自來水處理工藝經(jīng)過一百多年的發(fā)展，目前國外已歷經(jīng)四代工藝：
第一代是傳統(tǒng)的混凝、沉淀、過濾、加氯消毒四步法工藝，主要以去除原水中的懸浮物、濁度、色度和病原菌為主，對(duì)溶解性有機(jī)物去除能力極其有限。這一工藝發(fā)明至今已有一百多年的歷史了，它對(duì)早年處理以病原菌為主要對(duì)象的水質(zhì)凈化廠而言是適用的，一旦水源被污染，則會(huì)導(dǎo)致處理效果欠佳。
第二代是以臭氧、活性炭為核心的深度氧化技術(shù)，起源于上世紀(jì)七十年代，它是在第一代去除效果的基礎(chǔ)上，解決了有毒微量有機(jī)物及加氯消毒副產(chǎn)物的危害問題。但它的缺點(diǎn)是吸附了有機(jī)物的活性碳為病原菌、藻類等生長(zhǎng)提供了富含營(yíng)養(yǎng)物的溫床，藻類死亡后分解的具有致癌效應(yīng)的藻毒素可能殘留水中，因此飲用水的安全性仍然受到質(zhì)疑。
第三代是以超濾膜為核心的組合工藝，它是在上世紀(jì)九十年代開始應(yīng)用，在第一代工藝去除效果的基礎(chǔ)上，能有效減少氯代前驅(qū)物，且出水的濁度始終保持在極低的水平，對(duì)細(xì)菌、兩蟲（隱孢子蟲和賈第鞭毛蟲）、藻類等水生生物的去除率可達(dá)到100%, 但它的致命缺點(diǎn)是對(duì)有機(jī)物的去除幾乎沒有幫助，因此針對(duì)目前中國各自來水水源有機(jī)物含量超標(biāo)是主要矛盾的現(xiàn)狀，這一工藝仍存在極大的局限性。
第四代是以納濾技術(shù)為核心的新興工藝。納濾是納米技術(shù)與過濾技術(shù)交叉滲透而創(chuàng)新發(fā)明的介于超濾與反滲透之間的新興技術(shù)。它最顯著的特點(diǎn)就是在截留那些能透過超濾的有機(jī)物及重金屬的同時(shí)又能透濾被反滲透截留的部分礦物質(zhì)。因此納濾能耗比反滲透低，截留效果比超濾好，被譽(yù)為21世紀(jì)最有前途的水質(zhì)凈化技術(shù)。
然而，現(xiàn)在中國的情況是，一方面，國內(nèi)97%的自來水采用第一代的四步法工藝，另一方面，中國的江河湖泊，幾乎所有的水源地有機(jī)物污染不斷加重，四步法工藝不但難以去除有機(jī)污染物，反而在處理過程中因混凝劑的作用可能増加氯化消毒的前驅(qū)物，從而加氯消毒后會(huì)増加致癌的加氯消毒副產(chǎn)物。上述二方面因素的交互作用，是導(dǎo)致目前中國自來水質(zhì)無法達(dá)標(biāo)的根本原因。
綜上所述，針對(duì)目前中國水源微污染的現(xiàn)狀以及大量水廠仍然采用傳統(tǒng)的第一代四步法工藝的現(xiàn)實(shí)，建議 借鑒國外成功的經(jīng)驗(yàn)與應(yīng)用實(shí)踐，直接把自來水的處理工藝升級(jí)到第四代的納濾反滲透技術(shù)工藝。
很多自來水廠不愿意改造，除了怕麻煩，另外一個(gè)理由是害怕改造成本太高，會(huì)造成水價(jià)猛漲。其實(shí)，我們測(cè)算過，在國家不補(bǔ)貼的情況下，將現(xiàn)有自來水處理工藝從第一代直接升級(jí)到第四代，每噸成本最高才增加0.7元，一個(gè)三口之家，按毎月用水20噸計(jì)算，即使財(cái)政不予任何補(bǔ)貼，每月増加15元的成本，在當(dāng)前的物價(jià)條件下，相信大家都可以接受。
從我們作為技術(shù)公司的角度看，各種不能改造自來水廠的理由都不能成立。因?yàn)樽鳛楣彩聵I(yè)的一部分，自來水改造可動(dòng)用財(cái)政等公共資金支持，真正體現(xiàn)出稅收“取之于民、用之于民”的特征；所以，現(xiàn)有自來水直接升級(jí)換代到第四代的納濾技術(shù)是完全可行的。而且工期很短，改造方便，難度沒有想象那么大。
下表是一個(gè)簡(jiǎn)略的測(cè)算。
城鎮(zhèn)人口 供水量 改造成本 改造工期 每噸水
增加費(fèi)用 每戶增加費(fèi)用（按每月20噸水計(jì)算）
10萬人 2萬噸/日 1000萬元 6-8個(gè)月 0.7元 14元
50萬人 10萬噸/日 4500萬元 6-8個(gè)月 0.6元 12元
100萬人 30萬噸/日 1.2億元 6-8個(gè)月 0.5元 10元
我想反復(fù)表達(dá)的是，自來水直接升級(jí)換代到第四代的納濾工藝，只要當(dāng)?shù)卣敢庾觯夹g(shù)與工程完全沒有問題，投資也完全沒有問題。
在此，我們提供一個(gè)日處理5萬噸自來水的第四代納濾技術(shù)的改造范本，讓大家了解自來水改造的可行性與現(xiàn)實(shí)性。當(dāng)然，更精細(xì)要求更高的膜改造方法還很多，不一一列舉：
1.自來水廠原工藝流程為：回轉(zhuǎn)式隔板反應(yīng)斜管沉淀池+雙閥濾池+液氯消毒+清水池+二級(jí)泵房。到目前形成的主要設(shè)施為：三座絮凝沉淀池、一座雙閥濾池、兩座清水池、一座綜合加藥間、一座二級(jí)泵房。制水能力達(dá)到5.0萬m3/d規(guī)模。
2.改造方案：保留前處理流程，拆除清水池，在此塊地板上新建清水池，清水池上設(shè)置壓力式膜車間，采用納濾組件后的總工藝如下：回轉(zhuǎn)式隔板反應(yīng)斜管沉淀池+雙閥濾池+（納濾系統(tǒng)） +液氯消毒+清水池+二級(jí)泵房。
3.出水水質(zhì)：采用納濾技術(shù)處理沉淀池或?yàn)V池出水，其最大的特點(diǎn)是對(duì)水中微粒、膠體、細(xì)菌、病毒、臭味、色度、DBPs前體物及其他有機(jī)物質(zhì)能徹底去除，還可以有效的保留礦物資，受進(jìn)水波動(dòng)的影響小，出廠水質(zhì)將高于最新頒布的城市供水行業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到去除微污染，保留礦物質(zhì)的目的。
考慮到國內(nèi)的自來水凈化工藝?yán)匣瑱z測(cè)手段落后，已經(jīng)無法剔除水體中的有害微污染，我在此呼吁國家通過政府補(bǔ)貼、BOT等方式，逐步而漸進(jìn)地在自來水廠推廣納濾技術(shù)，改造水網(wǎng)，解決城鎮(zhèn)的飲水安全問題。
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