在日本，自來(lái)水公司的任務(wù)首先是供應(yīng)飲用水，再有的是供應(yīng)人們?nèi)粘Ｉ詈蜕鐣?huì)活動(dòng)的用水，它是極重要的社會(huì)服務(wù)設(shè)施單位?？v使臨時(shí)發(fā)生地震和缺水等狀況，自來(lái)水供水能力受到損害，也不能陷于混亂，并且要用戶放心，仍要供應(yīng)優(yōu)質(zhì)且安全的自來(lái)水。當(dāng)前在日本，從易于受污染的河流下游取水已是一般情況，因此，凈化處理的任務(wù)越來(lái)越重大。
　　正因?yàn)樽詠?lái)水是與人們的生活和健康有著直接密切的關(guān)系，所以無(wú)論如何也要對(duì)自來(lái)水設(shè)備倍加維護(hù)，且對(duì)導(dǎo)入新技術(shù)一定要慎重對(duì)待。在供水責(zé)任上，自來(lái)水公司應(yīng)該供應(yīng)優(yōu)質(zhì)的水；但是，由于原水繼續(xù)不斷的出現(xiàn)新的污染物質(zhì)，同時(shí)在其他科學(xué)類別上都有新的技術(shù)發(fā)生，依然還固執(zhí)的采用舊的凈化技術(shù)不變，也不是可鑒賞的辦法。
　　在本文中，為今后尋求新的凈化技術(shù)作為條件為中心，從現(xiàn)實(shí)出發(fā)，談一些看法。

　　2、背景和現(xiàn)狀

　　1)、給水凈化技術(shù)及其現(xiàn)狀
　　在日本，自來(lái)水事業(yè)從最初于橫浜市建設(shè)以來(lái)，已經(jīng)歷了100年以上?，F(xiàn)在依然是利用受人為污染影響少的江河水和地下水做水源。但是，其后由于都市化和工業(yè)化，使城市需水量增大，對(duì)應(yīng)這種狀況，一般是從建設(shè)水庫(kù)開(kāi)發(fā)的水資源中和從河流中下游中取水。現(xiàn)在是日本利用的水源，以地表水占?jí)旱箖?yōu)勢(shì)，地下水占極少比例（水庫(kù)和河流水占全部水源的69.5%），對(duì)地表水使用率高是日本自來(lái)水極大的特徵。其中水庫(kù)供應(yīng)原水水量占全部水源的36.3%，這部分水放流到下游供給原水水源。
　　所述以上情況，由于有一些河道承受降雨量過(guò)多，一般水流流速過(guò)大，所以在日本有多數(shù)河流河水濁度變動(dòng)大。因此在凈化處理上，采用不做處理僅是消毒或者采用慢濾處理占的比例有限，大部分都是采用快濾系統(tǒng)處理（快濾系統(tǒng)占75.9%）；除上述處理辦法，并無(wú)其他處理辦法。但最近為了去除異臭味和三鹵甲烷，已采用活性炭處理、臭氧處理、生物處理等辦法。這些深度處理目前都是大型水廠在應(yīng)用。今后在日本自來(lái)水廠無(wú)論大型的或小型的，受河流污染影響的，更會(huì)進(jìn)一步考慮應(yīng)用深度處理的重要性。
　　由于以上狀況，日本原生省提出了膜過(guò)濾技術(shù)為［膜利用型新凈水系統(tǒng)開(kāi)發(fā)研究(MAC21計(jì)劃)］，和［膜利用型新高度凈水技術(shù)開(kāi)發(fā)研究（高度處理MAC21）］。并于1991年至1996年間實(shí)施?；趯?shí)施成果，幾個(gè)小規(guī)模自來(lái)水公司的凈水廠，以去除濁度為目的，引入微濾(MF)和超濾(UF)作為凈水設(shè)施，并開(kāi)始投入正式運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　3、凈化技術(shù)的要求

　　1)、凈化技術(shù)的評(píng)價(jià)指標(biāo)
　　在凈化技術(shù)里，最重要的是首先尋求對(duì)原水中各類污染物質(zhì)的深度去除性能，并處理出有可信性和穩(wěn)定性的自來(lái)水。自來(lái)水原水的水質(zhì)條件由于水源關(guān)系經(jīng)常變化，且有時(shí)候受到突發(fā)污染事故的影響。原水污染到一定程度，就要提出澈底的處理辦法。現(xiàn)實(shí)情況是，自來(lái)水廠為了尋得有效的技術(shù)措施，可同時(shí)采用幾個(gè)處理辦法，以達(dá)到去除要求。處理設(shè)施不但簡(jiǎn)易、容易管理，且占地要少，當(dāng)前這個(gè)要求很重要。另外還要對(duì)所處環(huán)境方面加以考慮。資源及能量消耗也是考慮的大事之一。把這些條件并合到一起，最后以設(shè)施造價(jià)來(lái)綜合評(píng)估。
　　在日本，當(dāng)前于從事建設(shè)自來(lái)水設(shè)施的計(jì)劃和設(shè)計(jì)之時(shí)，欲得到的信息資料尚未達(dá)到充分公開(kāi)的地步。如果這些信息得到公開(kāi)，就可用上述的評(píng)價(jià)指標(biāo)，從事更公正和更客觀的評(píng)議。根據(jù)評(píng)議結(jié)果，精選到最佳的凈化技術(shù)。
　　2)、污染物質(zhì)和其去除技術(shù)
　　在凈化處理上，作為去除對(duì)象的污染物質(zhì)，基本是為達(dá)到自來(lái)水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和優(yōu)質(zhì)水質(zhì)項(xiàng)目、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目所要去除的污染物質(zhì)，和為達(dá)到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)所要去除的氧化處理付產(chǎn)物的前驅(qū)物質(zhì)。作為水處理凈化特徵之一是，要將在原水中含有低濃度的諸多污染物質(zhì)同時(shí)有效地除去。實(shí)際上有大半污染物質(zhì)沒(méi)有超出污染標(biāo)準(zhǔn)要求，然而同時(shí)還是有一些項(xiàng)目超出標(biāo)準(zhǔn)要求。原水水質(zhì)由于條件關(guān)系有很大變化，凈化處理不容易起到絕對(duì)有效的去除作用。
　　日本執(zhí)行的自來(lái)水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，眾所周知是參照WHO飲用水水質(zhì)導(dǎo)則而定的。此WHO導(dǎo)則不僅基本10年修訂1次，而且在其中年份可隨時(shí)評(píng)議修正。目前日本基于新的毒性情報(bào)，對(duì)亞硝酸氮、鈾、多環(huán)芳香族、碳化氫、各種農(nóng)藥等正開(kāi)始評(píng)議，以便進(jìn)一步對(duì)日本標(biāo)準(zhǔn)加以修正。
　　1996年6月琦玉縣越生鎮(zhèn)發(fā)生由隱孢子蟲(chóng)感染的集團(tuán)事故，如何凈化處理是自來(lái)水的一大課題，有關(guān)隱孢子蟲(chóng)等病原性病蟲(chóng)對(duì)人們健康起到多大風(fēng)險(xiǎn)的正確評(píng)價(jià)尚很困難，而且確立澈底的檢查方法也還沒(méi)有。因此在凈化處理上，認(rèn)為暫定濾出水濃度保持0.1底以下，可最大限度的保證安全。另外日本最近也特別集中注意于環(huán)境內(nèi)分泌擾亂物質(zhì)，認(rèn)為這也是自來(lái)水應(yīng)關(guān)心的一件大事。
　　表1所示自來(lái)水凈化技術(shù)為當(dāng)前一般采用。其中膜過(guò)濾具有的優(yōu)點(diǎn)于表2示出。期待今后普及此種技術(shù)時(shí)，更會(huì)在水處理技術(shù)上加以提高。例如，在配水過(guò)程上進(jìn)行膜過(guò)濾，由于膜過(guò)濾法的應(yīng)用，自來(lái)水系統(tǒng)會(huì)有重大變化的可能性。紫外線照射在日本還沒(méi)有引入，在歐洲已經(jīng)采用。在表1所列的處理技術(shù)以外，開(kāi)始出現(xiàn)的有應(yīng)用光觸媒反應(yīng)處理、電場(chǎng)處理、磁場(chǎng)處理、電磁照射、應(yīng)用酵素反應(yīng)處理等技術(shù)，通過(guò)今后技術(shù)開(kāi)發(fā)的進(jìn)展，它們以后會(huì)應(yīng)用于自來(lái)水凈化處理上。

　　注：通常處理方式系指快速過(guò)濾方式即凝聚、沉淀、砂濾方式
　　3)副產(chǎn)物減低
　　在凈化技術(shù)上不可忽略的一個(gè)情況是，凈化處理使用的藥劑和其藥劑中余留的不純物質(zhì)，及伴隨生成的付產(chǎn)物的問(wèn)題。這些問(wèn)題一般在凈化處理中幾乎都會(huì)發(fā)生。氧劑處理產(chǎn)生三鹵甲烷即為典型的一例。
　　一般使用凈化藥劑為，做凝聚劑的硫酸鋁和聚氯化鋁，做氧化劑和消毒劑的氯劑和次氯酸鈉，做PH調(diào)整劑的NaOH，做吸附劑的粉末活性炭等。少數(shù)使用的還有，做氧化劑的過(guò)錳酸鉀，做PH調(diào)整劑的Ca(OH)2等。另外，最近在對(duì)待隱孢子蟲(chóng)方面，為了更確切的使凝聚劑發(fā)生作用，采用了H2SO4做PH的調(diào)整劑，這些凈化藥劑有不同品質(zhì)規(guī)格規(guī)定，應(yīng)使藥劑合乎規(guī)格、使用合理，不會(huì)出現(xiàn)不純物的問(wèn)題。但是萬(wàn)一投加率設(shè)定不準(zhǔn)確，會(huì)對(duì)凈水水質(zhì)有影響，因此要求必須慎重操作，控制好投加率。在藥劑中鋁鹽有造成阿爾察默病的可能性應(yīng)該引起注意。日本凈化處理都用鋁化合物作為凝聚劑。如果不用該藥劑，就得實(shí)行大轉(zhuǎn)換。改用其他凝聚劑，也是一件不容易一時(shí)改變的問(wèn)題。
　　特別是，氯劑和臭氧等氧化劑反應(yīng)性高，投加量過(guò)大會(huì)產(chǎn)生影響人體健康的有害物質(zhì)，必須是最小劑量的投加率。最近對(duì)使用CIO2、H2O2、氨等新的氧化劑和消毒劑進(jìn)行了探討，這些藥劑美國(guó)已在應(yīng)用。另外，利用以光觸媒反應(yīng)的TiO2觸媒進(jìn)行氧化處理的技術(shù)，期待著能得到卓越的處理效果。多數(shù)水廠都有付產(chǎn)物和不純物的問(wèn)題，因此引入這些新技術(shù)之時(shí)，對(duì)其適用方面和適用條件明確其限制范圍是重要的。
　　從凈化處理的過(guò)程上看，以往多用氯劑等藥劑，這很明顯的與原水水質(zhì)惡化有密切關(guān)系。目前日本多數(shù)河道難以得到水質(zhì)良好的原水，到原水惡化到一定程度就不可避免的，要依賴凈水藥劑加以處理解決。但是，在這種情況下，非常必要極力少用藥劑，特別希望開(kāi)發(fā)能不用藥劑就能以解決的辦法。在此意圖下，膜過(guò)濾技術(shù)為今后具體解決的一個(gè)途徑。
　　4)、監(jiān)測(cè)、控制技術(shù)
　　凈化處理一定要根據(jù)處理方式，對(duì)水質(zhì)進(jìn)行適宜的監(jiān)測(cè)和控制。其中特別重要的儀器是計(jì)量設(shè)備和控制軟件。大型凈水廠采用這些設(shè)備在經(jīng)濟(jì)上沒(méi)有問(wèn)題，但小型凈水廠由于該類設(shè)備復(fù)雜、價(jià)格高昂，在經(jīng)濟(jì)上不好做到。從這種情況看，中小型水廠與其必須置備依賴性高的監(jiān)測(cè)、控制設(shè)備，莫如廣招人才來(lái)得重要。因此，他們應(yīng)充分考慮技術(shù)人才的開(kāi)發(fā)。
　　通常水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，根據(jù)凈化水廠規(guī)模大小，從現(xiàn)實(shí)要求而定?；颈O(jiān)測(cè)項(xiàng)目為：水溫、PH值和濁度。特別是凝聚劑投入量控制、消毒和氯劑處理的氯劑投入量控制和剩余氯劑濃度監(jiān)測(cè)等項(xiàng)目。前氯劑處理的場(chǎng)合，要監(jiān)測(cè)原水氨氮濃度和氯劑需求量。在臭氧處理的場(chǎng)合，要進(jìn)行對(duì)臭氯投加量的控制和剩余臭氧濃度的監(jiān)測(cè)。在這些項(xiàng)目之外，水位和流量的監(jiān)測(cè)和控制，當(dāng)然也是例行的項(xiàng)目。
　　目前在監(jiān)測(cè)和控制這一方面上，使凝聚劑和氯劑等藥劑投加控制技術(shù)有所提高。如果凝聚劑和氯劑簡(jiǎn)易自動(dòng)控制可靠性高，凈化技術(shù)會(huì)因而改進(jìn)。以量測(cè)隱孢子蟲(chóng)等原生蟲(chóng)類而考慮的微粒子檢測(cè)器提高精密性的技術(shù)也是重要的課題。另外，如果更多的考慮采用膜過(guò)濾技術(shù)，膜的自動(dòng)藥劑沖洗技術(shù)和漏泄測(cè)定技術(shù)會(huì)很快的開(kāi)發(fā)出來(lái)。
　　5)排水處理技術(shù)
　　考慮凈化處理之時(shí)，也要與凈水廠排水處理合并考慮。凈水廠排水的適當(dāng)處理，不僅只由考慮影響四周環(huán)境的觀點(diǎn)出發(fā)，且從水資源有效利用和從防止有著返送處理水的原水對(duì)凈化處理不良影響的觀點(diǎn)來(lái)看也是重要的。從現(xiàn)實(shí)情況看，達(dá)到產(chǎn)水量一定規(guī)模的凈水廠，一般將砂濾池的沖洗排水以及將沉淀池排泥進(jìn)行的固液分離水的這兩種上層清澄水回收利用。因而排水處理與凈水處理有著不可分離的關(guān)系。通過(guò)排水處理的水，進(jìn)而再進(jìn)行凈化處理是有可能的，它們的作用相互相成。
　　當(dāng)前，有代表性的排水處理方法是，采用重力濃縮且速續(xù)機(jī)械處理方法或陽(yáng)光曝曬方法進(jìn)行脫水。但是重力濃縮效率不佳的居多。最近提出的新的膜分離濃縮技術(shù)引起給水界注目。采用的膜分離技術(shù)能夠更澈底的進(jìn)行固液分離，它比之重力濃縮能得到更清澈的分離水，這種分離水回送到原水進(jìn)行凈化處理的影響擔(dān)憂少。即使排水有隱孢子蟲(chóng)，經(jīng)過(guò)膜分離后的水回送到原水，也幾乎都被除掉。
　　特別是，今后在凈化技術(shù)的發(fā)展上，凈水廠排水處理是要將固液分離的程度作為處理狀況的標(biāo)準(zhǔn)。目前污染的原水更需采用以上的方法。所觀察到膜過(guò)濾的例子，就是由于通過(guò)凈化處理，將原水中有害污染物質(zhì)，于排水處理中以高濃度濃縮而致。凈化處理去除如果盡可能做到澈底，那就是因?yàn)榕潘袧饪s作用得到的澈底。從而，今后在有關(guān)排水處理上，不單單的只為將固體物濃縮、分離，而且也為了尋求將排水中有害的污染物質(zhì)洽當(dāng)處理而進(jìn)行的技術(shù)開(kāi)發(fā)。

　　4、結(jié)語(yǔ)

　　對(duì)于自來(lái)水凈化技術(shù)來(lái)說(shuō)，當(dāng)前還不能考慮去除以造價(jià)為主要因素的各種條件的制約、但是這些制約條件限制了凈化技術(shù)的發(fā)展。因?yàn)檫€得注意自來(lái)水的安全性與可信性，更重要的還得從自來(lái)水本身上尋找改善設(shè)施的新技術(shù)。與其這樣做，還不如從新近出現(xiàn)的飛躍技術(shù)著眼，膜過(guò)濾就是一個(gè)很好的例子，它是自來(lái)水技術(shù)的一個(gè)突破，應(yīng)積極考慮應(yīng)用。