后更便于与国际接轨。

  4、结论

  我们的建议是,对小区全部采用深度处理工艺,与目前普遍实行的小区分质供水(仅解决饮用水水质问题)相比,不仅节省了投资,降低了供水成本,而且提高了全部生活饮用水水质,便于今后与国际接轨。

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