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关注:国内龙头水直接生饮面对的问题与对策

时间:2019-07-17 11:10:18 来源:给水排水 作者:解跃峰等

前言  

随着《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)的实施,我国饮用水水质不断提高,但仍不能确保龙头水水质达到直接生饮水平。目前大多数民众在使用龙头水时仍保留“煮沸”的习惯,少数居民则在终端加装净水器等处理设施或直接选择购买桶装水。“煮沸”消毒造成了大量能源和资源的浪费。而在美国等发达国家,在水质保障技术领域拥有更完善的理论基础和更多的实践经验,其居民龙头出水达到直接生饮水平。目前限制我国龙头水直接生饮的最大因素为微生物问题。相比之下,美国在饮水微生物标准方面更加严格和完善,并建立了以滤后水浊度为净水工艺对微生物去除效果的日常评价指标、以CT值为微生物灭活(消毒)效果的判定依据、以管网内消毒剂余量为管网生物稳定性衡量标准的饮水微生物风险控制体系,还建立了完善的饮水微生物超标时的整套应对措施。本文通过对比中美两国水质微生物标准,结合美国龙头水微生物指标控制方面的法规和实践,深究其在地表水水源龙头水水质安全保障领域的优势,探求在我国的实现途径,以推进我国龙头水直饮进程。

1 中美两国饮用水微生物标准的对比

中国《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)中水质指标共有106项,包括微生物指标6项,从数量上看,这和美国联邦环保局(EPA)饮用水水质标准类似(共102项,包括微生物指标8项)。

表1为中美饮用水微生物指标及相关消毒标准对比。由表1可见,中国几个微生物指标均为限值,例如,贾第鞭毛虫和隐孢子虫在饮用水中的浓度都需<1个/10 L。而美国的微生物指标大多为处理技术(treatment techniques,TT)指标,即通过处理技术上的要求来保证微生物安全。例如,对于贾第鞭毛虫,美国联邦环保局规定其在净水工艺中的总去除率需大于3 log(即99.9%)。而对于隐孢子虫,需根据水源水中的隐孢子虫浓度,提出去除率要求。例如,当水源水中的隐孢子虫浓度为0.75~10个/10 L(第2类)时,要求净水工艺的总去除率大于4 log,即出厂水中隐孢子虫浓度值不得超过0.001个/10 L。浊度方面,我国要求将龙头水浊度控制在1 NTU以下,而在美国,为了确保微生物去除效率,要求滤后水所有检测值低于1 NTU,且每个月内95%以上的浊度检测值需低于0.3 NTU。我国对病毒的去除没有要求,但美国要求净水工艺对病毒的去除率大于4 log(即99.99%)。由此可知,在浊度、“两虫”和病毒等微生物指标上,美国联邦标准更为严苛。

我国规定龙头水中不得检出总大肠杆菌及耐热大肠杆菌(也即粪大肠杆菌)和埃希氏大肠杆菌。在美国,可以允许龙头水中检出总大肠杆菌。这是由于总大肠杆菌被检出,并不意味着水中含有致病微生物。但美国联邦标准要求每个月内总大肠杆菌的检测阳性率需小于5%。同时要求,当总大肠杆菌检测的阳性检测率大于等于5%时,需再次取样检测,若粪大肠杆菌检测为阳性,则表示水质不达标;在两项大肠杆菌指标上,美国联邦标准看似较为宽松,但却是以控制致病微生物风险为前提。

2 美国在饮水微生物风险控制方面的经验  

饮用水微生物风险的控制需体现在净水工艺、水厂消毒、管网消毒剂余量维持等全过程。微生物既需要通过混凝/沉淀/过滤等物理方式去除,也需要通过化学氧化和消毒等化学方式进行灭活,这也正是多级屏障理念(multi-barrier concept)的体现。此外还需维持管网消毒剂余量以提高管网水的生物稳定性和降低由于倒流(backflow)造成的微生物风险。

2.1 以滤后水浊度为净水工艺微生物去除效果的评价指标

在美国饮用水标准中,浊度被列为微生物指标。在很大程度上浊度是“两虫”、耐热大肠杆菌和病毒等致病微生物的替代性指标。这是由于造成浊度的颗粒物在一定程度能代表水中微生物的多寡。此外,水的浊度还影响消毒效果:在相同条件下,浊度越低,消毒效果越好。更为重要的是,由于微生物(特别是“两虫”)检测的复杂性,误差大、时效性差,难以及时准确地表征净水工艺对微生物的去除效果。以浊度作为微生物替代指标,具有检测方法简单、快速、准确等优点,可方便监测净水工艺对微生物的去除效果、对工艺运行进行诊断并对工艺运行参数进行及时调整。

美国要求地表水厂需对每一格滤池的浊度进行连续监测(定义为检测频次不低于1次/15 min)。全部滤格滤后水混合水的检测频率则不应低于1次/4 h。标准中规定的1 NTU和0.3 NTU对应的是滤后水混合水;95%达标率对应的采样周期为1个月。在此种控制模式下,必须将不能满足标准的初滤水排出系统。一方面保证了较高的供水水质,减少了初滤水对清水池的污染;另一方面,运行人员根据混凝、沉淀、过滤(特别是单个滤池)等各工段出水浊度,判断该工段运行效果,及时调整运行参数,使每个工段保持高效率运行。

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