分质供水解决城市饮用水水质问题的局限与作用探讨

　　水源污染使我国众多城镇供水水质受到影响。而随着生活水平的提高，居民对饮用水水质日益关注。继80年代家用净水器走俏上海市场，1995年起，饮用纯净水在上海又蓬勃兴起。至1997年，上海已有桶装饮用水生产厂家130家，形成了一个投资总额近4亿元，日设计供不能力25万桶，实际供水量12万桶，拥有用户30余万，年产值近6亿元的新兴行业[1]。桶装水销售成本中心，送水开支占了50%～70%，纯水销价虽高(约0.70元/L)，但企业收回投资并盈利仍非易事。管道纯净水由此应运而生。
　　1996年浦东锦华小区开始了敷设专用管道，向用户供应经深度处理的优质水的施工[2]。1997年上海管道纯净水有限公司成立，公司通过入户管道，供应经反渗透工艺处理的纯净水[3]。目前，国内其它城市也有小区分质供水工程正在施工或设计，少数城市甚至有实施城市整体分质供水的设想。有报道称“打开龙头，喝纯净水”是国外的先进经验。因此了解国外对分质供水的认识和分质供水的应用情况，对探讨通过分质供水解决当前城市供水水质欠佳问题的局限及分质供水的作用地位有重要意义。
1　国内外分质供水概况及其分质供水的内涵
1.1　国内外分质供水的概况
　　分质供水( dual water supply,dual distribution systems)在国外有着长期的应用历史。国外现有的分质供水都是以可饮用水系统为城市主体供水系统，而将低品质水、回用水或海水另设管网供应，用作园林绿化、清洗车辆、冲洗厕所、喷洒道路以及工业冷却等，称为非饮用水。非饮用水系统通常是局部或区域性的，作为主体供水系统的补充。设立非饮用水系统的着眼点在于节约水资源及降低处理费用[4～8]。在这方面，国内现有分质供水系统，青岛的城市污水回用[9]、香港行政区的海水冲厕系统[10]，以及其它城市的分质供水实践[11]与国外并无形式与内容上的差别。
　　需要探讨的是，目前成为关注热点的“分质供水”，是指另设管网应少量专供饮用(食)用的“纯净水”，而将城市供水作为“一般用水”。这同国内外现有的，或者说一般意义上的分质供水有着很大的区别。在讨论这种供水方式之前，回顾美国自来水工程协会(AWWA)对分质供水的看法，不无裨益。
1.2　内涵不同的两种分质供水
　　鉴于水资源紧缺现象加剧及水质标准与处理费用提高，分质供水的潜在市场扩大，AWWA下属分质供水分会(Distribution Division Committee on Dual Distribuion Systems)于1983年提交了一份《分质供水》指南[7](简称《指南》)，以总结国际上现有的分质供水经验，并期望以此为起点，为建立将来全美统一的分质供水规范提供基础。《指南》对有关术语的定义为：“可饮用水”(potable water)是符合联邦与州政府水质标准，用于饮用、烹调与清洗的水；“非饮用水”(nonpotable water)是人类偶然消费不致造成危害，用于非饮用用途的水。而目前国内正在试行的分质供水，两个管道系统分别为饮用水(drink water)与一般用水(subpotable water)。《指南》的调查综述指出：非饮用水在户内只用于冲洗厕所。仅供饮用的管道供水在国际上末有先例。《指南》建议：在水源水质恶化或处理费用太高，有理由考虑居民生活用水分质供应时，可饮用水的设计用水定额取150L/(人.d)。笔者经光盘检索了最近8年的工程索引(Ei Compendex plus)、近10年美国政府报告(NTIS)与学位论文文摘(DAO)，末检获专供饮用的区域性管道供水系统的报道。在美国《安全饮用水法案修正案》(SDWAA)生效之后的1987年，美国环境保护局(USEPA)与在一次专题会议上分别对有关问题发表了正式的观点[12]。认为：USEPA净水器(point-of-use device)和瓶装水只能用作改善水质的临时措施，使用净水器和瓶装水不被认为是能满足SDWAA规定的最大污染物浓度(MCLs)的方法，因为它们没能提供全部生活用水。AWWA表示由其向居民家庭提供的所有生活用水，直至用户的每一只水龙头，都是可饮用的。以上资历料表明，国外现行的分质供水与国内倍受关注的纯净水管道供应是两个概念，其内涵有很大的差别。
　　中国有自已的国情和困难。美国等发达国家的经验与要求未必适合目前的中国。那么国外的观点哪些值得参考，纯净水管道供应的局限又在何处？这值得具体分析。

2　生活用水的构成、水质需求与管道纯净水的局限

2.1　生活用水的构成与水质需求
　　国内主张实行分质供水的主要论点之一是：每人每天饮水量不过2L，城市供水中仅1%～2%供饮用。将全部生活用水都按饮用水标准处理既无必要，也不经济。这一看法值得商。全部城市用水都处理到饮用水标准确无必要。但有理由按饮用水标准考虑的用水量远不止总用水量的1%～2%。仅就生活用水而言不，不但饮用烹调，食物餐具等的洗涤，而且沐浴用水也有必要按饮用水标准考虑。对此问题，国外已有一些研究结论。
　　Brown等[13]研究了皮肤对水中挥发性有机物的吸收。按成人饮水量2L/d，婴儿饮水1L/d，二者洗澡时间均为15min/d；饮用水中常见挥发性有机物的皮肤吸收与口腔摄入的比例，成人与婴儿分别为63/37及40/60。Andelaman[14]报道了饮用水中三氯乙烯造成的户内呼吸摄入。以饮用水2L/(人.d)，淋浴耗水量40～95L(人.d)计，三氯乙烯淋浴时的呼吸摄入量是饮水摄入量的数倍。 Mar-tin[15]估计，饮用水中挥发性有机物，经口腔、皮肤与呼吸的摄入量大约各占总摄入量的三分之一。世界卫生组织1992年版«饮用水水质指南»明确指出，确定水中化学物质含量的指导值，既要考虑饮用的摄入，也要考虑沐浴时的皮肤吸收和呼吸摄入。
　　表1列出了国内外居民生活用水构成的部分统计数据[7][16][17]。从健康需求和用户心理两方面考虑，表1中前三项用水都应使用可饮用水。根据北京和河北的用水量构成数据，生活用水中可饮用部分所占比例应达到总用水量的50%左右。南方人均生活用水量大的城市，这一比例有可能略高。
表1　部分国家及地区住宅生活用水结构

国家及地区	饮用　食用	厨房　洗涤	沐浴　洗漱	洗衣	冲洗厕所	其它	用水量/L/(人.d)
北京	32	26.7	12	29.3		150
河北	2.1	18.1	27.2	12.7	32	7.5	138
美国	5	6	30	15	40	4	227(1)
日本	18	20	24	16	22	250(2)

　　注:(1)不包括室外生活用水量。(2)包括户外用水。(3)表中数字除注明外为百分数。
2.2　管道优质水方式的局限
　　纯净水管道供应从桶装水演化而来。其市场形象是水质至少不差于桶装水，使用方便且价格适中。上海管道纯净水有限公司对价格做了说明：水价0.30元/L，初装费2000元/户。锦华小区优质水系统的规划供水价格据悉为0.20元/L。上述售水价格决定了管道优质水所能解决的仅仅是饮用食用需求。从上面的讨论可知，经济因素造成的供应范围限制是这类供水方式的重要缺陷。城市供水系统的基本任务是为生活和生产提供水质符合标准、水量充足、水价适中的自来水。仅仅保证专供饮食用的2L～3L水的水质，不能说是比较完善的供水方式。管道纯净水市场的形成发展有其客观原因及合理性。在有限的范围内试行纯净水的管道供应，有利于为我国及其它发展中国家的供水行业积累经验。需要指出的是：这种少量专供饮用水的管道供应方法不是发达国家的先进经验。在发达国家，这不是可接受的做法；在新兴工业化国家，也末见类似的应用报道。
3　城市整体分质供水的质疑

3.1城市整体分质供水的“经济性”质疑
　　城市整体分质供水相对小区或局部分质供水而言，“分质供水”仍指为解决自来水水质矛盾而采取的饮用水设专门管道供应方式。
　　饮水水质恶化问题的迫切性，解决这一问题的长期性以及资金筹措等方面的因难，使城市分质供水也受到各级政府决策者的关注。相对住宅区分质供水，城市分质供水在技术经济方面的因难都大得多。城市整体分质供水的设想有吸引力的前提还是接受下述假设：饮用水只占城市供水量的1%～2%，需要解决的主要是这1%～2%供水量的水质问题。而如前所述对居民生活用水的分析结论是，需达到饮用水水质的水量应不小于生活用水总量的50%。表2为讨论城市供水的水质需求提供了依据[7][18]。
表2　城市用水量分类

项目	居民生活	工业	商业	公共	其它
上海	28	31	41
美国	40	25	15	5	15

　　　　注：1.原文为unaccounted for主要指漏失；
　　　　　　2.表中数字为百分数。
　　虽然部分工业对用水水质要求不高，但也有相当一部分工业，如电力(锅炉)、电了、制药等对水质的要求高于饮用水；而食品饮料与化工印染等行业对水质的要求与生活饮用水相同或相近。降低城市供水水质，必需增加有关企业用于水处理(或预处理)的支出。据上海市环境保护工业行业协会的报告估计，上海工业用水中对水质的要求高于和接近饮用水水质的水量，约占工业用水的百分之50%。对一个工业门类比较齐全的城市，工业用水中水质要求较高的用水所占比例不会很小。况且，随着城市发展，工业用水量逐渐下降，而公共用水和生活用水量将增加。
　　城市公共用水由餐饮旅游、金融商贸、文教卫生等行业用水构成。公共用水中园林绿化、喷洒道路等用水所占比例很小。对第三产业较为发达的大中城市，这一比例小于10%[16]。饭店宾馆、高档写字楼对供水水质的要求高于住宅。上海众多的涉外饭店多年来一直是将城市自来水自行处理后再使用。目前上海市上桶装水的重要消费对象是公司、写字楼和机关团体。城市公共用水中，需要达到饮用水水质的比例应不低于居民生活用水。公共用水用户对提高自来水水价的心理承受能力，即对提高水质的期望，无疑大大高于居民。
　　由上面有关生活用水经例的分析和此处的讨论可知，城市供水中，需要达到饮用标准的水量不是总量的1%～2%，也不是10%～20%。笔者认为，除非在可开发的饮用水资源严重短缺情况下，现代化城市的公共供水系统，如采用分质供水方式，其供水中满足饮用水水质标准的水量不应小于总供水量的50%。
　　在不同原水水质、处理工艺和供水规模条件下，比较传统和分质两种城市供水方式的经济性，工作量很大，超出本文的讨论范围。AWWA建立了一个计算模式，用于此类问题的分析和规划。文献提供了一个算例。用水人口十万的城镇(供水量约6万m3/d)，因水源污染水厂须设置颗粒活性炭吸附工艺。传统供水系统将全部供水深度处理；分质供水只深度处理供水中可饮用部分，其余仍采用传统工艺，同时另设一条管道系统。在两个系统均为新建条件下，可饮用水占总供水量的比例低于20%时，分质供水才是经济的。美国的预算定额和运行管理费用与我国不同。但该算例以及此处对城市供水水质需求的讨论，仍为城市整体分质供水经济性的剖析提供了有益的参考。
3.2　城市整休分质供水的负面效果
　　对城市分质供水关注甚至寄予厚望，隐含着这样的潜意识：通过控制水源污染、改进处理技术等措施，控制自来水水质下降并提高供水水质，至少在近10～20年内是不现实的。解决城市供水水质问题确实是一项需要较长时间才能完成的任务。但倘若限于目前的因难，寄希望于走“捷径”，可能在经济、社会方面造成不良后果。
　　实施城市分质供水可能的后果之一是，在指导思想上和操作上，均放松保护水源和出改进水厂处理技术的努力，结果现有这网供水水质逐渐下降为非饮用水，而饮用水的供应量又明显小于合理的限度。其后果是各种局部深度净化设施和经营饮水业务的经济实体充斥市场，各行其是，整个城市的实际用水开支增加；而分散经营的深度处理装置得不到恰当的管理和可靠的监督。与此同时，低收入家庭的饮水卫生条件恶化。
　　后果之二是对末来城市的可持续发展造成长远的损害。城市供水系统城市的主要设施，对城市的社会和经济发展具有先导性影响。对生活饮用水水质提出较高的要求是经济发展和社会进步的结果。片面强调“分质供水”的阶段性意义，是降低城市供水系统的服务标准与质量，有悖于经济和社会持续发展的要求。根据财力许可，依轻重分阶段解决城市供水水质问题是合理的甚至是必要的，但不能轻易采用城市整体分质供水的方法。城市分质供水系统建造和投资回收的期限都很长。若轻易实行，若干年后再“拨乱反正”，这一反复可能对地方经济和环境造成明显危害。
4　分质供水的地位和作用
　　完成提高城市供水水质是一项长期的任务。在努力实现这一任务的目标过程中，试行各种局部分质供水，以缓解水源污染的危害，不失为过渡时期的一种积极举措。在新建住宅小区，特别是有优质地下水资源可资利用时，试行分质供水，是多种可供选择临时措施中有吸引力的一种。据上海市给水管理处的研究，上海地区深层地下水经简单处理即可达到EC水质标准。按商业化经营核算，供水价格不高于0.10元/L。这种水水质比纯水理想。如单井供水量增加，售水价格将下降，生活用水中使用优质水的比例可相应增加。压缩工业用地下水的开采，在城市自来水管网覆盖区限制一般用途地下水的使用，有助于这种改水措施的实施。在地下水开采受到限制的新建中高档商品住宅小区，用管道供应深度净化后的纯净水，作为满足较高消费层次人群饮水需要的临时措施，在积累经验，健全管理的基础上，也可以发挥积极作用。
　　在水资源严重紧缺，不得不利用需要淡化的咸水、受严重污染的原水或进行远距离引水的场合，城市整体分质供水仍有可能是经济合理的，特别是对于新开发城区。但这种工程，需要经严格的论证和方案比较，充分考虑规划年限内经济和社会发展对水质的要求，避免3～5L(人.d)好水的穷凑合做法。在优质水资源供应量不足，需要利用低品质水和回用水的城市，还是采用非饮用水集中供应工业区与市政用不的区域性分质供水方法安全且易操作。
5　结束语
　　仅考虑满足饮用水量需求的管道分质供水，不是发达国家的先进经验和可接受的做法。这种分质供水只能在有限程度上提高居民用水的安全性，是受目前经济实力限制而采取的一种过渡性方法。这此方法在某些城市的生活小区试行，有一定的积极意义；在整个城市实行是不合理的，存在着显而易见的不良后果。目前这种少量饮水单独用管道供应的做法受关注，与商业利益驱动不无关系。长远来看，改善饮用水水质的基本途径是提高城市主体供水系统的水质。实现这一目标，不仅需要加强水源保护，改进水厂处理工艺，改善输配水系统的技术状态，还需要改革城市代供水行业的运行机制，逐步实现水价的市场化。