談優質飲用水深度處理

談優質飲用水深度處理

摘要：通過對我國飲用水深度凈化技術的分析與研究，提出“健康優質飲用水”的概念，以此確定處理水質的新目標。針對某市管網水有機污染嚴重，采用納膜把關處理方案，實現往除有毒的有害物質，保存有益健康元素的目的，使水水質符合優質水的要求。陳向明 王 虹
（黑龍江省城市規劃勘測設計研究院）


一、優質飲用水題目的提出

隨著產業的迅速的發展、人工合成化合物的種類已達幾千萬種，與此同時大量含有各種有毒、有害物質的產業廢水、生活污水未經處理或只經簡單處理便排進自然水體，直接或間接地造成了飲用水水源的污染。目前全國大部分地表水源水質呈惡化趨勢，水庫湖泊水富營養化現象比較嚴重，水體污染的特點是有機物的種類急劇增加。此外還有農田徑流、大氣沉降等非點源污染，致使水源污染日益加劇，其中以有機污染最為嚴重，現在飲用水水質題目已成為當含世界面臨的普遍性題目。通過流行病學調查研究和對污染物質毒理學的驗證，發現很多物質與居民發病率具有很大的相關性，從而引起了人們對飲用水的衛生院與安全性的極大重視。為保證飲用水質量，世界各國不僅及時修訂了本國的水質標準，而且制定了控制水中有毒有害物質的對策。隨著這些調查和研究工作的不斷深進，人們逐步熟悉到，常規的絮凝沉淀、過濾、消毒凈化工藝已不能有效支隊水中的病原菌、病毒等，不能保障飲用水的衛生與安全。因此，以往除飲用水中有機污染及有毒有害物質為目標責任制的飲用水嘗試凈化技術得到日益廣泛的應用。
世界上經濟發達國家和地區，開展了大量飲用水深度凈化的研究及應用工作，對臭氧、活性炭、生物接觸氧化等多種除污染方法，及由其組成的凈化系統進行了深進的應用研究，取得了豐富的經驗。后期隨著膜產業的興起，又將各種膜技術引進飲用水深度處理領域，數十年來隨著膜分離裝置的產業化和膜分離技術的發展，尤其是納膜對有機污染物的選擇性往除等獨特優點，在這一領域的應用中展示了強大的生命力。
我國目前在飲用水深度凈化領域中作了大量的應用及研究工作，國家頒布布了《飲用凈水水質標準》、《供水行業2000年技術進步發展規劃》等作為評價飲用水水質的依據�，F在國內已建設了一部分飲用水深度凈化工程，固然這一領域的水處理技術呈良好 的發展態勢，但目前的管道優質飲用水及市售瓶裝飲用水幾乎都是經反滲碳透設施的除離子水，凈化后的水雖將將有害物質往除，但同時將人體所必須要的礦物質和很多工作微量元素也往除殆盡，水質甚至達到了電子、食品等特殊產業用水水質，這種往離子作為飲用水是不科學的。國內外醫學專家通過科學論證，明確了“優質飲用水”的概念，即“優質飲用水”應是最大程度地往除原水中的有毒有害物質，同時又保存原水中對人體有益的微量元素和礦物質的飲用水。
人體對微量元素的需求主要從食品中獲得，但飲用水是人體攝取必須的礦物質和微量元素的重要途徑，而且水中的溶解性礦物質要比食品中更輕易地被人體吸收。人類長期依靠水而生存，人體對這些元素在水中的比例形成了較強的適應性，長期飲水中缺少這些元素，會造成嚴重營養失衡，對老年人、發育中的兒童、孕婦的影響尤為明顯，醫學界的生理學試驗也充分證實這一結論。

二、優質飲用水凈化技術的探討

按照建設部頒布發的《飲用凈水水質標準》及《供水行業2000年技術進步發展規劃》水質目標（88項），從某市常規供水管網中取三組樣，對水質進行檢測分析，有六項指標超標準，重點反映在有機污染的題目。檢測數據見表1。

繼續從該市管網水取樣進行色--質聯機檢測及ames試驗，對水中有機物進行定性分析，結果從管網中檢測出48種有機物，其中具有生物富集性、三致作用的有機物9種。ames試驗具有一定的致突變性。
根據檢測結果綜合分析，該市管網水已受到有機污染，尤其是水中具有很強三致作用的三氯甲烷、三氯乙烷等有機氯化合物超標嚴重。三氯乙烷、三氯甲烷同屬有機鹵低化合物，其“先驅物質”如某些苯酚類化合物、腐殖酸甚至某些藻類的分解或代謝產物，經氧化、鹵化、水解后均能天生鹵代烴類化合物。研究以為，即使低劑量的氯也可產生氯代反應，導致氯進進有機化合物中。氯進進有機化合物中增加其親脂性，難溶于水而易溶于脂肪，在人體和生物中積累性強，潛伏危害十分大，具有很強的三致作用，均為who確認的致癌物。因此，確定該市管網水屬于有機微污染水。
飲用水的有機污染尤其是有機鹵代化合物首先受到世界各國的密切關注。國際經濟合作組織（oeco）與世界衛生組織（who）曾組織專家對于水中的有機鹵素化合物的存在形式、毒性、天生機制與控制方法進行了探討與研究，國內在給水處理中對往除鹵代烴三氯甲烷的研究也有一定程度的進展，而對1,1,2-三氯乙烷的往除還比較陌生。目前我國往除水中有機污染較重，且含鹵代烴類化合物（化學穩定性強、難降解）的有效處理工藝為臭氧化、活性炭吸附 反滲透（ro）把關工藝，處理工藝流程如下
該工藝將水中包括有機污染物在內的全部物質往除貽盡，只有采取后加生理鹽或礦化過濾等附加措施，水質方可基本達到優質水的要求，但反滲碳透所需工作壓力大，電耗大。后補充微量元素和礦物質的過程復雜，而且不理想，工程造價與運行用度較高，技術、經濟不盡公道。不是理想的處理工藝。
近幾年美國和日本開始應用臭氧活性炭--納膜技術處理有機污染水取得良好的效果，國內第二炮兵設計院對該技術也進行了試驗，但由于臭氧活性炭---納膜處理有機污染水目前在國內尚無應用實例，而且無規范可循，鑒于此種情況，我們對臭氧活性炭--納膜技術進行了試驗。

三、實驗結果與分析

為確保試驗數據的可實施性，我們組裝了兩套設備進行了全過程的生產性試驗。試驗在本工程所在地進行原水為管網水。
（一）試驗工藝流程：

（二）試驗設備的運行的參數：（1）進水量為540l/h,出水量為410l/h,濃縮水排放量130l/h。（2）砂濾濾速：6.5--7m.h。(3)o3反應時間10--13min。（4）o3投量3--5mg/l。（5）活性炭濾速：6.5--7m/h。試驗時，為了驗證各階段的處理效果，確定有關的工藝參數，我們對各階段的出水及相應參數的變化，做了水質分析。
1、砂濾單元：
砂濾單元采用微絮凝過濾，主要往除20-50μm的雜質，如原水中較大顆粒的懸浮物、鐵化物沉淀等，使其不進進后續單元，確保其凈化效果。
試驗證實：砂濾單元對色度、濁度的往除效果較好，出水的色度、濁度分別由原水的12度、4.5ntu降至5度、1ntu，達到水質要求。砂濾對三氯甲烷的往除率15%左右，對總有機碳、1,1,2-三氯乙烷的往除效果甚微。
2、臭氧活性炭單元
活性炭出水的水質分析結果（表3）表明：（1）臭氧活性炭水中有機物的綜合指標大幅度降低，微污染物的種類和數目大大減少，大幅度減輕了后續膜濾的負擔。（2）臭氧活性炭單元對有機鹵代化合物的往除效果明顯，出水中三氯甲烷的含量為0.5μg/l，遠低于準中規定的30μg/l，往除率在90%以上；1,1,2-三氯乙烷被完全往除。此單元對cod、toc的往除效果不高。（3）臭氧活性炭對堿度、總硬度及鈣鎂離子的往除沒有效果。（4）試驗得出臭氧投加量3--4mg/l時效果最佳。

3、納濾單元
（1）納膜的組合方式：
第一套設備選定的nf膜為hydranautics生產的ro4z1m40-v1-25v膜，此種膜是根據原水水質特定的，膜孔徑為0.005um。第二套設備選定的nf膜為hydranautics生產的esnal膜。膜排列詳見下圖。
（2）試驗結果：
兩套系統對水中剩余有機物的往除效果均很好，出水總有機碳的含量為0.6mg/l，往除率為85%，其它種有機物指標均能達到飲用水水質要求。但對有益離子的保存方面，則有很大的差別。第一套系統對有益離子的保存率：總硬度40--50%，鈣50%，鎂0%，電導率6%；因此第一套系統的出水水質能夠滿足優質飲用水的水質目標，其處理效果詳見下表。
談優質飲用水深度處理
陳向明 王 虹
摘要：通過對我國飲用水深度凈化技術的分析與研究，提出“健康優質飲用水”的概念，以此確定處理水質的新目標。針對某市管網水有機污染嚴重，采用納膜把關處理方案，實現往除有毒的有害物質，保存有益健康元素的目的，使水水質符合優質水的要求。
關鍵詞：有機污染,臭氧化,活性炭,納濾
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陳向明 王 虹
（黑龍江省城市規劃勘測設計研究院）


一、優質飲用水題目的提出

隨著產業的迅速的發展、人工合成化合物的種類已達幾千萬種，與此同時大量含有各種有毒、有害物質的產業廢水、生活污水未經處理或只經簡單處理便排進自然水體，直接或間接地造成了飲用水水源的污染。目前全國大部分地表水源水質呈惡化趨勢，水庫湖泊水富營養化現象比較嚴重，水體污染的特點是有機物的種類急劇增加。此外還有農田徑流、大氣沉降等非點源污染，致使水源污染日益加劇，其中以有機污染最為嚴重，現在飲用水水質題目已成為當含世界面臨的普遍性題目。通過流行病學調查研究和對污染物質毒理學的驗證，發現很多物質與居民發病率具有很大的相關性，從而引起了人們對飲用水的衛生院與安全性的極大重視。為保證飲用水質量，世界各國不僅及時修訂了本國的水質標準，而且制定了控制水中有毒有害物質的對策。隨著這些調查和研究工作的不斷深進，人們逐步熟悉到，常規的絮凝沉淀、過濾、消毒凈化工藝已不能有效支隊水中的病原菌、病毒等，不能保障飲用水的衛生與安全。因此，以往除飲用水中有機污染及有毒有害物質為目標責任制的飲用水嘗試凈化技術得到日益廣泛的應用。
世界上經濟發達國家和地區，開展了大量飲用水深度凈化的研究及應用工作，對臭氧、活性炭、生物接觸氧化等多種除污染方法，及由其組成的凈化系統進行了深進的應用研究，取得了豐富的經驗。后期隨著膜產業的興起，又將各種膜技術引進飲用水深度處理領域，數十年來隨著膜分離裝置的產業化和膜分離技術的發展，尤其是納膜對有機污染物的選擇性往除等獨特優點，在這一領域的應用中展示了強大的生命力。
我國目前在飲用水深度凈化領域中作了大量的應用及研究工作，國家頒布布了《飲用凈水水質標準》、《供水行業2000年技術進步發展規劃》等作為評價飲用水水質的依據。現在國內已建設了一部分飲用水深度凈化工程，固然這一領域的水處理技術呈良好 的發展態勢，但目前的管道優質飲用水及市售瓶裝飲用水幾乎都是經反滲碳透設施的除離子水，凈化后的水雖將將有害物質往除，但同時將人體所必須要的礦物質和很多工作微量元素也往除殆盡，水質甚至達到了電子、食品等特殊產業用水水質，這種往離子作為飲用水是不科學的。國內外醫學專家通過科學論證，明確了“優質飲用水”的概念，即“優質飲用水”應是最大程度地往除原水中的有毒有害物質，同時又保存原水中對人體有益的微量元素和礦物質的飲用水。
人體對微量元素的需求主要從食品中獲得，但飲用水是人體攝取必須的礦物質和微量元素的重要途徑，而且水中的溶解性礦物質要比食品中更輕易地被人體吸收。人類長期依靠水而生存，人體對這些元素在水中的比例形成了較強的適應性，長期飲水中缺少這些元素，會造成嚴重營養失衡，對老年人、發育中的兒童、孕婦的影響尤為明顯，醫學界的生理學試驗也充分證實這一結論。

二、優質飲用水凈化技術的探討

按照建設部頒布發的《飲用凈水水質標準》及《供水行業2000年技術進步發展規劃》水質目標（88項），從某市常規供水管網中取三組樣，對水質進行檢測分析，有六項指標超標準，重點反映在有機污染的題目。檢測數據見表1。

表1 水質檢測結果 序號 項目名稱 單位 1# 2# 3# 88項指標 飲用凈水標準
1 1,1,2三氯乙烷 μg/l 43.9* 36.7* 37.4* 總量

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