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為滿足人們對(duì)高質(zhì)量飲用水的需求，在對(duì)飲用水采用臭氧氧化——活性炭吸附聯(lián)用技術(shù)處理的基礎(chǔ)上，再運(yùn)用活性炭吸附、精密過濾及物理法殺菌的深度凈化工藝，生產(chǎn)出可以直接飲用的優(yōu)質(zhì)生飲水。該工藝運(yùn)行效果良好，已占據(jù)一定市場。
一、優(yōu)質(zhì)飲用水生產(chǎn)工藝流程
該工藝由2個(gè)部分組成，即O3—GAC法深度處理與物理法小型裝置的深度凈化相結(jié)合，具體工藝流程如下圖：
（優(yōu)質(zhì)飲用水生產(chǎn)工藝圖）
優(yōu)質(zhì)飲用水參數(shù)設(shè)計(jì)：
| 序號(hào) | O3— GAC法處理工藝 | 序號(hào) | 物理法深度凈化工藝 | ||
| 1 | 處理水量(t/d) | 20 000 | 14 | 額定產(chǎn)水量(m3) | 2×192 |
| 2 | 澄清池上升流速(mm/s) | 1～1.1 | 15 | 活性炭過濾器型號(hào) | GA16 192 |
| 3 | 砂濾池濾速(m/h) | 8.9 | 16 | 裝炭體積(L) | 80 |
| 4 | 反沖洗強(qiáng)度［L/(m2.s)］ | 16 | 17 | 產(chǎn)水率(L/min) | 16 |
| 5 | 預(yù)投臭氧量(mg/L) | 0.1～0.2 | 18 | 活性炭孔徑(nm) | ＜2 |
| 6 | 主臭氧量(mg/L) | 1.5～1.8 | 19 | 硅藻土平均粒徑(μm) | 25 |
| 7 | 主臭氧接觸時(shí)間(min) | 26.6 | 20 | 預(yù)涂膜時(shí)間(min) | 25～35 |
| 8 | 活性炭型號(hào) | ZJ—15 | 21 | 精濾器工作壓差(MPa) | ＜0.12 |
| 9 | 炭床高度(m) | 1.5 | 22 | 反沖洗強(qiáng)度［L/(s.m2)］ | 8～10 |
| 10 | 活性炭接觸時(shí)間(min) | 9 | 23 | 反沖洗時(shí)間(min) | 30～60 |
| 11 | 微孔布?xì)忖伆蹇讖?μm) | 20 | 24 | SCⅡ型微電解儀 | |
| 12 | 砂濾后水濁度(mg/L) | ＜3 | 25 | 殺菌率(％) | ＞99 |
| 13 | 炭濾后水濁度(mg/L) | ＜1 | 26 | 紫外線殺菌儀殺菌率(％) | ＞95 |
| 27 | 出水濁度(mg/L) | ＜0.5 | |||
（優(yōu)質(zhì)飲用水參數(shù)設(shè)計(jì)）
優(yōu)質(zhì)飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)：
該工藝投入運(yùn)行以來，對(duì)其出水濁度、細(xì)菌及大腸桿菌進(jìn)行日、周分析；每月由供水公司做全部分析，并定期向省、市衛(wèi)生防疫站送樣，做全分析，確保其出水水質(zhì)達(dá)到《生飲水企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》：
| 序 號(hào) | 項(xiàng) 目 | 應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn) 或國標(biāo) | 生飲水 企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) | 原 水 | 深度凈化水 出水水質(zhì) (1998-04-29) |
| 1 | 色度(度) | ≤15 | ≤2 | 黃色 | ＜2 |
| 2 | 濁度(mg/L) | ≤3 | ≤1.5 | 280 | 0.2 |
| 3 | 嗅味 | 不得有 | 無異嗅異味 | 二級(jí) | 無 |
| 4 | 肉眼可見物 | 不得含有 | 不得含有 | 少量泥沙 | 無 |
| 5 | pH | 6.5～8.5 | 6.5～8.5 | 8.16 | 7.83 |
| 6 | DO(mg/L) | ＞5 | 5.3 | ||
| 7 | COD(mg/L) | ≯3 | 2 | 0.05 | |
| 8 | 揮發(fā)酚(以苯酚計(jì))(mg/L) | 0.002 | ＜0.002 | 0.002 | ＜0.002 |
| 9 | 陰離子洗滌劑(mg/L) | 0.3 | ＜0.2 | 0.1 | ＜0.1 |
| 10 | CHCl3(μg/L) | 60 | ≤30 | 2.0 | 0.07 |
| 11 | CCl4(mg/L) | 3 | ≤2 | — | |
| 12 | As(mg/L) | 0.05 | ＜0.05 | 0.01 | ＜0.01 |
| 13 | Pb(mg/L) | 0.05 | ＜0.04 | 0.01 | ＜0.01 |
| 14 | Cd(mg/L) | 0.01 | ＜0.005 | 0.01 | ＜0.002 |
| 15 | Ag(mg/L) | 0.05 | ＜0.01 | ＜0.01 | |
| 16 | NO-2(mg/L) | ＜0.005 | ＜0.004 | ||
| 17 | 細(xì)菌總數(shù)(個(gè)/mL) | 100 | ＜20 | 10 000 | 0 |
| 18 | 大腸桿菌數(shù)(個(gè)/L) | 3 | ＜3 | ＞20 000 | ＜3 |
| 19 | Ames試驗(yàn) | 陰性 | 陰性 | ||
| 20 | 總硬度(以CaCO3計(jì))(mg/L) | 450 | 110.3 | 100.1 | |
| 21 | Se(mg/L) | 0.1 | |||
| 22 | Zn(mg/L) | 0.15 | |||
| 23 | Mg(mg/L) | 6.47 | |||
| 24 | Ca(mg/L) | 18.82 | |||
| 25 | Li(mg/L) | 0.005 | |||
| 26 | Sr(mg/L) | 0.019 | |||
| 27 | Si(mg/L) | 43 | |||
| 注 1 以上1～20項(xiàng)數(shù)據(jù)由九江市衛(wèi)生防疫站測得 | |||||
(優(yōu)質(zhì)飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)）
優(yōu)質(zhì)飲用水分析與評(píng)價(jià)
①對(duì)色度的去除率達(dá)96％以上，濁度去除率為100％，嗅味由二級(jí)消除為無。
②對(duì)原水中砷、鉛、鎘、銀等金屬的去除率均達(dá)到91％～99％。
③對(duì)一些劇毒、有害物質(zhì)如氰化物的去除率可達(dá)96％以上。
④對(duì)水中各種有機(jī)物的去除效果尤為明顯，如氯仿、CCl4及其它一些多環(huán)芳香族化合物的去除率均達(dá)到90％以上。
⑤對(duì)于原水中的細(xì)菌、大腸桿菌甚至芽孢桿菌的去除率均達(dá)100％；化驗(yàn)結(jié)果還表明，保存1個(gè)月的桶裝優(yōu)質(zhì)飲用水的細(xì)菌數(shù)僅為1個(gè)/mL，大腸桿菌仍小于3個(gè)/L，完全可以生飲。
⑥優(yōu)質(zhì)飲用水中含有適量的鋅、鎂、鈣、鋰、鍶等有益于人體健康的礦物質(zhì)。
⑦pH在7.8左右，總硬度亦在100 mg/L左右，且水中溶解氧較高(≥5 mg/L)，清甜可口。
檢測數(shù)據(jù)表明，優(yōu)質(zhì)飲用水水質(zhì)遠(yuǎn)優(yōu)于我國《生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，主要指標(biāo)均已達(dá)到或超過世界衛(wèi)生組織(WHO)推薦的生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
二、O3— GAC及物理法深度凈化組合工藝
預(yù)臭氧—臭氧—生物活性炭技術(shù)的特點(diǎn)
由于長江源水中有機(jī)物含量較多，故在快速混凝同時(shí)投加臭氧與堿式氯化鋁，可使臭氧將大分子有機(jī)物的苯環(huán)結(jié)構(gòu)打開，形成小分子或中間體，使其隨無機(jī)物一起沉積。預(yù)投O3來源于主臭氧尾氣的回收，投量為0.1～0.15 mg/L［1］，既可有效降低藥耗(堿式氯化鋁由10 mg/L降至5.2 mg/L)，又可減輕活性炭濾池的負(fù)荷。
主臭氧接觸池與活性炭濾池是一個(gè)全封閉的構(gòu)筑體。因?yàn)樘苛１戎匦。谒馔蛄髯饔孟拢瑲狻⒁骸⒐倘嗵幱谖?dòng)狀態(tài)而有利于大量臭氧進(jìn)入炭孔隙中，并與孔隙中被吸收、聚集的大分子有機(jī)物相遇。根據(jù)臭氧反應(yīng)動(dòng)力學(xué)原理，其化學(xué)反應(yīng)速度和參與反應(yīng)的物質(zhì)及臭氧濃度成正比，可促使大部分有機(jī)物Zz終被氧化為H2O和CO2等無機(jī)小分子，從而脫離活性炭孔隙；同時(shí)，臭氧分解后形成氧氣，使好氧菌與硝化菌在活性炭表面形成生物膜，繼續(xù)降解活性炭表面的有機(jī)物，使之Zz終脫離活性炭表面，延長了活性炭的運(yùn)行周期。如ZJ—15活性炭使用壽命為2年，可運(yùn)行3年后仍具有較好的活性。因而主投臭氧的量要求較高，實(shí)際運(yùn)行中為1.2～1.8 mg/L。
預(yù)O3— O3— GAC工藝后加氯，能有效防止二次污染，使水質(zhì)穩(wěn)定。加氯量控制在0.3～0.5 mg/L。出水經(jīng)色—質(zhì)聯(lián)機(jī)檢測，水中有機(jī)物由40余種降至8種，如1、2苯并蒽、3、4苯并芘、噻嗯(2、3—4)吡啶已完全去除，剩余的8種有機(jī)物組分含量也在國標(biāo)允許值內(nèi)，細(xì)菌總數(shù)為0 個(gè)/L，大腸桿菌數(shù)為0～3 個(gè)/L；濁度≤1 mg/L。
物理法深度凈化的技術(shù)特點(diǎn)
研究資料表明，活性炭具有高效的吸附性能，對(duì)分子量在500～3 000 u的有機(jī)物及憎水有機(jī)物具有優(yōu)良的去除效果。前期經(jīng)預(yù)O3— O3— GAC工藝處理的水中，82％的有機(jī)物已全部去除，剩余的數(shù)種有機(jī)物組分也在國標(biāo)允許值以內(nèi)。為確保優(yōu)質(zhì)生飲水中有機(jī)物及其降解后的中間體降至Zz低，采用顆粒狀活性炭進(jìn)行二次吸附，去除來自兩方面的有機(jī)物分子：一是在前期工藝中剩余的有機(jī)物；二是前期水在清水池作4～8 h停留所滋生的細(xì)菌或其它有機(jī)物，吸附時(shí)間為4～6 min。
通過對(duì)運(yùn)行的活性炭表面進(jìn)行鏡檢，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌與微生物數(shù)很少，主要是因?yàn)椋?br />①進(jìn)水水質(zhì)好，且水中含有0.3 mg/L的游離氯，抑制細(xì)菌的繁殖；
②水與活性炭接觸時(shí)間短，細(xì)菌生長缺乏足夠的時(shí)間。
采用硅藻土粉末為濾料的預(yù)涂膜過濾技術(shù)是基于膜法(MF)優(yōu)良的過濾性能以及硅藻土中含有大量對(duì)人體有益的微量元素，如硅、鈉、鍶、鐵等。預(yù)涂膜的過濾周期取決于濾膜中孔道或孔隙的狀況，以及濾前水的水質(zhì)，設(shè)計(jì)中將濾前與濾后水的壓差小于0.12 MPa作為一個(gè)過濾周期。而實(shí)際運(yùn)行周期較設(shè)計(jì)延長近15％，主要是濾前水的濁度已控制在0.5 mg/L以下。經(jīng)測試，濾后水濁度為0～0.2 mg/L，水中的重金屬去除率達(dá)99.9％，而對(duì)人體有益的微量元素含量均有不同程度的提高，這就是預(yù)涂膜工藝的兩重性。可見，將顆粒狀活性炭吸附與硅藻土過濾相結(jié)合的工藝，不僅能進(jìn)一步去除水中的殘余有機(jī)物及其中間體、重金屬，而且向水中補(bǔ)充了一些有益的微量元素。
微電解殺菌與紫外線消毒相結(jié)合
微電解殺菌及紫外線殺菌均為物理消毒法，其共同特點(diǎn)是殺菌時(shí)間短、效率高，且無二次污染。其中微電解法主要是在水流中增設(shè)一低壓電場，使水處理器的水中產(chǎn)生H2O2、O3等活性物質(zhì)，這些物質(zhì)具有極強(qiáng)的殺菌作用，據(jù)有關(guān)測試數(shù)據(jù)表明，水流過水處理器(低壓電場)時(shí)間僅為10 s，滅菌率即達(dá)99.9％以上；而電解產(chǎn)生的H2O2、O3被還原后，均分解為O2溶于水中，實(shí)際運(yùn)行1年來，優(yōu)質(zhì)飲用水的溶解氧量較一般飲用水高出近20％。紫外線的殺菌率亦在95％以上，因而采用兩者組合消毒工藝，殺菌率能確保達(dá)到99.9％以上，同時(shí)具有抑菌及避免二次污染的功效。在對(duì)保存1個(gè)月的優(yōu)質(zhì)飲用水抽樣檢查中發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌數(shù)僅為1 個(gè)/mL；大腸桿菌仍小于3 個(gè)/L。
以上參考文獻(xiàn)
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6 Martin fox.Healthy Water.1996