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滤液泵 优质饮用水深度处理-上海龙亚排污水泵厂荐
 摘要：通过对我国饮用水深度净化技术的与，提出“健康优质饮用水”的概念，以此确定处理水质的新目标。针对某市管网水有机污染严重，采用纳膜把关处理方案，实现去除有毒的有害物质，保留有益健康元素的目的，使水水质符合优质水的要求。

一、优质饮用水的提出

随着的迅速的、人工合成化合物的种类已达几千万种，与此同时大量含有各种有毒、有害物质的工业废水、生活污水未经处理或只经简单处理便排入天然水体，直接或间接地造成了饮用水水源的污染。全国大部分地表水源水质呈恶化趋势，水库湖泊水富营养化现象比较严重，水体污染的特点是有机物的种类急剧增加。此外还有农田径流、大气沉降等非点源污染，致使水源污染日益加剧，其中以有机污染最为严重，现在饮用水水质问题已成为当含世界面临的普遍性问题。通过流行病学调查研究和对污染物质毒的验证，发现很多物质与居民发病率具有很大的相关性，从而引起了人们对饮用水的卫生院与安全性的极大重视。为保证饮用水质量，世界各国不仅及时修订了本国的水质标准，而且制定了控制水中有毒有害物质的对策。随着这些调查和研究工作的不断深入，人们逐步认识到，常规的絮凝沉淀、过滤、消毒净化工艺已不能有效支队水中的病原菌、病毒等，不能保障饮用水的卫生与安全。因此，以去除饮用水中有机污染及有毒有害物质为目标责任制的饮用水尝试净化技术得到日益广泛的。
世界上发达国家和地区，开展了大量饮用水深度净化的研究及应用工作，对臭氧、活性炭、生物接触氧化等多种除污染，及由其组成的净化系统进行了深入的应用研究，取得了丰富的经验。后期随着膜工业的兴起，又将各种膜技术引入饮用水深度处理领域，数十年来随着膜分离装置的工业化和膜分离技术的发展，尤其是纳膜对有机污染物的选择性去除等独特优点，在这一领域的应用中展示了强大的生命力。
我国目前在饮用水深度净化领域中作了大量的应用及研究工作，国家颁布布了《饮用净水水质标准》、《供水行业2000年技术进步发展规划》等作为评价饮用水水质的依据。现在国内已建设了一部分饮用水深度净化工程，虽然这一领域的水处理技术呈良好 的发展态势，但目前的管道优质饮用水及市售瓶装饮用水几乎都是经反渗碳透设施的除离子水，净化后的水虽将将有害物质去除，但同时将人体所必需要的矿物质和许多工作微量元素也去除殆尽，水质甚至达到了、食品等特殊工业用水水质，这种去离子作为饮用水是不的。国内外医学专家通过科学论证，明确了“优质饮用水”的概念，即“优质饮用水”应是最大程度地去除原水中的有毒有害物质，同时又保留原水中对人体有益的微量元素和矿物质的饮用水。
人体对微量元素的需求主要从食物中获得，但饮用水是人体摄取必需的矿物质和微量元素的重要途径，而且水中的溶解性矿物质要比食物中更容易地被人体吸收。人类长期依赖水而生存，人体对这些元素在水中的比例形成了较强的适应性，长期饮水中缺少这些元素，会造成严重营养失衡，对老年人、发育中的儿童、孕妇的尤为明显，医学界的生理学试验也充分证明这一结论。

二、优质饮用水净化技术的探讨

按照建设部颁布发的《饮用净水水质标准》及《供水行业2000年技术进步发展规划》水质目标（88项），从某市常规供水管网中取三组样，对水质进行检测分析，有六项指标超标准，重点反映在有机污染的问题。检测数据见表1。

继续从该市管网水取样进行色--质联机检测及Ames试验，对水中有机物进行定性分析，结果从管网中检测出48种有机物，其中具有生物富集性、三致作用的有机物9种。Ames试验具有一定的致突变性。
根据检测结果综合分析，该市管网水已受到有机污染，尤其是水中具有很强三致作用的三氯甲烷、三氯乙烷等有机氯化合物超标严重。三氯乙烷、三氯甲烷同属有机卤低化合物，其“前驱物质”如某些苯酚类化合物、腐殖酸甚至某些藻类的分解或代谢产物，经氧化、卤化、水解后均能生成卤代烃类化合物。研究认为，即使低剂量的氯也可产生氯代反应，导致氯进入有机化合物中。氯进入有机化合物中增加其亲脂性，难溶于水而易溶于脂肪，在人体和生物中积累性强，潜在危害十分大，具有很强的三致作用，均为WHO确认的致癌物。因此，确定该市管网水属于有机微污染水。
饮用水的有机污染尤其是有机卤代化合物首先受到世界各国的密切关注。国际经济合作组织（OECO）与世界卫生组织（WHO）曾组织专家对于水中的有机卤素化合物的存在形式、毒性、生成机制与控制方法进行了探讨与研究，国内在给水处理中对去除卤代烃三氯甲烷的研究也有一定程度的进展，而对1,1,2-三氯乙烷的去除还比较陌生。目前我国去除水中有机污染较重，且含卤代烃类化合物（化学稳定性强、难降解）的有效处理工艺为臭氧化、活性炭吸附+反渗透（RO）把关工艺，处理工艺流程如下
该工艺将水中包括有机污染物在内的全部物质去除贻尽，只有采取后加生理盐或矿化过滤等附加措施，水质方可基本达到优质水的要求，但反渗碳透所需工作压力大，电耗大。后补充微量元素和矿物质的过程复杂，而且不理想，工程造价与运行费用较高，技术、经济不尽合理。不是理想的处理工艺。
近几年美国和日本开始应用臭氧活性炭--纳膜技术处理有机污染水取得良好的效果，国内第二炮兵设计院对该技术也进行了试验，但由于臭氧活性炭---纳膜处理有机污染水目前在国内尚无应用实例，而且无规范可循，鉴于此种情况，我们对臭氧活性炭--纳膜技术进行了试验。三、实验结果与

为确保试验数据的可实施性，我们组装了两套设备进行了全过程的生产性试验。试验在本工程所在地进行原水为管网水。
（一）试验工艺流程：
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（二）试验设备的运行的参数：（1）进水量为540L/h,出水量为410L/h,浓缩水排放量130L/h。（2）砂滤滤速：6.5--7m.h。(3)O3反应时间10--13min。（4）O3投量3--5mg/L。（5）活性炭滤速：6.5--7m/h。试验时，为了验证各阶段的处理效果，确定有关的工艺参数，我们对各阶段的出水及相应参数的变化，做了水质分析。
1、砂滤单元：
砂滤单元采用微絮凝过滤，主要去除20-50μm的杂质，如原水中较大颗粒的悬浮物、铁化物沉淀等，使其不进入后续单元，确保其净化效果。
试验证明：砂滤单元对色度、浊度的去除效果较好，出水的色度、浊度分别由原水的12度、4.5NTU降至5度、1NTU，达到水质要求。砂滤对三氯甲烷的去除率15%左右，对总有机碳、1,1,2-三氯乙烷的去除效果甚微。

表2 砂滤去除效果表 序号 项目名称 单位 原水 砂滤出水 去除率 88项指标 饮用净水标准 
1 色度 度 12 5 58.3% <=15 <=5 
2 浊度 NTU 4.5 1.0 77.8% <=3 <=1 
3 1,1,2三氯乙烷 μg/l 36.6 35.2 3.8% 总量<=1 
4 耗氧量 Mg/l 1.7 1.7 <=5 <=2 
5 总有机碳（TOC） Mg/l 4.3 4.02 6.5% <=4 
6 三氯甲烷 μg/l 48.5 40.3 16.9% <=60 <=30 

2、臭氧活性炭单元
活性炭出水的水质分析结果（表3）表明：（1）臭氧活性炭水中有机物的综合指标大幅度降低，微污染物的种类和数量大大减少，大幅度减轻了后续膜滤的负担。（2）臭氧活性炭单元对有机卤代化合物的去除效果显著，出水中三氯甲烷的含量为0.5μg/l，远低于准中规定的30μg/l，去除率在90%以上；1,1,2-三氯乙烷被完全去除。此单元对COD、TOC的去除效果不高。（3）臭氧活性炭对碱度、总硬度及钙镁离子的去除没有效果。（4）试验得出臭氧投加量3--4mg/L时效果最佳。

表3 活性炭去除效果表 序号 项目名称 单位 砂滤出水 活性炭出水 去除率 88项指标 饮用净水标准 
1 色度 度 5 5 <=15 <=5 
2 浊度 NTU 1.0 0.2 80 <=3 <=1 
3 1,1,2三氯乙烷 μg/l 35.2 未检出 100 总量<=1 
4 耗氧量 Mg/l 1.7 0.8 52.9 <=5 <=2 
5 总有机碳（TOC） Mg/l 4.02 3.91 2.7 <=4 
6 三氯甲烷 μg/l 40.3 0.5 98.8 <=60 <=30 

3、纳滤单元
（1）纳膜的组合方式：
第一套设备选定的NF膜为Hydranautics生产的RO4Z1M40-V1-25V膜，此种膜是根据原水水质特定的，膜孔径为0.005um。第二套设备选定的NF膜为Hydranautics生产的ESNAl膜。膜排列详见下图。

（2）试验结果：
两套系统对水中剩余有机物的去除效果均很好，出水总有机碳的含量为0.6mg/L，去除率为85%，其它种有机物指标均能达到饮用水水质要求。但对有益离子的保留方面，则有很大的差别。第一套系统对有益离子的保留率：总硬度40--50%，钙50%，镁0%，电导率6%；因此第一套系统的出水水质能够满足优质饮用水的水质目标，其处理效果详见下表。

表4 纳滤去除效果表 序号 项目名称 单位 活性炭出水 第一套设备 第二套设备 88项指标 饮用净水标准 
出水 去除率 出水 去除率 
1 耗氧量 Mg/l 0.8 0.6 ≤5 ≤2 
2 总有机碳 Mg/l 3.91 0.6 84.7% 0.064 98.3% ≤4 
3 三氯甲烷 μg/l 0.5 0.3 0.2 ≤60 ≤30 
4 1,1,2-三氯乙烷 μg/l 未检出 未检出 未检出 总量≤1 
5 钠 Mg/l 35.200 20.477 41.8% 2.9959 91.5% ≤200 
6 钾 Mg/l 1.700 1.012 40.5% 0.1443 91.5% 
7 钙 Mg/l 25.651 12.425 51.6% 0.802 96.9% ≤100 
8 镁 Mg/l 6.08 2.189 64.0% 0.00 100% ≤50 
9 碱度 Mg/l 55.044 32.526 40.9% 5.004 90.9% >30 
10 总硬度 Mg/l 89.071 40.032 55.1% 2.002 97.7% ≤450 ≤300 
11 电导率 μs/cm 316 146 53.8% 19 94.0% ≤400 

四、结论：

1、从纳滤的各种分离性能的有关资料和初步可以看出，膜材质不同，其性能不同，反应在电荷性与极性上，对脱除对象也有所不同，纳滤过程部分受压力控制，部分受孔径控制，还部分受电荷排斥及极性的，这是一个复杂的过程。
2、试验表明：臭氧活性炭、纳滤处理工艺对微污染水的处理是行之有效的，只要纳膜选择适宜，完全可以达到优质饮用水的水质目标。

主要：
1 徐平等 大型纳滤装置的设计及其性能
2 吴舜泽等 饮用水深度净化工艺现场对比试验 给水排水 VO1.25 No.12 1999 3

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精硝过滤泵 水源水中微囊藻毒素预处理方法研究进展-上海龙亚排污水泵厂荐

近几十年由于富营养化水平的加剧，包括水源水库水在内的淡水水体经常发生蓝藻水华，蓝藻水华可导致水源水中微囊藻毒素(Microcystins，MC)含量升高，而水中MC对人类的健康构成潜在危害。MC对人体重要调节酶(蛋白质磷酸酶1和2A)有潜在的抑制作用〔1〕，被证实可导致人类、家畜和野生动物的死亡。许多国家根据世界卫生组织推荐值〔2〕建立了饮用水中MC-亮氨酸精氨酸(LR)限制标准，最高允许含量为10μg／L。我国的“生活饮用水卫生规范”〔3〕和“城市供水水质标准”〔4〕中都规定MC-LR最高浓度为10μg／L。MC的化学性质非常稳定，常规水处理工艺对其去除率较低。因此，在常规处理之前寻求有效去除MC的预处理方法，对于饮用水的安全保障具有重要意义。本文对去除水源水中藻毒素的预处理方法研究进展作一综述。
　　1   去除藻毒素的预氧化法

　　11   预加氯   自从20世纪，氯已被用来作为水处理试剂。20世纪初，美国就应用氯作消毒剂来代替砂滤。预加氯是应用最早和目前应用最广泛的氧化除藻方法，它常用于水源水的预处理工艺中以杀死藻类，使藻类及藻毒素易于在后续常规水处理工艺中去除。Tsuji等〔5〕的研究证实，MC的去除效果主要决定于水中自由氯含量， 观察了NaClO对MC-LR和MC-双精氨酸(RR)的去除效果，发现毒素易被降解且依赖于自由氯的剂量，用浓度为07mg／L的自由氯经60min处理后，水中仅有35％的MC被去除，当自由氯浓度增大到28mg／L时接触30min后，MC的去除率达99％。另外，MC的去除效果还依赖于pH值的大小，Nicholson等〔6〕发现，在高pH值条件下，NaClO和Ca(ClO)2的杀毒效果低。当pH值升高时，毒素的去除率大大降低，由pH值7时的79％降至pH值10时的04％。分析认为是由于氯溶于水中生成次氯酸，在pH值超过5后开始分解形成次氯酸根离子，pH值超过10后完全离解，而次氯酸是一种比次氯酸根离子更有效的氧化剂，因而随pH值增大，次氯酸浓度的降低影响了有效氯的氧化作用。氯化提供了一个有效的去除饮用水中MC的方法，它对MC的去除效果依赖于有效氯的投加量和足够的余氯。但有关氯化去除MC的机制和经氯化后MC的降解副产物的特征至今尚未清楚。

　　12   预加高锰酸钾   自20世纪60年代，欧美等地区开始大规模的将高锰酸盐应用于水处理技术中。高锰酸钾作为一种强氧化剂能氧化大量有机化合物，其对有机物分子中多键功能团的破坏能力非常强，甚至可以分裂苯环。在与MC水溶液作用时，它可以破坏MC分子中3-氨基-9-甲氧基-2,6,8-三甲基-10-苯基癸-4,6-二烯酸(ADDA)上的不饱和双键，因此，在消除MC毒性方面十分有效。有文献指出〔7〕，1mg／L的高锰酸钾30min内可去除浓度为200μg／L的溶液中95％ MC-LR。对用氯和高锰酸钾作氧化剂(浓度均为2mg／L)氧化MC-LR的实验〔7〕比较显示，2种氧化条件下毒素有相似的衰减曲线。但观察到高锰酸钾在去除MC上表现更迅速，且保持恒定的氧化还原电位。

　　13   预加臭氧(O3)   臭氧的氧化能力极强，氧化还原电位为207V，在酸性溶液中仅次于氟。1886年法国最早进行臭氧技术研究，20世纪60年代末臭氧开始用于原水预氧化，主要用途为改善感官指标、助凝、初步去除或转化污染物等，目前它已被广泛应用于饮用水处理中。臭氧可以通过与有机物双键的迅速氧化反应生成羰基化合物。当臭氧作用于MC时，MC中ADDA的双键被氧化打开而使其毒性消失。早期的研究表明，1mg／L的O3对浓度为60μg/L的MC溶液的去除效果可达到100%。Rositano J〔8〕等研究发现，用005mg／L的O3处理15s后，99％的MC被去除掉。O3比Cl2、H2O2、高锰酸钾等能更有效地去除MC-LR，这与O3具有更高的氧化电位有关。研究证实，臭氧是一种去除饮用水中MC的有效方法。虽然关于臭氧分解MC的副产物的危害性方面仍需做进一步的研究，但臭氧氧化作为一种有效的净水方法，仍然具有很好的应用前景。

　　2   粉末活性炭法

　　粉末活性炭(PAC)在水厂最初应用的目的是为了去除水中的色、嗅、味等〔9〕。20世纪70年代以来，随着水源污染的日益严重以及消毒副产物(DBP)的检出，研究人员发现PAC对饮用水源中的酚类、农药、消毒副产物及其前体物等也有很好的去除效果〔10〕。因此，PAC在水处理中得到了普遍的应用，且有逐年递增趋势。Hoffmann等〔11〕应用PAC去除藻毒素的实验研究发现，PAC能去除蓝藻产生的MC，MC的去除效果依赖于PAC的投加量，要去除掉MC-RR和LR，PAC的投加量高达800mg／L(一般给水处理中PAC投加范围为5～30mg／L)，Falconer等〔12〕的报道也证实了这一点。在对活性炭去除MC-LR的研究中发现，影响活性炭吸附的主要因素是孔的体积而不是比表面积，对MC-LR吸附最好的是中孔体积(孔径12～26nm)的活性炭。另外，竞争吸附同样影响PAC对MC的去除效果，在对高纯水和原水中MC去除率的比较中发现，由于原水中有机物对活性炭吸附点的竞争导致了MC去除效率的下降，天然有机物(NOM)的浓度尤其影响MC的去除。大量文献证实，PAC可成功应用于MC的去除，但在常规的水处理工艺中其性能会降低，另外MC是否吸附到活性炭上也不明确，它有可能被活性炭表面的生物膜降解而表现出安全性，也有可能被再次释放到水体中对健康造成危害。
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　　3   生物预处理法

　　目前采用生物预处理工艺净化受污染原水，主要考察对有机物、氨氮、藻类、亚硝酸盐氮、浊度、铁、锰等污染物质的去除效能，而关于生物法去除MC方面的研究报道相对较少。吕锡武等〔13〕以人工配制的含微囊藻水为试验对象，在静态条件下考察生物接触氧化工艺对MC的去除效率，表明氧化工艺对MC的生物降解远比缺氧有效，氧化处理24h时3种MC去除率均超过90%，处理72h后水中已检测不到MC。关于生物法去除MC的机制被一致认为是生物降解作用，有学者〔14〕发现，MC-LR经生物降解后其ADDA侧链的共轭双键被破坏，从而证明ADDA侧链是生物降解的攻击靶位，正是由于其结构的变化才导致MC-LR毒性的降低或丧失。Harada等〔15〕分离一种菌种(Sphingomonas strain，B-9)，它靠体内的3种水解酶(MlrA，MlrB,MlrC)来降解MC，首先环状MC在MlrA作用下转变为线型MC，MlrB进一步将其降解为四肽化合物，而水解酶MlrC又将这种化合物水解成更小的缩氨酸和氨基酸，从而使MC的毒性丧失。朱光灿等〔16〕采用三阶生物膜反应器预处理含MC的富营养化湖水，停留时间2h时，藻类的去除率>90％，细胞外MC-LR和MC-RR的去除率分别达到867％和817％以上，总MC-LR和MC-RR的去除率分别达到715％和805％以上。证明三阶生物膜工艺可作为水厂含MC富营养化原水高效、安全的生物预处理工艺。4   结语

　　预氯化的高投加量和较长的接触时间限制了它在去除MC上的应用，而且还需考虑氯化后副产物的潜在危害；而关于高锰酸钾对MC破坏机制的研究还很少，因此，高锰酸钾预氧化去除MC效果需进一步研究。PAC去除MC不破坏其结构，因此，不需考虑副产物的生成，去除效果较好，但对截留或吸附后MC的处置应高度重视，它的应用必须采取安全严密的监控措施，以确保能达到预期的效果。预加臭氧是一种去除水源水中MC很有效的预处理方法，该方法运行简单，产生有害副产物的概率小，去除率一般可达到95％以上，是一种经济上较为合理的净化技术。近年来，生物降解有毒蓝藻及其毒素的研究表明，生物预处理法也是去除水源水中MC的重要途径之一，该方法安全简便，无须特殊的设备，投资较少，且对MC有较高的去除率，有望在水源水的预处理中得到广泛的应用。

【参考文献】
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