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談優(yōu)質(zhì)飲用水深度處理
摘要：通過對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)。針對某市管網(wǎng)水有機污染嚴(yán)重，采用納膜把關(guān)處理方案，實現(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)劃勘測設(shè)計研究院）
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幾千萬種，與此同時大量含有各種有毒、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(zhì)呈惡化趨勢，水庫湖泊水富營養(yǎng)化現(xiàn)象比較嚴(yán)重，水體污染的特點是有機物的種類急劇增加。此外還有農(nóng)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(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)查研究和對污染物質(zhì)毒理學(xué)的驗證，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)的對策。隨著這些調(diào)查和研究工作的不斷深進，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)濟發(fā)達國家和地區(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)進行了深進的應(yīng)用研究，取得了豐富的經(jīng)驗。后期隨著膜產(chǎn)業(yè)的興起，又將各種膜技術(shù)引進飲用水深度處理領(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，尤其是納膜對有機污染物的選擇性往除等獨特優(yōu)點，在這一領(lǐng)域的應(yīng)用中展示了強大的生命力。
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)進步發(fā)展規(guī)劃》等作為評價飲用水水質(zhì)的依據(jù)。現(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，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)，同時又保存原水中對人體有益的微量元素和礦物質(zhì)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(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，人體對這些元素在水中的比例形成了較強的適應(yīng)性，長期飲水中缺少這些元素，會造成嚴(yán)重營養(yǎng)失衡，對老年人、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)試驗也充分證實這一結(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)進步發(fā)展規(guī)劃》水質(zhì)目標(biāo)（88項），從某市常規(guī)供水管網(wǎng)中取三組樣，對水質(zhì)進行檢測分析，有六項指標(biāo)超標(biāo)準(zhǔn)，重點反映在有機污染的題目。檢測數(shù)據(jù)見表1。
繼續(xù)從該市管網(wǎng)水取樣進行色--質(zhì)聯(lián)機檢測及ames試驗，對水中有機物進行定性分析，結(jié)果從管網(wǎng)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(jù)檢測結(jié)果綜合分析，該市管網(wǎng)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(biāo)嚴(yán)重。三氯乙烷、三氯甲烷同屬有機鹵低化合物，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(wǎng)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(guān)注。國際經(jīng)濟合作組織（oeco）與世界衛(wèi)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(nèi)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(xué)穩(wěn)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(guān)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(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，工程造價與運行用度較高，技術(shù)、經(jīng)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(yīng)用臭氧活性炭--納膜技術(shù)處理有機污染水取得良好的效果，國內(nèi)第二炮兵設(shè)計院對該技術(shù)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(nèi)尚無應(yīng)用實例，而且無規(guī)范可循，鑒于此種情況，我們對臭氧活性炭--納膜技術(shù)進行了試驗。
三、實驗結(jié)果與分析
為確保試驗數(shù)據(jù)的可實施性，我們組裝了兩套設(shè)備進行了全過程的生產(chǎn)性試驗。試驗在本工程所在地進行原水為管網(wǎng)水。
（一）試驗工藝流程：
（二）試驗設(shè)備的運行的參數(shù)：（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(yīng)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(guān)的工藝參數(shù)，我們對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，使其不進進后續(xù)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(zhì)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(zhì)分析結(jié)果（表3）表明：（1）臭氧活性炭水中有機物的綜合指標(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)膜濾的負擔(dān)。（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(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(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）試驗結(jié)果：
兩套系統(tǒng)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(biāo)均能達到飲用水水質(zhì)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(tǒng)對有益離子的保存率：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)。針對某市管網(wǎng)水有機污染嚴(yán)重，采用納膜把關(guān)處理方案，實現(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)劃勘測設(shè)計研究院）
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幾千萬種，與此同時大量含有各種有毒、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(zhì)呈惡化趨勢，水庫湖泊水富營養(yǎng)化現(xiàn)象比較嚴(yán)重，水體污染的特點是有機物的種類急劇增加。此外還有農(nóng)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(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)查研究和對污染物質(zhì)毒理學(xué)的驗證，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)的對策。隨著這些調(diào)查和研究工作的不斷深進，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)濟發(fā)達國家和地區(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)進行了深進的應(yīng)用研究，取得了豐富的經(jīng)驗。后期隨著膜產(chǎn)業(yè)的興起，又將各種膜技術(shù)引進飲用水深度處理領(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，尤其是納膜對有機污染物的選擇性往除等獨特優(yōu)點，在這一領(lǐng)域的應(yīng)用中展示了強大的生命力。
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)進步發(fā)展規(guī)劃》等作為評價飲用水水質(zhì)的依據(jù)。現(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，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)，同時又保存原水中對人體有益的微量元素和礦物質(zhì)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(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，人體對這些元素在水中的比例形成了較強的適應(yīng)性，長期飲水中缺少這些元素，會造成嚴(yán)重營養(yǎng)失衡，對老年人、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)試驗也充分證實這一結(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)進步發(fā)展規(guī)劃》水質(zhì)目標(biāo)（88項），從某市常規(guī)供水管網(wǎng)中取三組樣，對水質(zhì)進行檢測分析，有六項指標(biāo)超標(biāo)準(zhǔn)，重點反映在有機污染的題目。檢測數(shù)據(jù)見表1。
表1 水質(zhì)檢測結(jié)果 序號 項目名稱 單位 1# 2# 3# 88項指標(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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