【中國環(huán)保在線 名家論談】海水淡化水質(zhì)要求標準，2018年8月公布，10月1日開始實施，涉及到了哪些數(shù)據(jù)和項目，又起到了什么作用，有什么樣的影響呢？滄州工業(yè)園區(qū)海水淡化技術(shù)現(xiàn)場交流會邀請了國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所趙河立教授詳細解答。

　　主持人：我們請國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所趙河立教授，他的報告題目是《“海水淡化水水質(zhì)要求”標準解讀》，大家歡迎。
 

　　趙河立：大家好。非常感謝有這個機會給大家介紹一下關(guān)于標準的事，其實標準從某種意義上講不是大事。咱們國家海水淡化的標準相關(guān)的數(shù)有100多項，放在上相比，中國是能出海水淡化標準的國家于任何一個國家。因為中國是把海水淡化當(dāng)成了一個行業(yè)，咱們有行業(yè)組織、有專門的管理機構(gòu)，所以這標準咱們得把攏的更細一點，其他的國家或邊緣化組織沒有把它當(dāng)成單獨的一個選項。海水淡化水水質(zhì)要求的標準不是大標準只是行業(yè)標準，這個標準是今年(2018年)8月份公布，10月1日開始實施，目前還是海洋行業(yè)推薦的標準(HY/T-247-2018)。從標準的級別上講，不是國標也不是強制標準，從行業(yè)來講卻是開了個好頭。海水淡化的水從上講大家都清楚，大概60%以上是作為市政(用)的，在咱們國家非常有限。按照工程來講，可能某些項目(咱們市政的工程)大概每天淡化水進入市政管網(wǎng)的水量不足10萬噸(勉強10%的樣子)，有些工程，比如北京煉廠20萬噸是市政的，但進入市政的水遠遠沒有達到這產(chǎn)能的能力。
 

　　對于海水淡化水質(zhì)要求，今天主要講市政方面的問題跟大家做個探討。海水淡化水質(zhì)的特點，不管是什么淡化工業(yè)，都是把水中的離子大部分給脫除，剩的離子非常有限，而且這種脫除沒有太多的選擇性，不管是二價的鈣鎂硫酸根，還是一價的鋁鈉離子都要脫除，其實對于這種膜法可能二價離子脫除更徹底些，甚至講到鈉鋁、鈉濾可能針對脫除二價，一價反倒脫除率會低些。因為淡化水水中離子脫除的比較多，而且是沒有太多的二價離子，所以造成水有一定的腐蝕性，也可以跟自來水相比，尤其是碳酸氫根、鈣離子、硫酸根、鎂離子濃度比較低，這水進入市政管道會引起市政管道里(尤其是鋼管)的腐蝕，比較直觀的就是水會變紅。尤其是淡化水進入管網(wǎng)之后就會發(fā)現(xiàn)早上自來水打開水是紅色的，流一會兒之后水才是正常的顏色。如果它進入一個老的管網(wǎng)，咱市政老的管網(wǎng)其實管道里都附著塵垢層，其實對水管是一種保護。自來水不是跟管道的金屬直接接觸，它在管道內(nèi)壁上有一層塵垢層，這層塵垢層其實是保護了水不受腐蝕，因為自來水里邊天然的存在著碳酸根和鈣離子，還有天然的平衡，在輸送過程中有輕微的結(jié)垢趨勢，保證垢層會穩(wěn)定的存在，而且不會腐蝕到管道。這是海水淡化水的主要特點。我們也是從一些測量和調(diào)研找出典型的數(shù)據(jù)，不管是對于熱法、膜法、閃蒸，它的水里面不管含氧量，還有硬度、濃度都比較低，尤其是熱法，熱法幾乎沒什么離子；膜法多少殘留些；一級反滲透一般會有兩三百毫克升的含氧量，但硬度也非常低，它的含氧量其實主要是氯離子和鈉離子。這種水如果進入管道之后就會造成明顯的腐蝕，讓管道中已有的垢層被溶解掉，另外就是管道中的金屬會被腐蝕到水里面，水里面除了鐵離子的融入之外，還有鉛、鋅、銅這些離子都有可能進入管道，比較直觀的問題是管道水質(zhì)會有影響，比較嚴重的問題是管道會穿孔，甚至破壞，影響管道的安全性。
 

　　自來水水質(zhì)穩(wěn)定性不是海水淡化特有的問題。咱們國家對不同的城市、不同的水源，自來水穩(wěn)定性一直是行業(yè)的重要問題，不同季節(jié)不同城市這種差異很大，比如說在北方(北京、天津)南水北調(diào)過來之后，它的水進入市政管網(wǎng)之后，南水北調(diào)中的水跟之前的水有明顯的差異，這里邊其實就要有解決穩(wěn)定性的問題。海水淡化處理穩(wěn)定性問題其實跟現(xiàn)有自來水穩(wěn)定性問題本質(zhì)上一樣的，可能措施略有差異。這是我們找到不同城市自來水LSI值(取樣)，其實一個城市不同季節(jié)不同年份，LSI值差的是很多的，LSI值在缺水、干旱地區(qū)相對要高點，因為水結(jié)塵垢的傾向更嚴重些，更不容易腐蝕管道。對于南方多雨的地區(qū)，包括東南地區(qū)，甚至包括東北地區(qū)，水中侵蝕性相對強些。大家可以看出LSI值是衡量水質(zhì)穩(wěn)定性的一個重要指標，對于不同的城市它有一個天然的范圍，對于這些城市，雖然有一些波動，這些城市都沒有出現(xiàn)管道穩(wěn)定性問題，水質(zhì)問題。這些市政管道對于水的水質(zhì)它有天然的承受能力，其實淡化后處理只要滿足市政管道需求就可以了，所以為什么這個標準特別難以編制出來，作為一個國家，不同氣候帶、不同地方這種水質(zhì)差異性，管網(wǎng)的承受能力差異是很大的。
 

　　標準核心還是飲水標準，飲水標準目前全國只有一個，標準是12年前發(fā)布的《GB-5749-2006》，飲水標準里面大部分指標可能都是上限的要求，沒有下限，PH值是個特例，是個區(qū)間。就是說你的水可以很純，但對某些溶解的物質(zhì)，你可以沒有，但不能太多，這是當(dāng)時定標準的原則。對于海水淡化的水可以輕易達到生活飲水的標準，但這種水對于自來水管道，客觀的講確實是不安全的，合格的水，對于管道還需要額外的處理，目前發(fā)布的標準其實是針對這個問題。
 

　　對于后處理其實一般來講大家公認的要考慮以下幾個問題：一個方面就是感官的問題，它有合適的鹽度(就是水不能太咸)，飲水標準有要求，含鹽不能超過1000；還有合適的一價/二價離子的比例，飲水標準是沒有要求；還有有害物質(zhì)的濃度低，飲水標準106項主要是針對有害物質(zhì)(重金屬、農(nóng)藥殘留等)。還有腐蝕的狀況，飲水標準沒提。還有衛(wèi)生的狀況，飲水標準是有的，對于微生物的含量、比對樣都是有要求的。對于這種腐蝕特性就是往里面添加適當(dāng)?shù)拟}離子、碳酸氫根、硫酸根一些相關(guān)的離子，另外把PH值調(diào)到合適的范圍。
 

　　對于后處理的要求，不同的組織還有國家也都提出了一些可以參考的數(shù)值(社會組織在2007年一份報告中提出來的)堿度大于40，CCPP要在4—10之間，拉森(Larson)指數(shù)小于5，LSI是0.5—1.0，硬度要大于50，這塊也是很有參考價值的。另外就是美國的軍方、沙特這些組織或國家都提出了相應(yīng)的標準和要求，這些要求其實我們感覺略有差異，但是大同小異。另外還有一個特點，這些數(shù)值都喜歡湊個5、10、100的數(shù)，什么意思？大家定的標準也是先這么用著，到底什么是優(yōu)的，其實都沒有一個的答案。
 

　　以色列在2007年也給出了相關(guān)的建議值：堿度大于80，鈣區(qū)間80—120，CCPP在3—10，PH值小于8.5，它給的范圍是比較窄的，可能跟以色列對淡化水的依賴性也是有很大的關(guān)系。另外一些國家(抽樣值)對水質(zhì)情況也是參考的數(shù)據(jù)，對于一些主要指標，比如說TDS目前是在100左右的范圍，硬度、堿度、鈣鎂都有一個范圍，也就是說在市政范圍內(nèi)，根據(jù)這些國家的實際運行認為淡化水可能是安全的。
 

　　這是沙特案例的具體工程要求，對各種指標提的要求，這里面主要是對鈣硬度、總堿度范圍會有很窄的區(qū)間；對于某些溶解物質(zhì)，比如氯離子、鐵、銅會有大值要求；總固溶物有建議的范圍；LSI值是0.1—0.3，這也是一個比較窄的區(qū)間。
 

　　今天要說的標準是我們所組織起草的，其實在座的很多專家也都參與了，在起草階段還有征求意見階段大家也貢獻了很多意見。這個標準是2018年7月9日發(fā)布，并于2018年10月1日開始實施。這里核心的就是三條要求：鈣離子的濃度50—450mg/L(以碳酸鈣計)；總堿度大于50mg/L(以碳酸鈣計)；LSI在±0.5。前提是飲水同時滿足GB-5749的要求，額外再加了這么幾個指標，其他的指標還是要按飲用水來執(zhí)行。
 

　　具體的理由大致給大家介紹下，里面還有附帶的對不同淡化工藝的出水給出的低值，對于非市政用途的單級和兩級反滲透淡化，單級反滲透法小于500，兩級反滲透法小于50，蒸餾法小于50，蒸餾和單級反滲透混合要小于500，蒸餾和兩級反滲透混合要小于50，之所以定這個指標，覺得這個指標大家非常的輕松達到，也是為商業(yè)合同做個參考。比如說要求你滿足兩級反滲透水沒有特指的話小于50就可以，單級反滲透水沒有特指的話就小于500，如果商業(yè)上有額外的要求，這個標準作為參考可以定具體的要求，這只是低的一個值，根據(jù)很多項目(就是一些合同數(shù)的要求，一些用戶的要求)到底你的水低是個什么值，給出一個參考。
 

　　另外對市政剛有提到的指標，我后面把這個指標特別的給大家介紹下，關(guān)于TDS，給出的值(行業(yè)內(nèi)可以達到的參照值)，對于硬度這塊，幾個組織還有國家的參考值，有要求是在40的，有要求50 的，也有其他要求的，我們也參考了一些大家通用的一些實驗結(jié)果，大概認為這個值要求在50，應(yīng)該相對是一個平均值，而且我們實驗的結(jié)論也只是個指標。另外我們國家在1992年有個軍用的標準中提到，鈣的硬度要定在50，終標準確定在50。另外對于50這個標準，對于咱后處理相對也是比較容易實現(xiàn)的。在堿度方面，在不同的標準化組織對于堿度的意見其實不是很統(tǒng)一，比如社會組織可能不小于40作為初級指標是不是合適的，可能也不是特別肯定，另外其他國家或者組織比如加拿大還有中東都有相關(guān)的要求，大多都還是在40—50之間，咱們1992年的軍用標準提出重碳酸鹽的濃度是50，換算成堿度大約是40。美國軍方也提出參考值，建議是不要小于50，好是在50—100之間。其他國家大概也支持這樣的結(jié)論，所以終結(jié)合其他國家和組織的經(jīng)驗以及我們的測試結(jié)果大概定在50這個指標。
 

　　另外LSI指數(shù)也是我們非常糾結(jié)的數(shù)，對于判斷穩(wěn)定性的指數(shù)，其實通用的就那么幾個指標，LSI、RSI、碳酸鈣沉淀勢(CCPP)、侵蝕指數(shù)和Larson指數(shù)這幾個指數(shù)。不同的文獻不同的國家或組織采用的指數(shù)差異是比較大的，終我們確定用LSI這個值，其實業(yè)內(nèi)大家對LSI的有效性是有爭議的，但是對目前的階段來講，為了跟其他標準的吻合以及這個數(shù)值的容易測量性還是決定用這個值，這個數(shù)值是非常容易測量的，而且相對的參考值比較多。在以后是不是要換用其他的指數(shù)還有綜合的指數(shù)，也希望各位專家在標準使用當(dāng)中給出指導(dǎo)性的意見，暫時我們是按照這個值去界定。
 

　　不同的組織對這個值認為的安全范圍差異是很大的，社會組織認為的是偏保守0.5—1.0；咱們國家供水管網(wǎng)大概是在±0.5范圍內(nèi)；美國大概跟咱們觀點差不多，±0.5可以了；西班牙的項目大致也在±0.5；以色列也差不多是這個范圍，但是我們對它的一些數(shù)值做過調(diào)研，一些范圍控制地更窄一些；新加坡公用事業(yè)局把這個值定在0.2—0.5，還有荷蘭也有相關(guān)的一些數(shù)值，咱們國家也有相關(guān)的一些經(jīng)驗。另外我們也參考了一些河流LSI的現(xiàn)狀，大概認為就是在±0.5這個數(shù)值內(nèi)可能滿足咱們國家的現(xiàn)狀，咱們現(xiàn)在的原水、自來水大概在這個范圍內(nèi)，在±0.1可能是把咱們現(xiàn)狀都給涵蓋了，之所以把數(shù)值定的可能比現(xiàn)狀更嚴格點也是給出一個結(jié)合目前后處理的工藝，在工藝內(nèi)把它控制在±0.5這是容易而且可行的，而且這個水對于現(xiàn)有沿海地區(qū)大部分的自來水廠的水是偏安全的，所以這個值我們把它定到±0.5。
 

　　當(dāng)時標準公布的時候同時跟淡化相關(guān)的還有2個標準，一個是海水淡化裝置能耗消耗測量方法，剛才也提到了，能耗消耗各說各的數(shù)，沒有基準，這也是給出了一個測量的基準。但是因為測量偏差非常大，這只是給出建議的方式。如果在實施過程中大家有更好的方法，在修正的時候可以再完善。另外我們還受國標委的委托，我們正在編制標準——《反滲透膜法海水淡化產(chǎn)品水質(zhì)要求》。這個標準也是基于行標的頒布，我們希望在國標出來時標準通用性會強些，目前也是正在起草。另外是ISO的情況，ISO組織里有一個海洋與船舶委員會分支是專門針對海水淡化的。目前海水淡化在ISO里只有這一個標準立項——《反滲透海水淡化產(chǎn)品水》這個要求，其他的淡化標準都是空缺的。在ISO里淡化行業(yè)的聲音其實不是很大，希望在ISO組織里面咱們在行業(yè)內(nèi)能帶頭把事做起來。
 

　　常用的后處理工藝簡單做個介紹。后處理工藝主要核心就是礦化、脫氣、調(diào)節(jié)、消毒。礦化里面可能對一些小的項目就是直接加藥，加藥里面可能常用的就是表里面左側(cè)列的一些藥劑(對于小項目可能加些藥劑就可以了)。常規(guī)的方式可能是種加點氯化鈣、碳酸氫鈉，這里加完之后鈣也有了，碳酸氫根也有了，問題是你的氯化鈉也帶進去了，會引起水里面的含氧量，也就是不需要離子的升高。優(yōu)點是，有兩個加油泵，這事就解決了，非常簡便。另外是第二種先加二氧化碳再加一些石灰，這樣也是可以的，不少的淡化工程也都是采用這種方式。還有直觀的方式就是摻混，淡化水可能腐蝕性略強，穩(wěn)定性不好，跟現(xiàn)有的自來水去混合，咱們國內(nèi)目前大的市政工程的項目都是選擇這種方案。通用的就是石灰石溶解法，水里面先融進二氧化碳，讓融二氧化碳的水通過水質(zhì)的顆粒，把石灰石里面的鈣離子給腐蝕下來，對于大工程是通用的。這種方式簡單容易的就是直接加藥，它成本也低也方便，小型工程比較常用。對于大型工程目前可行的方式先充二氧化碳再把碳酸鈣的顆粒，或者石灰石里面的離子給腐蝕下來。這種不同礦化方式它的效果其實是略有差異的，公認的可能優(yōu)的就是石灰石溶解法，也是可靠的。從靈活性上講，不同方式也有所差異，目前還沒有一種能兼顧所有需求的方式，對于不同的項目要做靈活的選擇。咱們國家某些淡化廠已經(jīng)開始做后處理方面的工作了，某個10萬噸淡化廠就是拿二氧化碳加石灰石，另外還有一個5萬噸淡化廠也是用二氧化碳加石灰石，其實出產(chǎn)效果還都是不錯的。
 

　　謝謝大家。
 

　　注：本文根據(jù)國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所趙河立教授在滄州工業(yè)園區(qū)海水淡化技術(shù)現(xiàn)場交流會題為《“海水淡化水水質(zhì)要求”標準解讀》的演講整理而成。