客观日本

日本的自来水技术

2011年07月25日 能源环境

二战结束后,遭受空袭的首都东京变成一片焦土,许多基础设施都遭到毁灭性的破坏。自来水设施也不例外,在战争刚结束时,东京都内的自来水漏水率高达80%,连基本的生存用水都成了问题。当时使用的供水管是强度较弱的铅管,这也带来了巨大的灾难。这种严峻的用水环境在战后持续了一段时间。

随着战后的复兴,越来越多的人从日本各地赶往东京求职,于是,政府及东京都开始忙于确保水源,对水管、净水厂等设施进行整修和扩建,以满足不断增多的东京人对用水的需求。

经济高速成长期的东京所面临的严峻问题之一,便是水质的恶化。从东京湾沿海工业区排出的工厂污水、家庭污水排入河里,有一段时间内,东京的主要河道——隅田川附近一片下水的臭味。以江户川为水源的自来水有很重的霉味,都民们强烈要求改善水质。

海水淡化装备及用于海水淡化的逆渗透膜“SWC5”

海水淡化装备及用于海水淡化的逆渗透膜“SWC5”

为了改善这一状况,政府采取了对工厂排水进行管制等措施以防止水质进一步污染。同时,东京都内新建了具有先进净水处理功能的净水厂,从而改善了自来水的水质。经过这一系列的努力,至今,终于能够听到人们赞叹“东京的自来水真好喝”。

在改善水质的同时,东京都还积极采取措施降低分水管及供水管的漏水率。东京都内的分水管中,有一部分是内侧没有涂抹水泥的旧铁管,容易发生漏水、浊水现象,抗震性能也较低,因此,东京都从1973年起,有计划地开展更换工作,将这些旧水管换成内侧涂抹水泥的水管。此外,对约占漏水修理事故97%的供水管也进行更换,将原有强度较弱的铅管换成更为坚固的不锈钢管。并且,还在东京都内设立了“用水中心”,对水源到供水管的整体情况进行24小时监控,可凭借该中心的压力感测器尽早发现漏水并及时解决。通过各种措施,东京都终于实现了漏水率3.3%这一让世界震惊的数据。

现代日本有着良好的用水环境,以至于有人认为“水与和平是免费的”。日本年平均降雨量为1700毫米,水库及水道等也很完善。但是,纵观整个地球,地球上的水资源中,淡水所占的比例不过2.5%,其余的97.5%均为海水。苦于水资源不足的国家和地区自然想到要利用海水。但是,海水中含有约3.5%的盐分,是无法直接饮用的。要将海水转为饮用水,至少需要将盐分浓度降低至0.05%,海水的脱盐处理技术应运而生,即海水淡化技术。

1950年代,美国开始尝试海水淡化,以解决水资源不足的问题。最初,主流的技术叫做“蒸发法”。将海水加热,使水分蒸发,然后让蒸汽凝结从而得到淡水。但这种做法的缺点在于初期成本较高,并且在使水分蒸发时需要大量热能,因此需要消耗大量能源。为弥补这些不足,人们开发出了新的海水淡化技术——“逆渗透法”。现在,世界各国所建造的海水淡化厂基本上都采用逆渗透膜法,其中,“逆渗透膜(简称RO膜)”被称为淡化厂的心脏,在RO膜制造行业,日本企业占有重要的一席之地。目前,在RO膜制造业的市场份额居日本国内首位(世界排名第二)的是总公司设在大阪府的大型胶带厂商——日东电工株式会社。

那么,RO膜究竟是什么呢?该公司的隔膜业务部长菊冈稔介绍说:“RO膜上有无数个肉眼看不见的纳米级小孔。在海水淡化装置中,对抽上来的海水加压,使其通过装有RO膜的过滤装置,将水分子单独提取出来。这种膜的提取纯度高达99.8%,是世界最高水平。”

如果RO膜的开孔过大,就无法去除盐分,但如果开孔过小,提取出来的淡水量就会减少。为了解决这一对矛盾,日东电工开发了一项世界首创的技术:将RO膜的表面三维化,增大过滤面积,既可以去除更多的盐分,又可以提取大量淡水。这一技术在国际上广受好评。

高效利用水资源的另一种方法“中水”也不断普及,即对雨水、排水进行再处理,从而循环用于厕所冲洗、植物浇灌等。例如,在东京的六本木新城森大厦,地下5楼设有中水处理装置,具备每天约1000立方米的中水处理能力,该装置对厕所、浴室用过的水、空调排出的水等进行处理,然后循环用作厕所冲洗用水。通过中水处理,自来水供给可节省30%左右。此外,这里还设有雨水蓄水槽,将蓄积下来的雨水再利用,用作空调的冷却用水。