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上海市科學技術獎獲獎成果⑦|為居民飲用水把好安全關

從不久前舉行的2019年度上海市科學技術獎勵大會上獲悉,我校環境與科學工程學院副院長徐斌教授領銜的“大型城市供水系統安全消毒關鍵技術及應用”榮獲科技進步一等獎。“項目成果應用于國內23個水廠,服務人口約4500萬,研發的裝備已經輸出到‘一帶一路’倡議沿線國家多個水廠,用戶反響不錯。”徐斌教授告訴記者。

消毒是飲用水處理必不可少的環節,傳統的消毒方式是在經過混凝-沉淀-過濾后的水源水中加氯,從而滅活水中的致病微生物。那么,消毒是不是有氯萬事足、一勞永逸呢?

事實上,水處理消毒遠比人們想象的要復雜。徐斌介紹,消毒存在生物與化學兩方面的風險,“一方面,致病微生物滅活難,消毒效果難維持;另一方面,消毒劑在滅活致病微生物的同時,不可避免會與水中有機物發生反應,生成強“三致”(致癌、致畸、致突變)毒性消毒副產物(Disinfection By-products, DBPs),對水質安全構成嚴重威脅。”

“協調控制這兩方面風險,是難點,也是保障飲用水安全的關鍵。”徐斌說,消毒效果保證與消毒副產物控制在上海尤為重要。“一方面,上海的水源水跟國外比,有機物濃度更高,水質風險因素更多;另一方面,作為超大型城市,上海供水系統復雜、規模大、管網流程長、社會影響大。”

“飲用水安全事關國計民生,我們責無旁貸。”面對國家重大戰略需求,徐斌帶領團隊圍繞飲用水消毒工藝高效運行與水質風險削減等關鍵難題,歷經十余年的持續研發,在水質風險識別與檢測、飲用水安全消毒集成關鍵技術、大型管網消毒維持與末端風險控制等方面取得了一系列創新性成果,有效保障了居民飲水健康。

識別與檢測水質風險是消毒的前提,但如何快速識別與定量供水系統存在的致病微生物?如何有效識別DBPs?如何進行分析檢測?這些問題一直制約著城市自來水廠消毒技術水平的提升。經過科研攻關,徐斌團隊攻克了飲用水中多類型致病微生物及DBPs識別與檢測關鍵技術,解決了這些技術難題。“對于致病微生物,傳統的識別與檢測,大概1—2周,我們的技術是3小時以內。”

DBPs的識別與檢測表現也不俗。徐斌介紹說,應用該技術,團隊新發掘識別出3類16種新型DBPs,實現了飲用水中50余種高毒性DBPs準確定量分析,較傳統方法精度提升15%-35%。

風險識別出來了,如何真正實現自來水廠生物與化學風險高效協同控制?徐斌團隊的解決方案是:深度處理工藝強化+新型工藝替代。團隊開發了游離氯轉一氯胺消毒成套技術;創新實施了多級屏障前體物高效削減深度處理技術;開發出具有自主知識產權的新型電解制次氯酸鈉技術,實現產品裝備化。

 一套組合拳打下來,自來水廠實現致病微生物與DBPs協同控制,致病微生物滅活徹底,出廠水DBPs生成潛能較常規工藝降低50%以上,出廠水總余氯中一氯胺占比90%以上,水廠消毒劑節支15%-20%。

消毒劑次氯酸鈉發生裝置

值得一提的是,團隊開發的水質風險識別方法、自來水廠消毒技術方法、清水池系統化設計方法還有效支撐了上海市《生活飲用水水質標準》(DB31/T1091-2018)的出臺和國家最新《室外給水設計標準》(GB50013-2018)的修訂。徐斌告訴記者,作為我國第一部飲用水地方標準,上海標準的消毒相關指標優于現行國標水質標準,與國際先進水質標準全面接軌。“與國際相比,上海的消毒檢測指標增加5項,提標40項。希望能給全國城市自來水可直飲目標實現提供一個參考。”