饮用水安全保障：问题与挑战
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《生态毒理学报》，2011，2：207-214
二.面临的问题
2.1 水源水质的复杂性
部分污染物：低浓度（ ng/L），高影响，高危害
净配水过程的众多副产物 （消毒或氧化）、水处理 化学品残留物（残余铝等 ），许多具有健康影响； 生物泄露、生物安全性问 题。
广州市流溪河6种内分泌干扰素枯 水、平峰和丰水期检出情况
——未来智慧水务如何智慧？
二.面临的问题
2.4 水质安全评价
什么是安全饮用水？什么是健康饮用水？应该从哪些方面予以评价？
有污染物检出就不安全？ 绝对安全与相对安全？
安全饮用水、健康饮用水、优质饮用水？什么关系？
水质安全如何评价？单项指标和综合指标？综合毒性问题。 ——水质安全的认识亟需统一，业内的共识
十二五 深化完善技术体系
1.基本解决影响饮用水安全的技术难题 2.技术和产品整体达到国际先进水平 3.系统集成饮用水安全保障技术体系 4.实现技术体系的规模化应用示范
4
十三五 技术体系的推广应用
一.技术现状
• 饮用水安全保障技术体系框架 饮用水安全保障技术体系
“从源头到龙头 ”全流程 工程技术体系
饮用水安全保障：问题与挑战
Dept. of Environ. Sci. & Eng.
Tsinghua University
报告内容
一.技术现状 二.面临的问题 三.亟需发展的技术 四.可能的技术突破
一.技术现状
• 饮用水安全保障技术研究 的主要成就——水专项为 代表的成果
自“十一五” 以来，水专项饮 用水主题，共设置共17个项目，95 个课题。旨在通过关键技术研发、 技术集成创新和应用示范，建立系 列化、规范化和标准化的饮用水安
突发污染特点
不确定性 小概率事件 应急策略 水源备用？ 水厂设施备用？ 综合调控？ 不计代价？
二.面临的问题
中国问题——两头问题严重
源头：水源水质 污染 多变 特殊水质 突发污染
二.面临的问题
2.3 检测技术的困境
检测限的限制：水中污染物种类多，很多为未知化学品，很多物质浓度极低
——痕量物质的检测受限，认知水平限制了对水质安全的认识 ——随着认知能力的提高，能否发现水中更多的物质及其对水质安全的影响？
在线检测技术的匮乏：目前能够实现在线检测的饮用水相关指标极为有限（浊度、pH 、氨氮等）（相比上千种污染物、上百种标准内物质），且精度不高
全保障技术体系。
饮用水安全保障多级屏障技术 “从源头到龙头”的全过程监管技术
一.技术现状
• 水专项实施情况
1.典型城市共性技术突破与应用示范 2.重点地区关键技术集成与综合示范 3.典型村镇适用技术筛选与应用示范 4.初步建立安全保障技术体系技术体系
十一五 关键共性技术突破
1.逐步完善饮用水安全保障技术体系 2.实现综合示范区龙头水达标 3.共性技术持续提升成熟度 4.提升关键材料设备产业化水平
水源水均为多种物质（杂 质）共存的复杂体系：
华北地区净水厂出厂水中多环芳烃浓度
污染物种类繁多（已 经检出数千种）
污染物浓度从常量（ mg/L级）到痕量（ μg/L-ng/L级），给 检测和去除带来了新 挑战
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
全国水体风险污染物定性筛选结果显示 ： 所有取 样点 共定性检出 化合物 30003500种，具有潜在生态风险的约258种， 约88%为风险尚不明确。
北京官厅水库检出的嗅壬味基酚物( 4-N质P)
辛基酚( 4-t-OP) 双酚A( BPA) 三氯生( TCS) 雌酮( E1) 雌二醇( E2)
《生态毒理学报》，2013，6：981-992
臭氧化副产物溴酸盐的生成
在饮用水中曾检测 到超过500种的卤代 消毒副产物，包括 已知的总三卤甲烷 、卤乙酸等；还有 大于60%为未知物质
问题都解决了？ 技术完美了？
二.面临的问题
技术进步与现实——巨大的反差
饮用水安全的基本问题：龙头水可以直饮吗？ 和发达国家比的差距是什么？缺自信？ 业内明确吗？ 老百姓怎么办？ 谁来回答？ ——饮用水安全保障技术发展任重而道远
✓中国问题——中国特色解决方案
二.面临的问题
2.1 水源水质的复杂性
水质因素到 底对人体健 康有多大贡 献(如微量元 素)或多大不 良影响(如抗 生素)？
二.面临的问题
2.4 水质安全评价
水质标准问题
(1) 中国地域广阔，标准的普适性？ (2) 单项指标与综合指标？ (3) 标准制定的科学性？ (4)现行的生活饮用水卫生标准是不是安全饮用 水标准？达标的水是否可以直饮？ （5）即将颁布的生活饮用水卫生标准是不是安 全饮用水标准？达标的水是否可以直饮？
~20世纪末
~21世纪初
技术支撑？
二.面临的问题
2.6 保障水量安全的供水系统问题——不稳定工况
适应用水水量变化——系统具 有“大电容”特性：迟滞效应
对管网系统运行的影响？
——水质安全、水量安全 ——能耗问题、漏损问题
智慧运行的挑战！智慧水务？
二.面临的问题
2.7 应急供水问题
最常见：突发污染情况下的应急供水
二.面临的问题
2.2 变化的随机性
水质变化幅度大，对水厂运行 产生影响：
高 浊 （ 上 万 NTU 、 泥 沙 浓 度 以 kg/m3计）和低浊（几个NTU）
高藻期（亿个藻细胞/L）和低藻 期
常温和低温（近0℃）
用水量变化幅度大：
日变化、时变化、秒变化 用水不均匀性，管网中水龄长带
来的水质问题；流速变化：停滞 和冲刷带来的水质问题。
二.面临的问题
2.5 保障水质安全的水处理技术与工艺问题
针对上述问题，水处理系统：
(1)如何在水中大量各种杂质中， 选择性高效去除影响水质安全的 微、痕量物质？
(2)大幅度变工况系统——如何及 时调控，适应原水水质变化？
1.
2.
3.
解决生物安全问题 解决化学安全问题； 解决生物安全问题
~20世纪中叶
“从中央到地方 ”多层级 监管技术体系
水
净化处理技术
管
源
网
调 控 技 术
预处 理技
术
强化 常规 处理 技术
深度 处理 技术
膜法 净化 处理 技术
输 配 技 术
水
预警应急技术
安
质
全
监 测 技 术
风险 评价 技术
标准 制定 技术
水质 应急 预警 处理 技术 技术
管 理 技 术
一.技术现状 饮用水安全保障技术研究还做什么？
二.面临的问题
2.1 水源水质的复杂性
部分污染物：低浓度（ ng/L），高影响，高危害
净配水过程的众多副产物 （消毒或氧化）、水处理 化学品残留物（残余铝等 ），许多具有健康影响； 生物泄露、生物安全性问 题。
广州市流溪河6种内分泌干扰素枯 水、平峰和丰水期检出情况
——未来智慧水务如何智慧？
二.面临的问题
2.4 水质安全评价
什么是安全饮用水？什么是健康饮用水？应该从哪些方面予以评价？
有污染物检出就不安全？ 绝对安全与相对安全？
安全饮用水、健康饮用水、优质饮用水？什么关系？
水质安全如何评价？单项指标和综合指标？综合毒性问题。 ——水质安全的认识亟需统一，业内的共识
十二五 深化完善技术体系
1.基本解决影响饮用水安全的技术难题 2.技术和产品整体达到国际先进水平 3.系统集成饮用水安全保障技术体系 4.实现技术体系的规模化应用示范
4
十三五 技术体系的推广应用
一.技术现状
• 饮用水安全保障技术体系框架 饮用水安全保障技术体系
“从源头到龙头 ”全流程 工程技术体系
饮用水安全保障：问题与挑战
Dept. of Environ. Sci. & Eng.
Tsinghua University
报告内容
一.技术现状 二.面临的问题 三.亟需发展的技术 四.可能的技术突破
一.技术现状
• 饮用水安全保障技术研究 的主要成就——水专项为 代表的成果
自“十一五” 以来，水专项饮 用水主题，共设置共17个项目，95 个课题。旨在通过关键技术研发、 技术集成创新和应用示范，建立系 列化、规范化和标准化的饮用水安
突发污染特点
不确定性 小概率事件 应急策略 水源备用？ 水厂设施备用？ 综合调控？ 不计代价？
二.面临的问题
中国问题——两头问题严重
源头：水源水质 污染 多变 特殊水质 突发污染
二.面临的问题
2.3 检测技术的困境
检测限的限制：水中污染物种类多，很多为未知化学品，很多物质浓度极低
——痕量物质的检测受限，认知水平限制了对水质安全的认识 ——随着认知能力的提高，能否发现水中更多的物质及其对水质安全的影响？
在线检测技术的匮乏：目前能够实现在线检测的饮用水相关指标极为有限（浊度、pH 、氨氮等）（相比上千种污染物、上百种标准内物质），且精度不高
全保障技术体系。
饮用水安全保障多级屏障技术 “从源头到龙头”的全过程监管技术
一.技术现状
• 水专项实施情况
1.典型城市共性技术突破与应用示范 2.重点地区关键技术集成与综合示范 3.典型村镇适用技术筛选与应用示范 4.初步建立安全保障技术体系技术体系
十一五 关键共性技术突破
1.逐步完善饮用水安全保障技术体系 2.实现综合示范区龙头水达标 3.共性技术持续提升成熟度 4.提升关键材料设备产业化水平
水源水均为多种物质（杂 质）共存的复杂体系：
华北地区净水厂出厂水中多环芳烃浓度
污染物种类繁多（已 经检出数千种）
污染物浓度从常量（ mg/L级）到痕量（ μg/L-ng/L级），给 检测和去除带来了新 挑战
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
全国水体风险污染物定性筛选结果显示 ： 所有取 样点 共定性检出 化合物 30003500种，具有潜在生态风险的约258种， 约88%为风险尚不明确。
北京官厅水库检出的嗅壬味基酚物( 4-N质P)
辛基酚( 4-t-OP) 双酚A( BPA) 三氯生( TCS) 雌酮( E1) 雌二醇( E2)
《生态毒理学报》，2013，6：981-992
臭氧化副产物溴酸盐的生成
在饮用水中曾检测 到超过500种的卤代 消毒副产物，包括 已知的总三卤甲烷 、卤乙酸等；还有 大于60%为未知物质
问题都解决了？ 技术完美了？
二.面临的问题
技术进步与现实——巨大的反差
饮用水安全的基本问题：龙头水可以直饮吗？ 和发达国家比的差距是什么？缺自信？ 业内明确吗？ 老百姓怎么办？ 谁来回答？ ——饮用水安全保障技术发展任重而道远
✓中国问题——中国特色解决方案
二.面临的问题
2.1 水源水质的复杂性
水质因素到 底对人体健 康有多大贡 献(如微量元 素)或多大不 良影响(如抗 生素)？
二.面临的问题
2.4 水质安全评价
水质标准问题
(1) 中国地域广阔，标准的普适性？ (2) 单项指标与综合指标？ (3) 标准制定的科学性？ (4)现行的生活饮用水卫生标准是不是安全饮用 水标准？达标的水是否可以直饮？ （5）即将颁布的生活饮用水卫生标准是不是安 全饮用水标准？达标的水是否可以直饮？
~20世纪末
~21世纪初
技术支撑？
二.面临的问题
2.6 保障水量安全的供水系统问题——不稳定工况
适应用水水量变化——系统具 有“大电容”特性：迟滞效应
对管网系统运行的影响？
——水质安全、水量安全 ——能耗问题、漏损问题
智慧运行的挑战！智慧水务？
二.面临的问题
2.7 应急供水问题
最常见：突发污染情况下的应急供水
二.面临的问题
2.2 变化的随机性
水质变化幅度大，对水厂运行 产生影响：
高 浊 （ 上 万 NTU 、 泥 沙 浓 度 以 kg/m3计）和低浊（几个NTU）
高藻期（亿个藻细胞/L）和低藻 期
常温和低温（近0℃）
用水量变化幅度大：
日变化、时变化、秒变化 用水不均匀性，管网中水龄长带
来的水质问题；流速变化：停滞 和冲刷带来的水质问题。
二.面临的问题
2.5 保障水质安全的水处理技术与工艺问题
针对上述问题，水处理系统：
(1)如何在水中大量各种杂质中， 选择性高效去除影响水质安全的 微、痕量物质？
(2)大幅度变工况系统——如何及 时调控，适应原水水质变化？
1.
2.
3.
解决生物安全问题 解决化学安全问题； 解决生物安全问题
~20世纪中叶
“从中央到地方 ”多层级 监管技术体系
水
净化处理技术
管
源
网
调 控 技 术
预处 理技
术
强化 常规 处理 技术
深度 处理 技术
膜法 净化 处理 技术
输 配 技 术
水
预警应急技术
安
质
全
监 测 技 术
风险 评价 技术
标准 制定 技术
水质 应急 预警 处理 技术 技术
管 理 技 术
一.技术现状 饮用水安全保障技术研究还做什么？