摘要：本課題根據(jù)大連地區(qū)水源水的特點(diǎn)，分別利用RO和UF工藝對(duì)小區(qū)優(yōu)質(zhì)飲用水過程進(jìn)行 研究 ，通過一年多的運(yùn)行和水質(zhì)監(jiān)測(cè)，實(shí)驗(yàn)表明：運(yùn)用以“超濾”和“反滲透”為主的處理技術(shù)可以達(dá)到我國(guó)頒布的飲用凈水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(CJ 94-1999)。對(duì)于特定的污染物也顯示出不同的特點(diǎn)，反滲透處理后的水的氨氮去除率在96%左右，氯化物去除率是47%～50%，但是膜污染 問題 嚴(yán)重;超濾處理后的水的氨氮去除率和氯化物去除率明顯低于RO系統(tǒng)，但通過適當(dāng)?shù)念A(yù)處理可以達(dá)到設(shè)計(jì)基本要求。本文在此基礎(chǔ)上提出了存在的相關(guān)問題和今后的改進(jìn)的建議。

關(guān)鍵詞：小區(qū) 飲用水

優(yōu)質(zhì)飲用水是指自來水或其他原水經(jīng)深度凈化處理，達(dá)到飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，通過獨(dú)立封閉的循環(huán)管網(wǎng)系統(tǒng)，供給居民可直接飲用的優(yōu)質(zhì)水。但由于優(yōu)質(zhì)飲用水的局部供水性， 經(jīng)濟(jì) 制約的局限性，以及投資分散的重復(fù)性浪費(fèi)，決定了這不是一條提高全民飲水質(zhì)量的根本途徑。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，改善飲用水水質(zhì)的基本途徑是提高城市主體供水系統(tǒng)的水質(zhì)[1]。

目前 在優(yōu)質(zhì)飲用水中常用的膜處理技術(shù)有以下4種：微濾(MF)，超濾(UF)，納濾(NF)和反滲透(RO)。反滲透膜處理可以將水中的金屬離子、細(xì)菌、病毒、農(nóng)藥、礦物質(zhì)去除掉，獲得清潔的純凈水。本論文主要以反滲透和超濾工藝的設(shè)計(jì)、運(yùn)行和監(jiān)測(cè)進(jìn)行 分析 對(duì)比，尋求適合大連地區(qū)的合適的優(yōu)質(zhì)水處理 方法 和注意的問題。

1 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)利用典型的處理工藝進(jìn)行如下相關(guān)常規(guī)的測(cè)試。測(cè)試指標(biāo)主要有代表著微污染的程度氨氮含量;海濱城市由于海水中 影響 水質(zhì)的氯化物;代表水體中可被氧化的有機(jī)物和還原性無機(jī)物的總量的高錳酸鉀指數(shù)(耗氧量)。

1.1 水質(zhì)檢測(cè)方法(國(guó)家檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)方法)

氨氮：納氏試劑光度法;

氯化物：硝酸銀滴定法;

高錳酸鉀指數(shù)(耗氧量)：酸性法。

2 試驗(yàn)過程及結(jié)果分析

本實(shí)驗(yàn)主要是利用超濾法和反滲透法處理大連市地區(qū)水源水，然后對(duì)處理后的水測(cè)其水質(zhì)，確定上述兩種方法的優(yōu)劣。

2.1 超濾工藝

超濾是一個(gè)壓力驅(qū)動(dòng)過程，其介于微濾與納濾之間。一般來說，超濾膜的截留相對(duì)分子質(zhì)量在1000～300000之間，而相應(yīng)的孔徑在5～100nm之間，操作壓力一般為0.1～0.5MPa，主要用于截留去除水中的懸浮物、膠體、微粒、細(xì)菌和病毒等大分子物質(zhì)。工藝流程是原水從水箱中流出，經(jīng)過錳砂過濾、精密過濾和超濾三道過濾程序以后，再進(jìn)行消毒處理，最后得到純水，見圖1。

表1 超濾實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從表 1中可以看出：只有4號(hào)的氨氮含量接近規(guī)定的0.1mg/L，考慮到實(shí)驗(yàn)讀數(shù)存在誤差，故4號(hào)可以看作是符合規(guī)定的;而對(duì)于高錳酸鉀指數(shù)這個(gè)指標(biāo)，后3組數(shù)據(jù)均小于規(guī)定的3mg/L，1號(hào)是3.102稍高于規(guī)定數(shù)值，隨著對(duì)水處理深度的加深，高錳酸鉀指數(shù)穩(wěn)步下降;氯化物含量在各個(gè)過濾器中的變化不大，均在40～51之間，完全符合小于250mg/L的規(guī)定。

2.2 反滲透凈化過程

反滲透凈化過程的步驟和超濾凈化過程基本一致，也是原水從水箱中流出，經(jīng)過錳砂過濾、精密過濾兩道過濾程序以后，進(jìn)入反滲透凈化器過濾，再進(jìn)行消毒處理，最后得到純水，見圖2。

圖2 反滲透處理工藝流程

表2中的幾組水樣就是分別在上述工序的出水口取得的。

表 2反滲透實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從表 2中看出：雖然只有個(gè)別幾個(gè)符合小于0.1mg/L的要求，但是測(cè)得的氨氮吸光度的值都很接近，除了1號(hào)以外，其它各項(xiàng)最大相差0.05，而對(duì)于高錳酸鉀指數(shù)這個(gè)指標(biāo)，全部水樣都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于規(guī)定的3mg/L，隨著對(duì)水處理深度的加深，高錳酸鉀指數(shù)從逐步上升變到逐步下降，在進(jìn)入反滲透一號(hào)處理器時(shí)達(dá)到峰值;對(duì)于氯化物含量的測(cè)定，各步的數(shù)據(jù)完全符合飲用凈水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 討論

UF和RO各項(xiàng)指標(biāo)的結(jié)果比較見圖3～圖5：

2.3.1氨氮去除率對(duì)比

1-出水　2-消毒后

圖 3 氨氮去除率對(duì)比圖

從圖3-1可以看出，氨氮去除率在這四組數(shù)據(jù)中，無論在是超濾還是反滲透中變化都是比較高的，超濾的去除率在消毒后由60%變到80%，而反滲透消毒后也從50%變到了96.70%。

2.3.2 高錳酸鉀指數(shù)對(duì)比

1-出水　2-消毒后

圖 4 高錳酸鉀指數(shù)去除率對(duì)比圖

高錳酸鉀指數(shù)主要是反映耗氧量的，超率的數(shù)據(jù)基本符合《飲用凈水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》[2]規(guī)定的3mg/L的規(guī)定，但是反滲透的數(shù)據(jù)比規(guī)定大5倍左右。這主要是因?yàn)榉礉B透所用到的膜已經(jīng)使用了近二年，膜的功效已經(jīng)嚴(yán)重下降，應(yīng)該進(jìn)行更換或洗滌。

1-出水　2-消毒后

圖 5 氯化物去除率對(duì)比圖

2.3.3氯化物去除率對(duì)比

經(jīng)反滲透處理后的水的氯化物去除率是50%左右，經(jīng)過超濾處理后的水的氯化物去除率是10%以下。

2.4 問題

2.4.1膜污染

目前 ,膜污染問題是膜技術(shù)用于飲用水處理的最大障礙。膜污染[3]是指水中的懸浮固體、微生物及溶解的鹽類因被濃縮,其濃度超過溶度積而在膜表面上生成了不需要的沉積物。在RO運(yùn)作過程中，膜污染使透過水量減少，供水壓力增加，產(chǎn)品水質(zhì)降低，增加清洗頻率,并且需要停機(jī)清洗，產(chǎn)水費(fèi)用增加。

2.4.2消毒工藝

在美國(guó)總大腸桿菌標(biāo)準(zhǔn)[4](Total Coliform Rule)中提出了對(duì)去除水中大腸桿菌的更為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和更為嚴(yán)格的檢測(cè)手段，另一方面在消毒劑和消毒副產(chǎn)物中，嚴(yán)格地限制了水中消毒劑和消毒副產(chǎn)物的最大值之后，水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的提高對(duì)消毒工藝提出了挑戰(zhàn)。在飲用水深度凈化工藝中，采用合理的消毒 方法 ，在保證去除致病菌的同時(shí)，又最大限度的減少消毒副產(chǎn)物的濃度是消毒工藝的核心 內(nèi)容 。

目前常用的消毒方法有氯消毒、臭氧消毒、紫外線消毒等。在實(shí)際運(yùn)行中，這些方法都不同程度的存在一些問題。

氯消毒主要是通過次氯酸的氧化作用來殺滅細(xì)菌[5]，對(duì)于水中的病毒、寄生蟲卵的殺滅效果較差，而且當(dāng)原水中含有較多的天然有機(jī)物如腐殖酸等時(shí)，氯消毒后水消毒副產(chǎn)物的含量會(huì)超過凈水標(biāo)準(zhǔn)。另外，采用氯消毒的口感比采用其他消毒劑差。利用二氧化氯消毒，處理效率遠(yuǎn)好于氯但弱于臭氧。二氧化氯消毒所產(chǎn)生的主要的消毒副產(chǎn)物為亞氯酸鹽和氯酸鹽，它們對(duì)人體健康有潛在的危害。

臭氧是目前已知的化學(xué)消毒劑中最為有效的一種消毒劑。對(duì)水中的各種微生物都表現(xiàn)出良好的去除效果。臭氧消毒工藝的優(yōu)點(diǎn)比較明顯，消毒后水的口感明顯好于氯消毒水。臭氧消毒所要解決的主要問題是消毒副產(chǎn)物的控制問題，臭氧的生產(chǎn)設(shè)備龐大，流程復(fù)雜，需要較高的運(yùn)行管理水平，同時(shí)臭氧容易分解，在室溫下水中的臭氧的半衰期約為30min，在輸送管道較長(zhǎng)時(shí),單獨(dú)采用臭氧消毒難以保證持續(xù)的殺菌效果，容易產(chǎn)生細(xì)菌的增值問題。耐臭氧腐蝕的管道造價(jià)很高，為了克服臭氧的分解問題，有的工藝采用了循環(huán)處理后水，重新加入消毒劑的辦法，循環(huán)的水量達(dá)到了設(shè)計(jì)水量的50% ，這樣必然增加了系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用，因此，臭氧消毒也是各種消毒工藝中造價(jià)較高的。

紫外線消毒后的水中不會(huì)產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物，紫外線消毒所面臨的主要問題就是消毒后的水中無“余氯”作用，在管網(wǎng)內(nèi)細(xì)菌容易重新繁殖，所以單純的紫外線消毒一般用于小水量。另外，紫外光燈在超長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后易壞，且耗電量大。

3 結(jié)論與今后的工作

以上處理過程 研究 表明：

(1)超濾處理后的水的氨氮去除率在80%左右，氯化物去除率是6%，耗氧量符合要求;

(2)反滲透處理后的水的氨氮去除率在96%左右，氯化物去除率是47～50%，耗氧量不合規(guī)定;

(3)超濾和反滲透兩種方法都能保證凈化后的水質(zhì)符合國(guó)家的規(guī)定，比較而言反滲透凈化處理的水的指標(biāo)更符合要求，氯化物的去除率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于超濾，而且反滲透凈化的水對(duì)人身體更有好處，但反滲透所需要的設(shè)備特別是膜的資金遠(yuǎn)大于超濾，所以在不 影響 水質(zhì)的基礎(chǔ)上盡量節(jié)省費(fèi)用，建議采用將二者結(jié)合使用;

(4)為了有效解決膜污染問題，適當(dāng)?shù)那疤幚硎欠浅１匾?。美?guó)的Christopher F.wend[6]等利用含有土壤腐殖物質(zhì)和有生物活性的活性炭顆粒的生物反應(yīng)器做為反滲透工藝的前處理，有效的降低了膜污染。大量的工程實(shí)踐證明[7]，臭氧和生物活性炭聯(lián)用工藝具有優(yōu)異的除有機(jī)污染物性能。該工藝將臭氧氧化、活性炭吸附、微生物降解統(tǒng)為一體，其中適量的臭氧氧化所產(chǎn)生的中間產(chǎn)物有利于活性炭的吸附去除，臭氧自降解產(chǎn)物氧氣所導(dǎo)致的活性炭中的好氧微生物活性提高和生物再生也都是為廣大的研究人員所證實(shí)。

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