談優(yōu)質(zhì)飲用水深度處理

摘要：通過對(duì)我國飲用水深度凈化技術(shù)的分析與研究，提出“健康優(yōu)質(zhì)飲用水”的概念，以此確定處理水質(zhì)的新目標(biāo)。針對(duì)某市管網(wǎng)水有機(jī)污染嚴(yán)重，采用納膜把關(guān)處理方案，實(shí)現(xiàn)往除有毒的有害物質(zhì)，保存有益健康元素的目的，使水水質(zhì)符合優(yōu)質(zhì)水的要求。陳向明 王 虹
（黑龍江省城市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院）


一、優(yōu)質(zhì)飲用水題目的提出

隨著產(chǎn)業(yè)的迅速的發(fā)展、人工合成化合物的種類已達(dá)幾千萬種，與此同時(shí)大量含有各種有毒、有害物質(zhì)的產(chǎn)業(yè)廢水、生活污水未經(jīng)處理或只經(jīng)簡(jiǎn)單處理便排進(jìn)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(zhì)呈惡化趨勢(shì)，水庫湖泊水富營養(yǎng)化現(xiàn)象比較嚴(yán)重，水體污染的特點(diǎn)是有機(jī)物的種類急劇增加。此外還有農(nóng)田徑流、大氣沉降等非點(diǎn)源污染，致使水源污染日益加劇，其中以有機(jī)污染最為嚴(yán)重，現(xiàn)在飲用水水質(zhì)題目已成為當(dāng)含世界面臨的普遍性題目。通過流行病學(xué)調(diào)查研究和對(duì)污染物質(zhì)毒理學(xué)的驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)很多物質(zhì)與居民發(fā)病率具有很大的相關(guān)性，從而引起了人們對(duì)飲用水的衛(wèi)生院與安全性的極大重視。為保證飲用水質(zhì)量，世界各國不僅及時(shí)修訂了本國的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，而且制定了控制水中有毒有害物質(zhì)的對(duì)策。隨著這些調(diào)查和研究工作的不斷深進(jìn)，人們逐步熟悉到，常規(guī)的絮凝沉淀、過濾、消毒凈化工藝已不能有效支隊(duì)水中的病原菌、病毒等，不能保障飲用水的衛(wèi)生與安全。因此，以往除飲用水中有機(jī)污染及有毒有害物質(zhì)為目標(biāo)責(zé)任制的飲用水嘗試凈化技術(shù)得到日益廣泛的應(yīng)用。
世界上經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家和地區(qū)，開展了大量飲用水深度凈化的研究及應(yīng)用工作，對(duì)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(tǒng)進(jìn)行了深進(jìn)的應(yīng)用研究，取得了豐富的經(jīng)驗(yàn)。后期隨著膜產(chǎn)業(yè)的興起，又將各種膜技術(shù)引進(jìn)飲用水深度處理領(lǐng)域，數(shù)十年來隨著膜分離裝置的產(chǎn)業(yè)化和膜分離技術(shù)的發(fā)展，尤其是納膜對(duì)有機(jī)污染物的選擇性往除等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在這一領(lǐng)域的應(yīng)用中展示了強(qiáng)大的生命力。
我國目前在飲用水深度凈化領(lǐng)域中作了大量的應(yīng)用及研究工作，國家頒布布了《飲用凈水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》、《供水行業(yè)2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃》等作為評(píng)價(jià)飲用水水質(zhì)的依據(jù)�，F(xiàn)在國內(nèi)已建設(shè)了一部分飲用水深度凈化工程，固然這一領(lǐng)域的水處理技術(shù)呈良好 的發(fā)展態(tài)勢(shì)，但目前的管道優(yōu)質(zhì)飲用水及市售瓶裝飲用水幾乎都是經(jīng)反滲碳透設(shè)施的除離子水，凈化后的水雖將將有害物質(zhì)往除，但同時(shí)將人體所必須要的礦物質(zhì)和很多工作微量元素也往除殆盡，水質(zhì)甚至達(dá)到了電子、食品等特殊產(chǎn)業(yè)用水水質(zhì)，這種往離子作為飲用水是不科學(xué)的。國內(nèi)外醫(yī)學(xué)專家通過科學(xué)論證，明確了“優(yōu)質(zhì)飲用水”的概念，即“優(yōu)質(zhì)飲用水”應(yīng)是最大程度地往除原水中的有毒有害物質(zhì)，同時(shí)又保存原水中對(duì)人體有益的微量元素和礦物質(zhì)的飲用水。
人體對(duì)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(zhì)和微量元素的重要途徑，而且水中的溶解性礦物質(zhì)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(duì)這些元素在水中的比例形成了較強(qiáng)的適應(yīng)性，長期飲水中缺少這些元素，會(huì)造成嚴(yán)重營養(yǎng)失衡，對(duì)老年人、發(fā)育中的兒童、孕婦的影響尤為明顯，醫(yī)學(xué)界的生理學(xué)試驗(yàn)也充分證實(shí)這一結(jié)論。

二、優(yōu)質(zhì)飲用水凈化技術(shù)的探討

按照建設(shè)部頒布發(fā)的《飲用凈水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》及《供水行業(yè)2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃》水質(zhì)目標(biāo)（88項(xiàng)），從某市常規(guī)供水管網(wǎng)中取三組樣，對(duì)水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)分析，有六項(xiàng)指標(biāo)超標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)反映在有機(jī)污染的題目。檢測(cè)數(shù)據(jù)見表1。

繼續(xù)從該市管網(wǎng)水取樣進(jìn)行色--質(zhì)聯(lián)機(jī)檢測(cè)及ames試驗(yàn)，對(duì)水中有機(jī)物進(jìn)行定性分析，結(jié)果從管網(wǎng)中檢測(cè)出48種有機(jī)物，其中具有生物富集性、三致作用的有機(jī)物9種。ames試驗(yàn)具有一定的致突變性。
根據(jù)檢測(cè)結(jié)果綜合分析，該市管網(wǎng)水已受到有機(jī)污染，尤其是水中具有很強(qiáng)三致作用的三氯甲烷、三氯乙烷等有機(jī)氯化合物超標(biāo)嚴(yán)重。三氯乙烷、三氯甲烷同屬有機(jī)鹵低化合物，其“先驅(qū)物質(zhì)”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(chǎn)物，經(jīng)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(chǎn)生氯代反應(yīng)，導(dǎo)致氯進(jìn)進(jìn)有機(jī)化合物中。氯進(jìn)進(jìn)有機(jī)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(qiáng)，潛伏危害十分大，具有很強(qiáng)的三致作用，均為who確認(rèn)的致癌物。因此，確定該市管網(wǎng)水屬于有機(jī)微污染水。
飲用水的有機(jī)污染尤其是有機(jī)鹵代化合物首先受到世界各國的密切關(guān)注。國際經(jīng)濟(jì)合作組織（oeco）與世界衛(wèi)生組織（who）曾組織專家對(duì)于水中的有機(jī)鹵素化合物的存在形式、毒性、天生機(jī)制與控制方法進(jìn)行了探討與研究，國內(nèi)在給水處理中對(duì)往除鹵代烴三氯甲烷的研究也有一定程度的進(jìn)展，而對(duì)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(jī)污染較重，且含鹵代烴類化合物（化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)、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(guān)工藝，處理工藝流程如下
該工藝將水中包括有機(jī)污染物在內(nèi)的全部物質(zhì)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(zhì)方可基本達(dá)到優(yōu)質(zhì)水的要求，但反滲碳透所需工作壓力大，電耗大。后補(bǔ)充微量元素和礦物質(zhì)的過程復(fù)雜，而且不理想，工程造價(jià)與運(yùn)行用度較高，技術(shù)、經(jīng)濟(jì)不盡公道。不是理想的處理工藝。
近幾年美國和日本開始應(yīng)用臭氧活性炭--納膜技術(shù)處理有機(jī)污染水取得良好的效果，國內(nèi)第二炮兵設(shè)計(jì)院對(duì)該技術(shù)也進(jìn)行了試驗(yàn)，但由于臭氧活性炭---納膜處理有機(jī)污染水目前在國內(nèi)尚無應(yīng)用實(shí)例，而且無規(guī)范可循，鑒于此種情況，我們對(duì)臭氧活性炭--納膜技術(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)。

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

為確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可實(shí)施性，我們組裝了兩套設(shè)備進(jìn)行了全過程的生產(chǎn)性試驗(yàn)。試驗(yàn)在本工程所在地進(jìn)行原水為管網(wǎng)水。
（一）試驗(yàn)工藝流程：

（二）試驗(yàn)設(shè)備的運(yùn)行的參數(shù)：（1）進(jìn)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(yīng)時(shí)間10--13min。（4）o3投量3--5mg/l。（5）活性炭濾速：6.5--7m/h。試驗(yàn)時(shí)，為了驗(yàn)證各階段的處理效果，確定有關(guān)的工藝參數(shù)，我們對(duì)各階段的出水及相應(yīng)參數(shù)的變化，做了水質(zhì)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(zhì)，如原水中較大顆粒的懸浮物、鐵化物沉淀等，使其不進(jìn)進(jìn)后續(xù)單元，確保其凈化效果。
試驗(yàn)證實(shí)：砂濾單元對(duì)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(dá)到水質(zhì)要求。砂濾對(duì)三氯甲烷的往除率15%左右，對(duì)總有機(jī)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(zhì)分析結(jié)果（表3）表明：（1）臭氧活性炭水中有機(jī)物的綜合指標(biāo)大幅度降低，微污染物的種類和數(shù)目大大減少，大幅度減輕了后續(xù)膜濾的負(fù)擔(dān)。（2）臭氧活性炭單元對(duì)有機(jī)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(yuǎn)低于準(zhǔn)中規(guī)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(duì)cod、toc的往除效果不高。（3）臭氧活性炭對(duì)堿度、總硬度及鈣鎂離子的往除沒有效果。（4）試驗(yàn)得出臭氧投加量3--4mg/l時(shí)效果最佳。

3、納濾單元
（1）納膜的組合方式：
第一套設(shè)備選定的nf膜為hydranautics生產(chǎn)的ro4z1m40-v1-25v膜，此種膜是根據(jù)原水水質(zhì)特定的，膜孔徑為0.005um。第二套設(shè)備選定的nf膜為hydranautics生產(chǎn)的esnal膜。膜排列詳見下圖。
（2）試驗(yàn)結(jié)果：
兩套系統(tǒng)對(duì)水中剩余有機(jī)物的往除效果均很好，出水總有機(jī)碳的含量為0.6mg/l，往除率為85%，其它種有機(jī)物指標(biāo)均能達(dá)到飲用水水質(zhì)要求。但對(duì)有益離子的保存方面，則有很大的差別。第一套系統(tǒng)對(duì)有益離子的保存率：總硬度40--50%，鈣50%，鎂0%，電導(dǎo)率6%；因此第一套系統(tǒng)的出水水質(zhì)能夠滿足優(yōu)質(zhì)飲用水的水質(zhì)目標(biāo)，其處理效果詳見下表。
談優(yōu)質(zhì)飲用水深度處理
陳向明 王 虹
摘要：通過對(duì)我國飲用水深度凈化技術(shù)的分析與研究，提出“健康優(yōu)質(zhì)飲用水”的概念，以此確定處理水質(zhì)的新目標(biāo)。針對(duì)某市管網(wǎng)水有機(jī)污染嚴(yán)重，采用納膜把關(guān)處理方案，實(shí)現(xiàn)往除有毒的有害物質(zhì)，保存有益健康元素的目的，使水水質(zhì)符合優(yōu)質(zhì)水的要求。
關(guān)鍵詞：有機(jī)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(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院）


一、優(yōu)質(zhì)飲用水題目的提出

隨著產(chǎn)業(yè)的迅速的發(fā)展、人工合成化合物的種類已達(dá)幾千萬種，與此同時(shí)大量含有各種有毒、有害物質(zhì)的產(chǎn)業(yè)廢水、生活污水未經(jīng)處理或只經(jīng)簡(jiǎn)單處理便排進(jìn)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(zhì)呈惡化趨勢(shì)，水庫湖泊水富營養(yǎng)化現(xiàn)象比較嚴(yán)重，水體污染的特點(diǎn)是有機(jī)物的種類急劇增加。此外還有農(nóng)田徑流、大氣沉降等非點(diǎn)源污染，致使水源污染日益加劇，其中以有機(jī)污染最為嚴(yán)重，現(xiàn)在飲用水水質(zhì)題目已成為當(dāng)含世界面臨的普遍性題目。通過流行病學(xué)調(diào)查研究和對(duì)污染物質(zhì)毒理學(xué)的驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)很多物質(zhì)與居民發(fā)病率具有很大的相關(guān)性，從而引起了人們對(duì)飲用水的衛(wèi)生院與安全性的極大重視。為保證飲用水質(zhì)量，世界各國不僅及時(shí)修訂了本國的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，而且制定了控制水中有毒有害物質(zhì)的對(duì)策。隨著這些調(diào)查和研究工作的不斷深進(jìn)，人們逐步熟悉到，常規(guī)的絮凝沉淀、過濾、消毒凈化工藝已不能有效支隊(duì)水中的病原菌、病毒等，不能保障飲用水的衛(wèi)生與安全。因此，以往除飲用水中有機(jī)污染及有毒有害物質(zhì)為目標(biāo)責(zé)任制的飲用水嘗試凈化技術(shù)得到日益廣泛的應(yīng)用。
世界上經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家和地區(qū)，開展了大量飲用水深度凈化的研究及應(yīng)用工作，對(duì)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(tǒng)進(jìn)行了深進(jìn)的應(yīng)用研究，取得了豐富的經(jīng)驗(yàn)。后期隨著膜產(chǎn)業(yè)的興起，又將各種膜技術(shù)引進(jìn)飲用水深度處理領(lǐng)域，數(shù)十年來隨著膜分離裝置的產(chǎn)業(yè)化和膜分離技術(shù)的發(fā)展，尤其是納膜對(duì)有機(jī)污染物的選擇性往除等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在這一領(lǐng)域的應(yīng)用中展示了強(qiáng)大的生命力。
我國目前在飲用水深度凈化領(lǐng)域中作了大量的應(yīng)用及研究工作，國家頒布布了《飲用凈水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》、《供水行業(yè)2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃》等作為評(píng)價(jià)飲用水水質(zhì)的依據(jù)�，F(xiàn)在國內(nèi)已建設(shè)了一部分飲用水深度凈化工程，固然這一領(lǐng)域的水處理技術(shù)呈良好 的發(fā)展態(tài)勢(shì)，但目前的管道優(yōu)質(zhì)飲用水及市售瓶裝飲用水幾乎都是經(jīng)反滲碳透設(shè)施的除離子水，凈化后的水雖將將有害物質(zhì)往除，但同時(shí)將人體所必須要的礦物質(zhì)和很多工作微量元素也往除殆盡，水質(zhì)甚至達(dá)到了電子、食品等特殊產(chǎn)業(yè)用水水質(zhì)，這種往離子作為飲用水是不科學(xué)的。國內(nèi)外醫(yī)學(xué)專家通過科學(xué)論證，明確了“優(yōu)質(zhì)飲用水”的概念，即“優(yōu)質(zhì)飲用水”應(yīng)是最大程度地往除原水中的有毒有害物質(zhì)，同時(shí)又保存原水中對(duì)人體有益的微量元素和礦物質(zhì)的飲用水。
人體對(duì)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(zhì)和微量元素的重要途徑，而且水中的溶解性礦物質(zhì)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(duì)這些元素在水中的比例形成了較強(qiáng)的適應(yīng)性，長期飲水中缺少這些元素，會(huì)造成嚴(yán)重營養(yǎng)失衡，對(duì)老年人、發(fā)育中的兒童、孕婦的影響尤為明顯，醫(yī)學(xué)界的生理學(xué)試驗(yàn)也充分證實(shí)這一結(jié)論。

二、優(yōu)質(zhì)飲用水凈化技術(shù)的探討

按照建設(shè)部頒布發(fā)的《飲用凈水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》及《供水行業(yè)2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃》水質(zhì)目標(biāo)（88項(xiàng)），從某市常規(guī)供水管網(wǎng)中取三組樣，對(duì)水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)分析，有六項(xiàng)指標(biāo)超標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)反映在有機(jī)污染的題目。檢測(cè)數(shù)據(jù)見表1。

表1 水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果 序號(hào) 項(xiàng)目名稱 單位 1# 2# 3# 88項(xiàng)指標(biāo) 飲用凈水標(biāo)準(zhǔn)
1 1,1,2三氯乙烷 μg/l 43.9* 36.7* 37.4* 總量

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