供水行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)與飲用水深度處理技術(shù)講解稿

1、一 供水行業(yè)經(jīng)歷了怎樣的發(fā)展歷程?十八屆三中全會(huì)以來，國(guó)有企業(yè)改革的力度和政府公共服務(wù)提升的力度，整個(gè)社會(huì)都有目共睹，其中PPP就是一個(gè)不可忽視的“推手”。整體上看，PPP在中國(guó)分為三個(gè)發(fā)展階段：（1）80年代發(fā)改委所主導(dǎo)的“6個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目建設(shè)”，其中就包括供水，排水設(shè)施。（2）從2003年-2015年，建設(shè)部推動(dòng)市政設(shè)施六項(xiàng)改革，是到目前為止整個(gè)市政基礎(chǔ)行業(yè)受影響最大的階段，直到今天為止，發(fā)改委談PPP仍然主要針對(duì)的還是市政基礎(chǔ)設(shè)施，而“市政”兩個(gè)字就代表了地方政府。（3）2013年以來，財(cái)政部發(fā)起了國(guó)家基本國(guó)策的PPP改革大潮，與之相應(yīng)，發(fā)改委也隨后從地方政府的財(cái)務(wù)控制上，同時(shí)推動(dòng)地方政

2、府在市政基礎(chǔ)設(shè)施投資方面進(jìn)行調(diào)整，這不僅在法規(guī)方面，而且金融機(jī)構(gòu)在基礎(chǔ)設(shè)施投資融資中也受到了影響。當(dāng)前，PPP在供水行業(yè)發(fā)展變化的源頭在十八屆三中全會(huì)，其決議中有關(guān)于資源配置市場(chǎng)化和國(guó)際定位的相關(guān)描述。如前文所述的（2）階段，雖然2007年，2008年，PPP在中國(guó)供水行業(yè)有所弱化，只有少數(shù)企業(yè)要上市，實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化，但是2013年以來，十八屆三中全會(huì)以后，國(guó)家在推動(dòng)公共服務(wù)的市場(chǎng)化過程中，或推動(dòng)地方政府的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)到公共服務(wù)的轉(zhuǎn)變時(shí)，供水行業(yè)的發(fā)展仍然受到很大的影響，雖然目前看來，供水行業(yè)還是以公益為主，但是在改革大潮中，或者未來十年，現(xiàn)在的看法還是有點(diǎn)保守了。目前財(cái)政部通過大數(shù)據(jù)建設(shè)，已經(jīng)積

3、累了9萬億項(xiàng)目，并且通過多次篩選和省級(jí)和國(guó)家級(jí)的示范性項(xiàng)目的評(píng)定，已經(jīng)獲得很大的一個(gè)數(shù)據(jù)，可估算，地方政府建設(shè)資金投資中間至少30%以上會(huì)在這個(gè)大數(shù)據(jù)庫中被追蹤，而且可能被大數(shù)據(jù)賦予各種融資的助力。什么是PPP?PPP的發(fā)展，為企業(yè)帶來了多項(xiàng)資金，也為金融機(jī)構(gòu)帶來了盈利，公共服務(wù)的資本成本降低了，有了盈利的條件，在供水領(lǐng)域，企業(yè)同樣獲益。總而言之，經(jīng)歷了三個(gè)階段：（1）幼年期，自來水公司成立的較早，但是很多事情還要找政府要錢，是報(bào)銷制，整個(gè)企業(yè)對(duì)員工的績(jī)效考核，對(duì)整個(gè)企業(yè)的戰(zhàn)略發(fā)展也沒有權(quán)利做很大的決定，還是需要依賴政府的補(bǔ)貼。（2）少年期，為了上市跟政府簽訂協(xié)議，跟政府有清晰的責(zé)權(quán)約定，有服

4、務(wù)的邊界，有價(jià)格的補(bǔ)償機(jī)制和明確的價(jià)格體系，并且有了資金的融資體系。走到少年之后并沒有完全得到發(fā)展機(jī)會(huì)，發(fā)展機(jī)會(huì)必須來自混合所有制。（3）青年期，走混合制發(fā)展路線，企業(yè)可以上市，從一個(gè)供水公司擴(kuò)張，上市之后與政府之間有相對(duì)獨(dú)立的決策權(quán)，同時(shí)公司自身的智力結(jié)構(gòu)日趨完善，意義重大，而且也改變了整個(gè)行業(yè)的格局。二 企業(yè)成長(zhǎng)與市場(chǎng)發(fā)展是怎樣的關(guān)系?從圖1中可以看出，在2006到2015年間，生產(chǎn)供水能力也伴隨著城市的建設(shè)也節(jié)節(jié)提高，人們對(duì)水有了更多的消費(fèi)需求，用水量不斷提高。城鎮(zhèn)公共供水設(shè)施負(fù)荷率？圖2，3中可見城鎮(zhèn)公共供水設(shè)施負(fù)荷率在不斷提高，58%的負(fù)荷率其實(shí)帶來的是供水行業(yè)的資產(chǎn)負(fù)債表，該問題在

5、不同地區(qū)差別較大。在東部供水負(fù)荷率達(dá)到了60.5%，西部相對(duì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)只有53.5%，為什么？因?yàn)橹袊?guó)西部地區(qū)，由于受老模式影響更容易產(chǎn)生一個(gè)過量的現(xiàn)象。在城市化建設(shè)中，人口從西部流動(dòng)到東部，這一原因也導(dǎo)致了東部供水好于西部的情況。圖4 城鎮(zhèn)公共供水總量與漏損水量。供水漏損總量是在逐年攀升，但值得注意的是這里的漏損量還包括了一部分供水但未計(jì)量的部分，不全為漏失的水量。圖5 城鎮(zhèn)管網(wǎng)漏損率綜合來看，國(guó)際上的單位管長(zhǎng)漏損率都要好于中國(guó)，雖然這兩年國(guó)內(nèi)的情況有些許波動(dòng)，但是基本上沒有得到有效的下降，當(dāng)前國(guó)家也一直在推動(dòng)這一情況的好轉(zhuǎn)為什么現(xiàn)在注重管網(wǎng)漏損率?據(jù)統(tǒng)計(jì)，整個(gè)中國(guó)的淡水資源總量是28000

6、億立方米，全國(guó)每年缺水大約400億立方，而城鎮(zhèn)漏損量約為87億立方，占到整體損失的20%，因此大幅度降低漏損量確實(shí)是供水企業(yè)的責(zé)任，也是供水企業(yè)發(fā)展的契機(jī)。（引出后面所提到的智慧水務(wù)話題）什么是智慧水務(wù)？智慧水務(wù)：通過數(shù)據(jù)采集終端、無線網(wǎng)絡(luò)、水質(zhì)水壓表等在線監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)時(shí)感知城市供排水系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并同地理信息GIS緊密結(jié)合，采用可視化的方式有機(jī)整合水務(wù)管理部門與供排水設(shè)施，形成“城市水務(wù)物聯(lián)網(wǎng)”并可將海量水務(wù)信息進(jìn)行及時(shí)分析與處理，做出相應(yīng)的處理結(jié)果輔助決策建議，以更加精細(xì)和動(dòng)態(tài)的方式管理水務(wù)系統(tǒng)的整個(gè)生產(chǎn)、管理和服務(wù)流程，從而達(dá)到智慧的狀態(tài)。案例：深圳水務(wù)集團(tuán)在智慧水務(wù)上的應(yīng)用（1） 飲用

7、水安全保障預(yù)警系統(tǒng)主要功能：采用生物監(jiān)測(cè)技術(shù)，水質(zhì)一旦發(fā)生異常，系統(tǒng)可自動(dòng)將異常信息發(fā)送給相關(guān)人員。（2） 應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)主要功能：實(shí)時(shí)將爆管搶修，路面塌陷，路面水淹等突發(fā)事故現(xiàn)場(chǎng)以視屏的方式發(fā)到指揮調(diào)度中心。（3） 消防栓智能監(jiān)控系統(tǒng)主要功能：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)消火栓偷水，漏水，無水，水壓異常，被撞，被盜等多種異常情況。（4）排水井蓋智能監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)主要功能：直觀顯示易淹易澇點(diǎn)位置，實(shí)時(shí)采集和傳輸?shù)叵滤恍畔?，?duì)于水位異常及時(shí)報(bào)警。（5） 管網(wǎng)維護(hù)系統(tǒng)主要功能：利用智能終端實(shí)時(shí)掌握一線人員的位置和歷史軌跡；及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，處理，解決問題，信息透明對(duì)稱。（6） 智能水表管理系統(tǒng)主要功能：基于NB-IO

8、T窄帶物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程抄表及數(shù)據(jù)分析，監(jiān)控；通過移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)抄表，工單，查違等功能。（7） 水質(zhì)信息管理系統(tǒng)（LIMS）主要功能：實(shí)現(xiàn)了水質(zhì)檢測(cè)工作流程化，辦公無紙化。（8） 數(shù)據(jù)中心主要功能：數(shù)據(jù)中心是水務(wù)企業(yè)的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫；對(duì)生產(chǎn)，管網(wǎng)，客服等分散數(shù)據(jù)集中管理，數(shù)據(jù)抽取，清洗；對(duì)數(shù)據(jù)挖掘和分析。大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的開發(fā)來指導(dǎo)企業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展。第二章 飲用水深度處理技術(shù)一 為什么采用飲用水深度處理技術(shù) 我國(guó)2015年環(huán)境公報(bào)長(zhǎng)江流域水質(zhì)一覽飲用水生活衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展飲用水的水質(zhì)直接影響到人類的身心健康，如果水質(zhì)達(dá)標(biāo)或良好，水就能正常參與人體的一切新陳代謝活動(dòng)，人體從而就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)有的一切生理生化效應(yīng)。反之，飲用了

9、受污染的水，人體就會(huì)產(chǎn)生各種疾病。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，我們對(duì)飲用水質(zhì)的要求也越來越高，同時(shí)由于現(xiàn)代監(jiān)測(cè)分析技術(shù)水平和監(jiān)測(cè)能力也在不斷增強(qiáng)，使原來我們未能分辨的有害物質(zhì)逐漸被檢測(cè)出來。為此，生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容和限值在不斷進(jìn)行修改，完善和提高。2006年，國(guó)家新頒布了飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB5749-2006），其在檢測(cè)指標(biāo)和限值上的嚴(yán)格程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB5749-1985），檢測(cè)項(xiàng)目由35項(xiàng)增至106項(xiàng)，增加了71項(xiàng)，新增指標(biāo)主要是針對(duì)由工業(yè)化帶來的有機(jī)污染物等有害物質(zhì)。其中微生物學(xué)指標(biāo)由2項(xiàng)增至6項(xiàng)；飲用水消毒劑由1項(xiàng)增至4項(xiàng)；毒理學(xué)

10、指標(biāo)中無機(jī)化合物由10項(xiàng)增至22項(xiàng)，同時(shí)還修訂了砷，鉛，鎘，硝酸鹽，四氯化碳等限值；有機(jī)化合物指標(biāo)由5項(xiàng)增至53項(xiàng)；感官性狀和一般理化指標(biāo)則有5項(xiàng)增至21項(xiàng)，并修訂了濁度限值。總體來看，新修訂的標(biāo)準(zhǔn)具有以下三個(gè)特點(diǎn)：（1） 加強(qiáng)了對(duì)水中有機(jī)物，微生物和水質(zhì)消毒等方面的要求。（2） 統(tǒng)一了城鎮(zhèn)和農(nóng)村飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。在此之前，我國(guó)農(nóng)村遵照的是農(nóng)村實(shí)施（生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)）準(zhǔn)則，此次將城鎮(zhèn)和農(nóng)村衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了統(tǒng)一。（3） 實(shí)現(xiàn)了與國(guó)際的接軌。在新標(biāo)準(zhǔn)中，水質(zhì)檢測(cè)項(xiàng)目的選擇和指標(biāo)限值的最終確定都充分考慮了我國(guó)的具體國(guó)情，同時(shí)也參考了世界衛(wèi)生組織的飲用水水質(zhì)準(zhǔn)則。指標(biāo)限值更加嚴(yán)格，與發(fā)達(dá)國(guó)家的飲用水標(biāo)準(zhǔn)

11、更具可比性。飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)是水處理行業(yè)的方向標(biāo)，新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)我國(guó)現(xiàn)有的水處理技術(shù)和水處理工藝提出了巨大的挑戰(zhàn)，同時(shí)也極大地的促進(jìn)了飲用水處理技術(shù)和深度處理工藝的發(fā)展。二 常規(guī)處理工藝局限性飲用水常規(guī)處理工藝包含混凝，沉淀，過濾和消毒幾部分。這種傳統(tǒng)水處理工藝適用于未受有機(jī)物質(zhì)污染的水源，主要以去除水中濁度，色度和病原微生物為主，并以出水濁度，色度和細(xì)菌總數(shù)為主控指標(biāo)。當(dāng)水源水質(zhì)較好時(shí)，飲用水常規(guī)工藝可以獲得安全合格的飲用水，當(dāng)水源水質(zhì)變差，其出水的水質(zhì)難以保證。同時(shí)常規(guī)處理工藝對(duì)水中有機(jī)物，尤其是溶解性有機(jī)物的去除能力較差，而且水中大分子有機(jī)物在水中呈線性結(jié)構(gòu)，易形成分子聚集體，同時(shí)有機(jī)物會(huì)媳婦在

12、膠體表面，使膠體聚集穩(wěn)定性強(qiáng)，難于去除，最終導(dǎo)致其出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)。受污染原水中的有機(jī)物質(zhì)通過常規(guī)工藝處理后，智能去除20%-30%，以增加混凝劑投加量的方法來改善處理效果，不僅增加處理成本，而且會(huì)增加水中混凝劑金屬離子濃度，存在超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，常規(guī)處理對(duì)于原水中氨氮的去除能力十分有限，通過折點(diǎn)加氯去除會(huì)消耗大量的氯，進(jìn)而極大增加消毒副產(chǎn)物超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)。因此在水源水受到有機(jī)物，氨氮污染的情況下，常規(guī)水處理工藝受到很大的局限性，其出水無法滿足公眾對(duì)水質(zhì)的要求，因此研究與開發(fā)飲用水深度處理新工藝非常的必要。三 飲用水深度處理工藝有哪些?臭氧-活性炭工藝技術(shù)：O3與活性炭聯(lián)合使用,可收到良好的效果。在

13、水處理中使用活性炭,能有效地去除小分子有機(jī)物,但對(duì)大分子有機(jī)物的去除則很有限.如果水中大分子有機(jī)物含量較多,會(huì)使活性炭的吸附表面加速飽和而得不到充分利用,縮短使用周期.若進(jìn)水先經(jīng)O3氧化,使水中大分子有機(jī)物分解為小分子狀態(tài),就會(huì)提高有機(jī)物進(jìn)入活性炭微孔內(nèi)部的可能性,充分利用活性炭的吸附表面,延長(zhǎng)其使用周期。同時(shí),后續(xù)的活性炭又能吸附O3氧化過程中產(chǎn)生的大量中間產(chǎn)物,包括O3無法去除的三氯甲烷及其前驅(qū)物,保證了最后出水的化學(xué)穩(wěn)定性。臭氧-活性炭工藝發(fā)展歷程：1961年，德國(guó)慕尼黑第一次使用臭氧活性炭聯(lián)用技術(shù)，隨后該項(xiàng)技術(shù)被先進(jìn)發(fā)達(dá)國(guó)家廣泛應(yīng)用于飲用水的深度處理工藝中，并取得良好的凈化效果，現(xiàn)今由

14、于該工藝除污的高效性，已成為當(dāng)今各國(guó)飲用水深度處理的主流工藝，研究表明，該工藝對(duì)總有機(jī)碳（TOC）的去除率為30%-70%，氨氮的去除率約為70%-90%，同時(shí)其對(duì)嗅味也有良好的去除效果。根據(jù)該工藝的實(shí)際運(yùn)行情況，總結(jié)臭氧-活性炭工藝具有以下幾個(gè)方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：（1） 能更加有效的去除溶解性有機(jī)物；（2） O3可以提高生物活性炭的吸附容量，延長(zhǎng)活性炭的使用壽命；（3） 氨氮通過生物轉(zhuǎn)化的方式得以去除，取代了折點(diǎn)加氯法去除氨氮，避免大量有機(jī)氯化物形成；（4） O3總投加量比單獨(dú)使用要少，比單一使用O3或活性炭費(fèi)用低且效果好；（5） 處理后的水質(zhì)可全面提高，而且出水水質(zhì)穩(wěn)定，運(yùn)行管理方便，只需投加

15、少量消毒殺菌劑就可保證整個(gè)配水系統(tǒng)的全面衛(wèi)生及生物安全性。膜分離技術(shù)：膜分離技術(shù)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的深度處理技術(shù)，該工藝的基本原理是：利用原水中的水分子具有透過分離膜的能力，而溶質(zhì)或其他雜質(zhì)不能透過分離膜，在外力的作用下對(duì)原水進(jìn)行分離，獲得純凈的水，從而達(dá)到提高水質(zhì)的目的。與常規(guī)工藝相比，膜分離技術(shù)具有投加量少甚至不投，占地面積小，投資少，節(jié)能，處理效率高，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。膜分離技術(shù)分類：微濾(MF)：微濾是一種壓力驅(qū)動(dòng)的精密過濾技術(shù)，它的孔徑范圍一般為0.05-5m，操作壓力一般小于0.3Mpa,典型操作壓力為0.07-0.2Mpa,可以去除微米級(jí)的水中雜質(zhì)。多用于生產(chǎn)高純水的

16、終端處理或超濾，納濾的預(yù)處理設(shè)施。超濾（UF）：同樣是以壓力為驅(qū)動(dòng)力，利用膜的高精度截留性能進(jìn)行固液分離或使不同分子量物質(zhì)分級(jí)。超濾是一種能同時(shí)進(jìn)行的濃縮和分離大分子和膠體物質(zhì)的技術(shù)。其濾膜孔徑為5nm-0.1m，操作壓力為0.1-0.5Mpa,可以去除細(xì)菌，病毒和其他微生物。納濾（NF）：納濾是介于反滲透和超濾之間。納濾所需的操作壓力要比反滲透低的多，因此可比反滲透節(jié)約能耗40%-50%，納濾出水在有效保留水中對(duì)人體有益的某些小分子物質(zhì)的同時(shí)，還能有效去除天然有機(jī)物。反滲透（RO）：反滲透膜孔徑僅10-11-10-10m,操作壓力為1-10Mpa，能耗大，由于良好的截留性能將大多數(shù)無機(jī)離子（

17、包括對(duì)人體有益的礦物質(zhì)）從水中去除，包括各種懸浮物，膠體，溶解性有機(jī)物，無機(jī)鹽，細(xì)菌，微生物等。該工藝師以壓力為推動(dòng)力，利用反滲透膜智能透過水而不能透過溶質(zhì)的選擇透過性的一種飲用水凈化技術(shù)。但是反滲透膜分離技術(shù)在有效去除水中各種污染物的同時(shí)也將對(duì)人體有益的微量元素和礦物質(zhì)去除了，長(zhǎng)期飲用這種水會(huì)引起人體新的“營(yíng)養(yǎng)”不平衡。因此經(jīng)反滲透處理的水必須再礦化，才能滿足人體的需求。因此綜上所述，微濾膜和超濾膜是低壓驅(qū)動(dòng)膜，能有效去除水中的顆粒物，濁度，細(xì)菌和胞囊，但對(duì)有機(jī)物的去除能力較低，因此給水處理中，必須與其他工藝相結(jié)合，才能保證出水水質(zhì)。納濾與反滲透法則能去除更廣泛的給水污染物，如消毒副產(chǎn)物，合成有機(jī)物等，但反滲透膜分離技術(shù)在有效去除水中各種污染物的同時(shí)，也將對(duì)人體有益的微量元素和礦質(zhì)元素去除了，長(zhǎng)期飲用這種水會(huì)引起人體營(yíng)養(yǎng)不平衡。超聲空化技術(shù)：頻率在15kHz以上的超聲波輻射溶液所引起的化學(xué)變化。超聲空化是指水中的微小泡核在超聲波的作用下被激化，表現(xiàn)為泡核的振蕩，生長(zhǎng)，收縮及崩潰等一系列動(dòng)力學(xué)過程。超聲空化技術(shù)就是利用聲解，將水中有機(jī)物轉(zhuǎn)化為CO2，H2O，無機(jī)離子和有機(jī)酸等成分。該技術(shù)具有污染小或無污染及設(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還伴有殺菌消毒功效，是一種很有潛力的深度處理技術(shù)。現(xiàn)階段該技術(shù)主要用于小水量的處理研究，尚處于基礎(chǔ)研究階段。光氧化技術(shù) 光