畅谈未来 | 崔福义:去伪存真,谈谈饮用水安全的假问题与真挑战
崔福义
本文根据嘉宾发言内容整理。
成就与矛盾:我们走到了哪一步?
过去二十多年,我国在饮用水安全领域投入了大量资金和人力。从“十五”期间的863水专项开始,到后续三个五年规划的国家水重大专项持续推进,我们取得了关键技术突破,完善了技术体系,并产生了大量成果。但是还有大量的问题需要研究解决。
当前,饮用水行业仍面临两大核心需求:水质安全与低碳节能。
低碳方面,清华大学的研究表明,城市供水与“双碳”目标密切相关——我国城市供水每立方米能耗约为0.29千瓦时,温室气体排放量达0.213千克二氧化碳当量(2011年数据)。未来,如何在保障水质的同时实现低碳运行,是行业必须回答的问题。
水质方面,一个值得关注的现象是,许多国际大都市如纽约、巴黎、伦敦,早在几十年前就实现了龙头水直饮,而我国至今没有一个城市公开承诺这一点。虽然很多城市都宣称水质达标,即达到国家生活饮用水卫生标准(GB5749)要求,但是为了实现“直饮”,各地还要推出“优质水”“高品质水”工程,甚至提高地方标准。这种矛盾背后,是标准执行不力?是管网输配环节的二次污染?还是公众认知与行业宣传的错位?
针对上述现象,需要思考其背后的挑战及解决方案。
十大核心问题:困惑与挑战
问题1:水质安全及评价
什么是安全饮用水?检出污染物是否等于不安全?随着检测技术进步,水中可检出物质从几百种增至数千种,是否意味着污染加剧?还是认知水平提升的结果?对此,我们需要了解,国际上普遍采用“相对安全”概念,没有绝对的安全;检出污染物与“不安全”之间的等号,也并非绝对。
问题2:《生活饮用水卫生标准》的管控节点?
现行国标管控的是龙头水,而非出厂水。但许多地方混淆了出厂水与龙头水的水质差别,甚至将出厂水与国标直接挂钩。在输送过程中,管网老化、二次供水设施等问题会导致水质在输送过程中下降。对此,近期住建部相关行业标准修订明确提出:出厂水水质必须优于国标,唯有如此,才能为管网输送留出安全余量。
问题3:现行《生活饮用水卫生标准》的科学性
部分城市自行提高地方标准,但提标依据何在?若国标已达到安全水平,为何还要提标?将地标个别指标提到严于国标,是否就提升了安全性水平?此外,必须区分“研究层面的安全”与“公众宣传的安全”,科学研究总要寻找问题、追求更好,面向公众则是依法依规进行宣传,若将两者混淆,只会制造恐慌。
问题4:正确的水质安全科普宣传
科普宣传需科学严谨。例如,硬度问题:商家渲染“水垢有害”,但钙镁实为人体所需元素;烧水壶结垢虽影响能耗及感官体验,却对健康无害,甚至可能缓解老年人缺钙问题。行业应引导公众理性认知,而非迁就错误观点。
问题5:水源水质问题
许多论文开篇即称“水源污染日益严重”,这既不客观也不负责。环境公报显示,我国七大流域水质整体改善。所谓“新污染物”,实为检测技术进步后的新认知,而非新出现的污染。例如,全氟化合物等痕量物质早已存在,只是过去无法检出、缺乏认识。
问题6:水源工程与应急供水问题
为应对突发污染等问题,许多城市斥巨资建设应急或备用水源。但突发污染是小概率事件,且应急系统启动复杂、能耗高昂,与“双碳”目标背道而驰。更务实的策略应是优化监测预警体系,而非不计代价的“热备”。
问题7:水处理工艺优化——全流程水处理工艺?
部分地区和项目推崇“全流程工艺”,将预处理、臭氧活性炭、膜技术等层层堆砌。这种“土豪式”工艺看似万无一失,却忽略了经济性与必要性。工艺优化应基于具体风险分析,而非盲目延长流程。
问题8:管网的水质保持如何做?
管网水质问题的现象在管网、根源在水厂。若出厂水缺乏化学稳定性与生物稳定性控制,管网再努力也无济于事。当前标准未纳入稳定性指标,导致水厂责任模糊。
问题9:低碳与节能——管网如何节能?
许多地区管网为降低漏损大量采用减压阀,但减压阀本身是耗能元件,并非节能良策。真正的节能需综合施策:优化管网布局、合理设计水流主流向、合理设置加压泵站等,适当使用减压阀。
问题10:智慧水务——任务目标是什么?
智慧化的前提是感知能力——没有精准数据,再先进的算法也是“盲人摸象”。当前业内普遍混淆信息化、数字化、智能化等概念的差别,个别企业热衷于信息化展示(如豪华大屏幕),却忽视生产核心过程的智能化——如水厂运行自动化、管网调控实时化等。智能化的前提是水质等参数在线实时检测,但是目前技术水平下,水质的在线检测项目不足标准的1/3,大量指标依赖人工检测;水质、水压、流量数据不完善,调控滞后。应当认清,智慧水务是手段工具,而非目标。
饮用水安全保障技术的难点问题
在技术层面,饮用水水质安全保障的难点可以梳理为三点:
一是非稳定工况。水质、水量时刻在变化(如原水浊度从数NTU骤增至上万NTU),水厂需要在非稳定工况的条件下来运行工艺,在动态中时刻满足用户的需求(质与量)。并且,工程上是大冗余设计,即按最不利条件、最大需求设计建造,按实际需要运行,通常难以实现最优工况。
二是复杂体系。天然水源水均为多种物质(杂质)共存的复杂体系:已经检出的污染物种类就多达数千种,传统常量物质与微量新污染物共存。水处理过程中还产生各种副产物、残留物。
三是痕量污染物。检测技术的进步,将一些污染物检出浓度从mg/L级提升至ng/L级,致嗅物质、高氯酸盐、全氟化合物等痕量污染物得到广泛关注。但在这个浓度上,检测都很困难,去除及在线监测就更加困难。
解决之路:多学科交叉融合与智能化
问题的解决,需要我们跳出传统思维模式,采用全新的解决方案。
宏观层面,必须突破传统供水技术的思维定式,在系统设计和运维管理中强化创新。面对变水量、大冗余的供水系统,以及水质波动剧烈的水质情况,根本出路在于多学科技术的交叉融合。传统供水技术需与现代科技深度结合——例如智能化调控、纳米材料、分子生物技术等,而非局限于单一技术。
以痕量污染物去除为例,当前行业面临显著矛盾:传统工艺(如氧化还原)针对毫克升级浓度污染物(以高锰酸盐指数表征)虽有效,但要同时去除一些浓度仅微克升甚至纳克升级的新污染物,需同步去除大量无害背景物质,能耗高、效率低,既不合理也不经济。
实操层面,供水系统的未来趋势必然是智能化。应构建基于智能化的饮用水低能耗安全保障系统,以自动感知、信息化(数字化)、智能化手段改变水厂运营模式。此外,还应重点关注选择性吸附或降解的技术及材料等。
饮用水安全既是技术问题,也是民生问题。直面矛盾、厘清乱象、科学施策,才能更好地应对挑战、赢得信任。上述思考及设想,供大家参考。
统稿 | 李艳茹
审核 | 许俊仪
统筹 | 未来新水务工作组