自来水之殇——残缺的中国梦

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自来水之殇——残缺的中国梦
GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》已颁布6年，并于2012年7月1日开始强制执行。我国许多自来水公司对外宣传说自来水水质指标如何如何好，都达到GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》，接近欧盟标准。如果真是这样，自来水是可以直接饮用的。可是实际情况是自来水不但不能直接饮用，老百姓直接的感觉是自来水口感不好，水不好喝，甚至有异味。
由于我国使用的水处理药剂——铝盐混凝剂卫生性能和技术性能不好，其在自来水处理过程中不但无法达到提高自来水水质的要求，还对自来水水质造成二次污染。
我国自来水水质存在问题：
我们需要解决自来水中存在的化学毒物问题都是自来水处理本身造成的，一为铝混凝剂的毒性问题，一为液氯消毒所产生的有毒副产物问题，
我国自来水水质存在四大问题：1自来水透射光浊度高；2铝的毒性问题；3自来水供水管网的电化学腐蚀问题；4消毒副产物问题。
自来水水质问题不但是民生问题，还是经济问题。因自来水管网电化学腐蚀造成的经济损失（管网漏水、管网使用寿命减少）每年达数百亿元。
改革开放以来，我国自来水处理水平有了很大的提高，但是自来水水质与群众的要求仍有很大差距，与国际先进水平相比差距更大。例如发达国家自来水可以生饮，我国城市自来水的卫生质量至今仍普遍达不到这一卫生标准的要求，自来水水质不好一般解释是地表水源遭到了污染。乍一听这个解释似乎合理，因为我国很多地表水源确实不同程度地受到了人为污染。但是稍加分析，上述理由并不是我国自来水水质不能达标的普遍原因，我国有些城市（如北京）自来水厂的地表水源保护得很好，自来水处理操作运行也很认真，但是自来水水质还是不能达标。
现在的问题是如何全面解决这些问题，多快好省地把我国自来水卫生质量提高到国际先进水平。解决自来水水质问题要抓主要矛盾，我国与世界各国采用的水处理工艺都一样是：混凝→沉淀→过滤→消毒。混凝处理关系到整个自来水处理工艺，是基础，所以是主要矛盾。在混凝处理中起主要作用的是混凝剂，所以混凝剂是主要的矛盾方面。把混凝剂科学地选择和使用好，沉淀、过滤、消毒、自来水管道腐蚀等问题才能从根本上解决好。如果我们也像欧美国家那样只是更换药剂，用铁盐混凝剂取代铝盐混凝剂，把自来水的pH值提高到8以上，并用氯胺消毒取代液氯消毒，我国自来水水质存在的四大问题便都可以得到解决。此外自来水厂无需为提高自来水水质而改造，这是多快好省地把我国自来水卫生质量提高到国际先进水平的途径。
1 自来水透射光浊度高：
我国自来水出水浊度检测有问题。1995年以前我国给水处理中采用的是透射光浊度，这是正确的，此后改用散射光浊度，这一改便改出问题了。物理化学和胶体化学书中有详细的说明，光线通过浑水层时会产生两种不同的光学效应，与这两种光学效应相对应的浊度分别称为透射光浊度和散射光浊度，它们的概念和适用范围完全不同，两者没有关联性，没有替换。根据光的物理特性，当水中颗粒物小于光的波长时应采用散射光浊度检测；而当水中颗粒物大于光的波长时应采用透射光浊度检测。在自来水处理中，水中颗粒物大小的变化分两个阶段，第一阶段为投药前即原水阶段，水中颗粒物主要是胶体微粒，胶体微粒一般小于光的波长，所以采用散射光浊度检测，该散射光浊度表达的是水中胶体微粒的浓度。第二阶段为投药后即由混凝、沉淀、过滤等所组成的澄清处理阶段，这时原水中胶体微粒在混凝剂的作用下凝聚成矾花，矾花通常大于光的波长，所以应采用透射光浊度检测，该透射光浊度表达的是水中悬浮物颗粒浓度。当前我国澄清处理阶段用散射光浊度检测其只能判断胶体微粒在混凝处理中是否充分完全地凝聚到矾花中去了，但是矾花是否从水中很好地分离出去却无法判断，从而无法判断最终澄清处理效果的好坏。
我国自来水透射光浊度高，消毒处理效果就不好。因为在自来水处理中，消毒处理就是去除和灭活水中的病原微生物，这一工作是由混凝、沉淀、过滤等所组成的澄清处理（澄清处理可除去所含病毒的98～99%）与滤后氯消毒二者协同完成的。地表水源水中有多种病原微生物：病原菌、病毒、致病性原生动物等。贾第鞭毛虫、隐孢子虫等致病性原生动物用常规氯消毒法是杀不死的，全得依靠上述澄清处理法去除。
以北京某水厂为例，该水厂以聚合氯化铝作净水剂，用散射光浊度仪检测，煤砂滤池出水、活性炭滤池出水、出厂水的浊度都在0.2NTU以下，似乎此水厂的澄清处理效果很不错。但用激光粒径粒型仪来检测，滤池出水中的悬浮物颗粒非常多，煤砂滤池出水为12000个／ml，活性炭滤池出水为2501个／ml。有关研究指出悬浮物颗粒为50个／ml时可避免有两虫问题，自来水水质才较为可靠。该水厂滤池出水中的悬浮颗粒物这么多，消毒处理效果和自来水卫生质量的可靠性就可想而知。用铝混凝剂作净水剂很难保证自来水的卫生质量。
使滤池出水的散射光浊度达到颇低的水平相对说来比较容易，但使滤池出水的透射光浊度达到颇低的水平就不那么容易了。
2 铝的化学毒物危害：自来水处理所涉及的化学毒物来源于两方面：地表水源;自来水处理本身。地表水源中的化学毒物主要来源于工业废水。如果遇到这方面问题，应通过环保部门找到污染源从源头上解决。我国环保工作抓得早，从1973年召开第一次全国环境保护会议起，国家就开始抓环保工作了，在水环境方面重点抓了工业废水治理，取得了很好的成果。现在的地表水源污染主要是城市生活污水造成的，国家已投入巨资正在解决这个问题。城市生活污水没有化学毒物，主要是病原微生物的污染，而这正是自来水处理中有待解决的一个重要问题。
现在需要解决化学毒物问题都是自来水处理本身造成的，一为铝混凝剂的毒性问题，一为液氯消毒所产生的有毒副产物问题，后一问题改用氯胺消毒便可解决。我国自来水水厂一直使用铝盐混凝剂作净水剂。研究结果表明，原水经铝盐混凝剂处理后，出厂水中的铝含量大幅度增加。此铝是一种慢性毒物，对人、其他温血动物、鱼类、农作物等都有危害。所以，饮用水中的铝对人体的危害比其他来源的铝大。铝对人体健康的危害是多方面的。
3自来水供水管道的电化学腐蚀问题
自来水厂出厂水的pH值低，城市供水管道和用户室内上水管道的电化学腐蚀严重，出厂水经管道流到用户家时，自来水的浊度、色度、细菌含量和铁含量等大幅度升高，严重地恶化了自来水水质，造成的经济损失也十分巨大。与西方发达国家不同，我国城市供水管网几乎全是新中国成立后建设的，其中不少是改革开放以后建设的，使用时间并不长，但是自来水管道的电化学腐蚀问题已发展到很严重的程度。管道腐蚀穿孔后，大量自来水漏走了。1973年我国城市供水管网漏水率只有5～10﹪，现在已普遍增大到20﹪左右，有的高达40﹪。这个问题若不抓紧解决，今后的情况会越发严重。城市供水管网漏水率这么高，有的解释是管道老化造成的。钢铁材料本身没有老化问题，实际是自来水的pH值低，管材遭到了自来水的电化学腐蚀。发达国家这个问题早已解决，我国这问题的解决尚未提上议事议程。我国淡水资源很紧张，北方地区尤甚。国家花巨资建设的南水北调中线引水工程每年调水95亿立方米，可是我国城市供水管网近年来每年漏掉的自来水达100亿立方米，相当于三峡水库半个库容量。每年漏掉这么多水，电能损失也十分可观，加上全国所有城市供水管道和室内上水管道由此产生的管道维修和更新费用，每年的经济损失得好几百亿元，现在国家抓节能减排，这应该是个大头。
美国2006年修订的《饮用水水质标准》中载“自来水不得腐蚀管道”，这表明自来水厂对自来水管道遭腐蚀是负有责任的，在自来水处理中必须解决这个问题。为了防止自来水管道遭受电化学腐蚀，自来水厂出水的pH值应保持在8.0～8.5范围内，发达国家早就这样做了。我国《生活饮用水卫生标准》中没有“自来水不得腐蚀管道”的规定，所以自来水厂对自来水管道腐蚀没有明确的责任，也就失去了解决问题的积极性，结果是自来水管道腐蚀及漏水所造成的巨大经济损失全部计入自来水成本由用户承担。
4.消毒副产物问题 地表水源水在自来水厂中经澄清和去色处理后，水中仍残留有较多的腐殖质等天然有机物。这些有机物原无毒性，但是，用传统的液氯消毒法进行消毒处理时，氯与这些有机物作用能生成多种致癌、致畸、致突变作用的有毒副产物。这问题虽已受到重视，但尚未找到经济有效的解决办法。
所以为了提高自来水水质，必须在生产和输送两个环节做到最好。
1.生产环节：选择水处理剂必须遵守下列原则：所选用的水处理剂必须无毒无害，即无论是水处理剂本身，还是其投入所处理的水中后的化学反应生成物，都不得对自来水水质造成二次污染。使用铝盐混凝剂恰恰违背了这个原则。
正确选用好和使用好混凝剂，做好澄清处理，以确保消毒处理效果，这是提高自来水水质的关键。
输送环节：为了防止出厂水水质发生变化，必须防止城市供水管道发生电化学腐蚀，即自来水不得腐蚀管道。
三为什么我国自来水行业是在少、慢、差、废之路上前行？
国外给水处理的经验
1986年美国国会修订了《饮用水安全法》，提高了对饮用水水质的要求。为了因应此要求，美国在自来水处理中开始用三价铁盐混凝剂取代铝混凝剂，结果取得了很大的成功：自来水水质从根本上提高了；铝毒问题解决了；自来水管道电化学腐蚀问题解决了；由于沉淀污泥体积的减少和性质的变化，污泥处理和处置费用大幅度降低，自来水处理费用也降低了。后来又用氯胺消毒取代传统的液氯消毒，原来消毒产生的有毒副产物问题解决了。就这样原来采用的常规水处理工艺保持不变，只调整水处理药剂，便把自来水水质提高到国际先进水平。
美国改用三价铁混凝剂成功后，欧盟国家的自来水厂也这样做了。
日本为了提高自来水水质，从1997年起，在全国众多水处理科研单位共同努力下，历时五年，对各种自来水处理方法进行了全面的分析和比较，最后总结出的《日本“面向21世纪的新净水技术”》，内容与美国的上述自来水处理新技术相同。
由上可见，美、日等国家对于自来水卫生质量问题的解决，国家主管部门不仅统一抓，而且抓得认真、细致，确定技术方案时集思广益，考虑周密，既讲求科学，又十分重视技术经济，简单易行，成效显著。自来水卫生质量直接关系到我国亿万人民的健康。我们是社会主义国家，这方面的组织工作和计划工作应该比资本主义国家做得更好才对，但是没有这样做。国家某相关部委一位中层领导干部说了实话：自来水卫生质量这个问题说起来重要，做起来次要，这可能是问题的症结所在。一些事往往中央领导亲自抓了大家才重视，否则得过且过，听之任之，发生了问题才开始抓
水处理基础理论有问题，即理论不能指导生产实践。
混凝处理似乎非常简单，一看就会。但如果把混凝处理提高到科学上来认识，却又非常复杂。各种混凝剂在不同水源水质的条件下究竟是怎样进行水解的？影响混凝剂水解的因素非常多，这些因素是通过怎样的关系影响混凝剂水解及其水解生成物的性质的？全世界众多学者对混凝理论已相继研究了好几十年，这些问题始终没有搞清楚。由于现有的混凝理论指导不了生产实践，自来水的混凝处理迄今为止一直是凭经验进行的。
综上所述，我国自来水质一直没有提高的原因既有混凝理论无法指导和解决生产实践当中存在的问题，也有人力能解决而未解决的问题。
由于世界上卫生质量合乎饮用水处理要求的三价铁盐混凝剂货源甚缺，我国给水处理行业对上述两类混凝剂的认识还是经验性的，仍认为铝盐混凝剂比铁盐混凝剂好。《实践论》中说：“感觉到了的东西我们不能立刻理解它，只有理解了的东西才更深刻地感觉它。感觉只解决现象问题，理论才解决本质问题。”虽然我国自来水行业为了解决现象问题花费了大量的人力、物力，但长期存在的问题没有得到根本解决。
如何多快好省地把我国自来水水质提高到国际先进水平
多快好省地把我国自来水水质提高到国际先进水平这句话是樊老说的最多的一句话。为了提高我国自来水水质，樊老经过几十年的努力，在理论和物质基础两方面实现了突破和创新。
以《矛盾论》思想为指导所进行新混凝理论的研究
樊老就是以这个思想为指导，以络合物化学为依据，研究混凝剂问题和新混凝理论的。
1 理论创新
1）解决了传统混凝理论无法解释混凝剂在不同水源水质的条件下究竟是怎样进行水解的；影响混凝剂水解的因素非常多，这些因素是通过怎样的关系影响混凝剂水解及其水解生成物的性质的。2）创建了自来水去除由腐殖质引起的水色的理论； 3）创建了自来水管道电化学腐蚀的防治理论；
新的混凝理论是将自来水处理各工艺流程和输送环节作为一个整体来考虑的。有了新的混凝理论做指导，水厂的工程技术人员在解决水处理工艺运行当中的问题就会有的放矢，运行操作也可以做到规范化。
新的混凝理论解决了过去混凝理论与实践不相符合的问题，有效解决了自来水管道电化学腐蚀的防治措施，解决了三价铁盐混凝剂的混凝机理，为如何使用好三价铁盐混凝剂，如何提高自来水水质奠定了坚实的理论基础。        
这项混凝理论研究成果对废水的混凝处理也适用。
建议：
1.美、日等国解决自来水水质的技术路线是一条成熟的、可靠的路线，采用这条路线能全面解决我国自来水水质问题，只是调整一下水处理药剂，简单易行，不需要国家和自来水厂为此事而投资，对自来水生产成本影响很小，对国家和人民有百利而无一害。解决技术路线问题应采取毛主席所倡导的“百家争鸣”的方法。实践是检验真理的唯一标准，通过实践和比较，不同路线的优缺点就显示出来了。2.多快好省地把我国自来水水质提高到国际先进水平这一问题关系到民生，关系到经济，关系到国家的形象。所以十几年来我们数十次向党中央、国务院、国家各部委、各级政府反映并建议《多快好省地把我国自来水水质提高到国际先进水平》，但都石沉大海。我们向许多水厂建言提高水质，他们全都以其水质很好予以拒绝。希望此事能得到国家的重视，像抓苏丹红和三聚氰胺那样抓自来水水质问题。
自来水水质问题已经成为完美的北京奥运会和上海世博会的短板。党的十八大提出到2020年把我国全面建成小康社会，为人民创造良好生产生活环境的美丽中国的目标，希望自来水水质问题不要永远成为一个短板，成为和谐社会的不和谐之音，成为中国梦的伤疤。

                                        樊东明
                                      2014年3月23

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