管道直饮分质供水工程可行性探讨

李复兴

　　随着人们生活水平的提高，保健意识增强，城市迈向国际化，人们对水质的要求越来越高。尽管我国大城市自来水水质近几年来通过技术改造有较大的提高，但目前一些自来水随着源水污染加重，超过水厂自身净化负荷及存在严重二次污染，使出厂合格的水经过输配管道、中间水箱，到达家庭时已成为不合格的龙头水。我们国力所限，还不能一下解决城市供水所存问题，因此产生了分质供水的想法和行动，也就是把仅占自来水5%的直接饮用水进行深层加工，通过管道直饮或瓶装形式分质供水，把与国际饮用水质接轨的健康水送入到家家户户，让大众逐渐饮上“安全水”、“方便水”、“放心水”。通过国内的部分示范工程证明分质供水符合我国国情，深受大众欢迎，大有发展趋势。

1 自来水的水质超标及二次污染引出分质供水的设想

　　我国的城市自来水事业，自1874年满清政府在旅顺口修建了龙眼泉地下水源供水设施开始，至今已有125年历史。长期以来，自来水作为城市人们饮用水对此从没有被怀疑过。自从1977年美国Bellar 和Rook首先发现水中含有三卤甲烷（THM），并证明了该物质对人体有致癌作用，再加上近几年国内水源污染加剧，例如中科院1996年发布的一份国情研究报告表明，全国532条流经城市的河流中，有436条受到不同程度的污染，七大江河流经的15个主要城市河段中，有13个河段水质受到污染，全国内陆河流符合《地面水环境质量标准》Ⅰ、Ⅱ类的河段仅为25%，48%属Ⅳ、Ⅴ类水质。水源污染速度远远大于自来水厂的处理能力。因此人们对习以为常的自来水的安全、健康提出种种疑问。
　　很多城市自来水厂，特别是北京、上海、广州等大城市自来水厂，近几年通过对自来水传统加工技术进行改造，再增加预处理和深度处理，自来水厂的水质有了长足的改善，刚出厂时已达到国家生活饮用水标准，但由于输配管道等二次污染的问题，到每个家庭水龙头出来的自来水的质量受到不同程度的污染。据统计，全国有76%的自来水厂所供应的自来水有些指标尚未达到国家标准。据报道全国饮水水质超标率及其顺序为：⑴ 总大肠菌群70.6%；⑵ 铁32.9%；⑶ 浊度30.4%；⑷ 锰29%；⑸ 耗氧量13.3%；⑹ 氟化物8.73%。
　　全国饮用超标饮水的人口比例见下表：

我国饮用超标饮水的人口比例　　　　　　　　　 表 1 指标 总大肠菌数 铁 耗氧量 总硬度 氟化物 硝酸盐氮 硫酸盐 标准 3个/L 0.3mg/L 3.0 mg/L 450 mg/L 1.0 mg/L 20 mg/L 250 mg/L 饮超标水人口（%） 76.1 32.2 16.7 11.4 7.9 3.6 3.5

　　自来水二次污染主要途径有两个：输配管网对水质的污染；输配管网系统中，中间水箱二次污染严重
1.1　 输配管网对水质的污染
　　从自来水厂出来的水,尽管经过各种处理，但仍存有一部分有机物和游离氯结合形成致癌前体物三卤甲烷，另一方面成为微生物再繁殖的培养基，重新繁殖的微生物常年在输配管道中形成生物膜，膜的老化与脱落引起用户水的嗅和味、色度的增加，并且这些管网上的微生物渐渐对消毒剂产生了抵抗力，不易被杀灭，更增加了终端自来水微生物的数量。国外在自来水管网表面残留和冲洗下来的颗粒沉淀物上已检出细菌种属达21种。
　　Allem等人发现在美国各个水厂的管网垢中，都有大量的球菌、杆菌、双螺旋菌和藻类，具有铁细菌特点的螺旋茎的盖氏铁柄杆菌属也大量出现在水样和管壁上。Ivagy和Olsson还发现管网的服务年限和细菌的密度之间有着某种关系。据估计，每增加10年服务期，管壁上异养菌的数量就增一个倍数。
　　美国的管网污染就有如此严重，可见我国输配管道，尤其是陈旧老化的管道的污垢微生物污染程度更为严重。我国一些自来水厂，有相当一部分检出了Ames试验呈阳性结果的物质。南方水中有机物污染程度均比北方高，因此南方城市输配管网的二次污染程度比北方更严重。据有关资料统计，我国管网水的水质比出厂时指标均有提高，如浊度、铁、锰、铜、细菌总数等，管网出水口比出厂分别增加了24.3%、21.83%、17.31%、33.64、26.41%，其中尤以细菌总数增加百分数最高。
1.2　 输配管网系统中，中间水箱二次污染严重
　　据上海全市统计，中间水箱有7万个，广州市中间水箱有1.1万多个，其他城市数量也不少。由于长期暴露空间，密封不严，管理不善，这些水箱里细菌、病毒、原生动物和藻类的繁殖污染水质。广州每年均有家庭自来水中发现红虫的报道，就是中间水箱引起。另外在个别中间水箱中发现死老鼠、死猫等，这些腐烂动物的尸体会增加水体的恶臭味和酸腥味。
　　对自来水二次污染的预防及去除成为目前国际、国内对于提高自来水水质关注的重点。我们目前推广的终端自来水的深度加工处理及分质供水方式是消除自来水二次污染的最有效的途径和方式。
　　自来水厂二次污染示意如下图：

　　我国饮用水水质标准是生活饮用水标准（1985年），其指标有35项，随着人民生活水平的提高，自我保健意识加强，对饮用水的水质提出了更高的要求。但是自来水厂供给水平和供应量之间存在矛盾（北京、广州等一些城市此矛盾已得到缓解）。为解决此矛盾，一方面加大对自来水厂技术改造的投资，另一方面对陈旧的输配管网进行更新。要知道，城镇供水工程是一个“取水––输水––净水––配水”的系统工程，工程量大，建设周期长，投资大，尤其长期以来把自来水视为社会公益事业，而不是商品，不少城市供水行业一直处于亏损状态。总之国家与多数自来水厂均不能大量、全方位投资改善供水设施。（每增加1 m³的日供水能力，国家需投资1200～1500元，新建一个日供水50万m³的水厂需3年时间）。
　　在国家、企业资金不足的情况下，是否避重就轻，先把自来水中5%左右用来直饮的水进行深度加工，使该部分饮用水水质直接与国际接轨，达到21世纪国际先进国家制定的水质标准，这种做法投资小，周转快，由小到大，逐渐普及，这就是分质供水方式今天在中国出现的背景。

2 分质供水的种类

　　从广义来讲，下述几种方式均或称为分质供水：

　　瓶装供水方式——近几年来发展很快，尤其上海成为全国瓶装水“大哥大”。例如上海正广和饮水有限公司日供水量为2万瓶（5加仑），上海延中集团日供水为8千瓶。全上海市有50万人饮用瓶装水，但瓶装水生产成本、运费、营销等费用高，售价是自来水的500倍以上，而且由于企业行为，质量难以控制。深圳1997年11月抽样检验，30多家瓶装水生产厂，只有8家合格。瓶装水必须通过饮水机才能达到直接饮用。如果说自来水存在二次污染，那么瓶装水就存在来自多次使用的塑料桶及饮水机带来的第三次污染。
　　净水器——据不完全统计，全国大小形状不一、进口与国产、内部滤材等不同品种和型号的净水器有70多种以上，总体上净水器本身存在第三次污染（自来水为第二次污染），故有“是净水器，还是脏水器”之争议。净水器逐渐失去消费者的欢迎和市场。
　　管道直饮分质供水是众多分质供水中最有发展前途的健康饮水工程，是一种新生事物，需要因地制宜通过试点，逐步摸索经验，不断完善。人可以一日无粮，但不能一日无水。洁净的水可以滋养心灵，肮脏的水则会窒息生命。没有水就没有科学和文明。它关乎着人类的命运，关乎着一个民族的素质。因此分质供水关系到每个人的切身利益。需要行业主管部门和各级政府给予支持和扶持。特别是此项工程涉及到城市规划、市政配套、卫生检疫、市场管理等方面，又直接关系到每个人身体健康，必须紧紧依靠政府，加强管理和规范。
　　因此我们期望各级政府站在跨世纪的高度来看待和支持这一新生事物，使这项新兴产业健康顺利的发展。

3 国内外分质供水含义的区别

　　分质供水方式在国外有着长期的应用历史。国外现有的分质供水系统，都是以可饮用系统作为城市主体供水系统，实行自来水供水系统，而另设管网系统用于低质水、中水或海水供冲洗卫生洁具、清洗车辆、园林绿化、浇洒道路及部分工业用水等，这种系统统称为非饮用水系统，通常是局部或区域性的，是主体供水系统的补充。设立非饮用水系统，显然是着眼于合理利用水资源及降低水处理费用。
　　美国供水工程办会（AWWA）下属分质供水分会于1983年提出《分质供水指南》，在指南中对可饮用水及非饮用水的术语给予明文规定。
　　可饮用水（Portable water）––––符合联邦政府水质标准，用于饮用、烹调与清洗的水；
　　非饮用水（Non-portable water）––––人们偶然消费而不至造成危害，用于非饮用用途的水，在家庭只用于冲洗卫生洁具。
　　在这方面，国内现有的分质供水系统，如上海桃浦工业用水系统、青岛城市污水回用系统、香港特别行政区的海水冲厕系统以及其他一些城市现有或批议中的城市或区域性分质供水系统，其形式和内容并无本质的区别。
　　目前国内提及的分质供水内容和形式，与上述国际上通用的分质供水概念（即主体饮用水系统与补充非饮用水系统的区别，我们现在提倡的分质供水，是指以自来水为原水，把自来水中生活饮用水和直接饮用水分开，即把自来水中5%左右的水另设管网，再进一步深加工净化处理，使水质达到洁净、健康的标准，直通每个家庭用户，达到直饮的目的。我们目前推行的分质供饮用水工程，也可称为“健康饮水工程”，在国际上无先例，是结合我国情况而创造的一种城镇供水方式。

4　 分质供水中的核心问题

　　分质供水工程中核心问题是把什么样的水送入家庭。今天无论是净水屋还是管道式；无论是瓶装水还是直饮水，首先是要将真正的优质水、放心水、健康水送到千家万户，做到既方便又健康。不能只讲经济效益不讲社会效益。我们决不能科学反被科学误，错把不健康的水当成优质水送到千家万户。
　　长久以来，无论科学研究、市政给水建设，还是企业、市场，消费者均把注意焦点放在给水上，而对需水注意较少，人类到底需要什么样的水，什么样的水有利于人体的健康，了解甚少，知之甚少，研究更为不足。因而在我们饮水行业中出现了一些误导。其误导主要表现在以下几个方面：
　　· 误把纯净水当成健康水；
　　· 误把医疗用水作为正常饮水；
　　· 误把心理产品当成生理产品；
　　· 误把饮料用水当成饮用水；
　　· 误把国外陈旧技术当成高科技产品；
　　· 误把水的物理活性当成生物活性；
　　· 误把辅助饮水当成饮水主流；
　　· 误把水“溶质”或“水溶剂”当成水溶液饮用。
　　产生上述误导主要原因：
　　· 重视广告诱导，轻视教育诱导；
　　· 重视产品开发，轻视科学理念；
　　· 远离水的自然属性，一味追求水的加减技术；
　　· 重视水的硬件技术开发，轻视水的软件技术的研究；
　　· 从知识结构方面，工程物理和生物医学脱节；
　　· 从研究角度，重视水的描述，轻视水的基础研究；
　　· 重视水的污染，轻视水的退化研究；
　　· 重视水的解渴功能，忽略水的生理及保健功能。
　　什么是健康水呢？国内外不少学者对其都进行了不同程度的探讨，也从不同的学术角度对健康水的含义给予了不同的见解和看法。本人于1993年在北京市一次营养学讨论会上，正式提出健康水要符合以下七点标准：
　　· 不含任何对人体有毒、有害及有异味的物质（尤其重视有机污染物）；
　　· 水的硬度适度，50～200（以碳酸钙计）为宜；
　　· 人体所需有矿物质含量适中（主要考虑人群普遍缺乏的常量元素）；
　　· pH值要呈微碱性（7.0～8.0）；
　　· 水中溶解氧及二氧化碳含量适度（水中深解氧≥6 mg/L）；
　　· 水分子团小（Hz数值表示）；
　　· 水的营养生理功能（如水的溶解力、渗透力、扩散力、乳化力、洗净力等）要强。
　　总而言之，人的饮水应该是没有污染的水，没有退化的水以及符合人体需要的水，即安全、卫生、自然和健康的水。

5 国内分质供水试点情况

5.1　 上海市
　　分质供水试点最早从上海开始。上海分别有2个公司进行分质供水试点。一个是由上海自来水公司为控股的上海管道纯净水有限股份公司，在新建小区推广管道分质供水。1997年3月22日，中国首条家庭净水管道在上海正式启用。管道纯净水一户一次初装费用为2000元，饮水价格为0.3元/L。当地房地产商对管道分质供水很感兴趣，把管道分质供水作为在建楼盘的新型配套设施。另一个是上海四方同济净水万众有限公司，从1996年起，在居民生活集中区试搞“净水屋”（又称老虎灶），通过瓶装水把净水送到各户。上述两家公司目的都是为了改善上海人民饮用水水质，区别于管道输水称为直线输水，桶装为“曲线”输水。
5.2　 无锡市
　　建设部中联集团公司首先在无锡搞净水屋分质供水工程示范点。1997年6月27日建设部李振东副部长出席了“城市居民优质饮用水示范工程无锡现场会”，并肯定了“净水屋”分质供水的形式。这些净水屋均在新村附近，生产工艺采用逆渗透膜处理技术生产纯净水。据了解，象这样的净水屋将在无锡建成40多家，总投资1000多万元，可让20多万市民受益，并力争使无锡市区的净水供应覆盖率达50%左右。预计中联公司将在江苏省的南京、苏州、南通等建成100个净水屋。
5.3　 深圳市
　　深圳自来水（集团）有限公司首先在深圳梅林一村搞管道直饮分质供水试点，总投资2000万元，据测算，四人一户的家庭，每人每天用水量按3～5 L计算，每月的饮水费每户平均100元至150元，平均水价为250元/m³。梅林一村管道直饮饮用水项目方案已通过专家论证。深圳自来水公司的一次民意调查表明，在收到的答卷中有64.6%的住户欢迎管道直饮水。
　　其它城市，如青岛、重庆、西安等，也开始上管道分质供水试点工程，分别取得效果，并在当地社会上收到良好的反映。

6 分质供水工程的管理及推广应注意事项

　　虽然国内有些城市已开展分质供水工程，并取得一些成绩和经验，但是多多少少存在一些问题。我认为在分质供水上注意以下问题：
6.1 因地制宜，通过试点，逐步推进
　　尽管此项目前途光明，方向正确，符合现代文明发展潮流，但还是一种新生事物，前无先例，在具体操作及运作时要结合各地实际情况，通过试点，摸索经验，不断完善，逐步推广，千万不能一哄而起，防止一股潮流，起得快，落得也快。
6.2 争取纳入城市供水行业中管理
　　因为供水生产与供应关系到老百姓的身体健康，供应水质出问题，马上会引起市民的反应。当今居民饮水主流还是自来水，将来依然还是。分质供水工程使自来水水质通过深化处理，更进一步提高和优化，所以说分质供水工程是自来水行业的一个补充和发展。城市自来水行业已纳入市政部门管理，同样分质供水也希望纳入政府有关部门统筹管理，而不能把分质供水看成局外事。
6.3 饮用水作为商品
　　国内长期以来受计划经济的影响，城市供水价格偏低，只有国外平均水价的1/8，从而影响了管道分质供水的推广和应用。
　　水资源价格的制定是对水资源进行市场经济管理的重要手段之一，是促进水资源合理利用的前提，是水资源供给的调节器。
　　今后，应当利用市场化、商品化机制来调节水价，按其质量的优劣，分质计算和使用。使用户对水资源的利用承担合理的经济责任，鼓励节水，对水资源进行开源节流，发挥更大的经济效益。只有合理地对优质水定价，才能促进管道分质供水的推广。
　　让水成为真正的商品流通市场，人们才会觉得水的珍贵。管道分质供水应纳入商品的范畴，进入市场。分质供水工程的推广中集资、筹建、管理、定价等均按市场规律办事。饮用水带有了商品的性质，但仍是含有公益性质，因此决定了水不能是暴利商品，价格应定的合理。但也不能把通过深化处理的直饮水与原来以工业及生活水为主体的自来水的价格相提并论。分质供水工程的推广也离不开资金，今后不能完全依靠国家投资，要靠企业资本的运作。中国水市场潜力很大，可以说是没有衰退期，欢迎广大企业家及投资商能把投资焦点放到水行业方面。从商业观点来看，投资水行业就如同投入发电厂、高速公路一样，其获利是一劳永逸的。但投资水行业同投资发电厂、高速公路项目相比，具有投资小、回报率高的优势。由于我国还是发展中国家，人们的消费水平远远低于发达国家，人们的收入水平还很低，因此管道分质供水工程还应从公益和社会效益为基准，饮水收费虽然应该高一些，还要适当考虑广大消费者的承受能力。
6.4 起点高标准
　　分质供水最终目的就是要使自来水提高档次，达到优质水、健康水标准。其水质上要和先进国家接轨，因此用来衡量饮水水质的标准要求高，应参考世界卫生组织（WHO）1993年公布的151项饮水水质标准，国外水质标准一般每隔3～5年修订1次。我们不能停留在以我国1985年制定的35项生活饮用水标准依据，过渡阶段可以以建设部提出的直管道饮水89项标准为准。我国近年来水源的污染速度比自来水的处理的能力快得多，有些地区或城市的自来水已不能生饮。管道分质供水工程从工艺、设备、管理和日常质量监控上要层层把关，只有这样才能保证产品质量的优质和稳定。
6.5 服务周到，加强供水系统维护和水质监控
　　本项目在具体操作上，可以象上海一样组成管道直饮分质供水有限公司，有当地自来水公司参股。大城市设总公司，下设分支管理中心。公司除常规业务部门外，还要设研究部、工程制造部、品管部以及服务部等。日常一定有专门的水系统维修人员、水质监控及化验人员。分质管道制水系统要做到自动控制，系统水处于流动状态，每隔3～7d反冲1次，每周进行1次水质化验，结果最好公布于众，使每个用户通过管道直饮分质供水工程的实施，能喝上便宜水、方便水、放心水及满意水。
6.6 加强科普宣传，引导大众科学饮水
　　提高大众的饮水保健意识，宣传优质供水的好处，提高大家这方面的意识和需求，只要有群众基础，有群众迫切需要，分质供水就好普及和推广。
6.7 在推广分质供水工程中，不能放松对自来水厂的技术改造
　　在推广分质供水时，决不能将自来水降低为一般用水的水平，更不能将自来水看成低品质水，因此不能因为有了分质供水的存在，就放松了自来水水质的改造。相反，随着水污染的加重及人们对水质的要求提高，对自来水厂的改造任务越来越重。从长远讲，自来水厂的技改是提高饮用水水质的根本，分质供水只是一个补充，二者之间的关系要弄清楚。不要忘了，水中有害物质对人健康的危害不单纯从饮用产生的。据国外报道水中有害物质被人体吸收的比例大致为：1/3由口腔摄入；1/3在洗漱和沐浴中由皮肤吸收；1/3在沐浴时由随水蒸汽经呼吸道吸收。此外生活中相当一部分清洗用水亦需合格的生活饮用水。自来水水质的提高又有助于分质供水中的饮用水品质的提高。
6.8 分质供水的技术完善
　　分质供水是一个系统工程，尚有许多技术问题有待解决。例如：
　　· 如何根据不同地区、不同原水水质而确定工程工艺、设备选型，以求全年水质达到稳定；
　　· 分质供水的二次污染的预防，重点是微生物、藻类；
　　· 分质供水管道输配技术及材料的选择；
　　· 整个工程中自动控制及产品质量的监控；
　　· 北方地区的保温和防冻；
　　· 分质管道供水技术经济的研究。