摘要：本課題根據大連地區水源水的特點，分別利用RO和UF工藝對小區優質飲用水過程進行 研究 ，通過一年多的運行和水質監測，實驗表明：運用以“超濾”和“反滲透”為主的處理技術可以達到我國頒布的飲用凈水水質標準(CJ 94-1999)。對于特定的污染物也顯示出不同的特點，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，但通過適當的預處理可以達到設計基本要求。本文在此基礎上提出了存在的相關問題和今后的改進的建議。

關鍵詞：小區 飲用水

 優質飲用水是指自來水或其他原水經深度凈化處理，達到飲用水水質標準，通過獨立封閉的循環管網系統，供給居民可直接飲用的優質水。但由于優質飲用水的局部供水性， 經濟 制約的局限性，以及投資分散的重復性浪費，決定了這不是一條提高全民飲水質量的根本途徑。從長遠來看，改善飲用水水質的基本途徑是提高城市主體供水系統的水質[1]。

 目前 在優質飲用水中常用的膜處理技術有以下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、細菌、病毒、農藥、礦物質去除掉，獲得清潔的純凈水。本論文主要以反滲透和超濾工藝的設計、運行和監測進行 分析 對比，尋求適合大連地區的合適的優質水處理 方法 和注意的問題。

1 實驗方法

 實驗利用典型的處理工藝進行如下相關常規的測試。測試指標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 水質的氯化物;代表水體中可被氧化的有機物和還原性無機物的總量的高錳酸鉀指數(耗氧量)。

1.1 水質檢測方法(國家檢測標準方法)

氨氮：納氏試劑光度法;

氯化物：硝酸銀滴定法;

高錳酸鉀指數(耗氧量)：酸性法。

2 試驗過程及結果分析

 本實驗主要是利用超濾法和反滲透法處理大連市地區水源水，然后對處理后的水測其水質，確定上述兩種方法的優劣。

2.1 超濾工藝

 超濾是一個壓力驅動過程，其介于微濾與納濾之間。一般來說，超濾膜的截留相對分子質量在1000～300000之間，而相應的孔徑在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、細菌和病毒等大分子物質。工藝流程是原水從水箱中流出，經過錳砂過濾、精密過濾和超濾三道過濾程序以后，再進行消毒處理，最后得到純水，見圖1。

表1 超濾實驗結果

 從表 1中可以看出：只有4號的氨氮含量接近規定的0.1mg/L，考慮到實驗讀數存在誤差，故4號可以看作是符合規定的;而對于高錳酸鉀指數這個指標，后3組數據均小于規定的3mg/L，1號是3.102稍高于規定數值，隨著對水處理深度的加深，高錳酸鉀指數穩步下降;氯化物含量在各個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，經過錳砂過濾、精密過濾兩道過濾程序以后，進入反滲透凈化器過濾，再進行消毒處理，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反滲透實驗結果

 從表 2中看出：雖然只有個別幾個符合小于0.1mg/L的要求，但是測得的氨氮吸光度的值都很接近，除了1號以外，其它各項最大相差0.05，而對于高錳酸鉀指數這個指標，全部水樣都遠遠大于規定的3mg/L，隨著對水處理深度的加深，高錳酸鉀指數從逐步上升變到逐步下降，在進入反滲透一號處理器時達到峰值;對于氯化物含量的測定，各步的數據完全符合飲用凈水水質標準。

2.3 討論

UF和RO各項指標的結果比較見圖3～圖5：

2.3.1氨氮去除率對比

1-出水　2-消毒后

圖 3 氨氮去除率對比圖

 從圖3-1可以看出，氨氮去除率在這四組數據中，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 高錳酸鉀指數對比

1-出水　2-消毒后

圖 4 高錳酸鉀指數去除率對比圖

 高錳酸鉀指數主要是反映耗氧量的，超率的數據基本符合《飲用凈水水質標準》[2]規定的3mg/L的規定，但是反滲透的數據比規定大5倍左右。這主要是因為反滲透所用到的膜已經使用了近二年，膜的功效已經嚴重下降，應該進行更換或洗滌。

1-出水　2-消毒后

圖 5 氯化物去除率對比圖

2.3.3氯化物去除率對比

經反滲透處理后的水的氯化物去除率是50%左右，經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運作過程中，膜污染使透過水量減少，供水壓力增加，產品水質降低，增加清洗頻率,并且需要停機清洗，產水費用增加。

2.4.2消毒工藝

 在美國總大腸桿菌標準[4](Total Coliform Rule)中提出了對去除水中大腸桿菌的更為嚴格的標準和更為嚴格的檢測手段，另一方面在消毒劑和消毒副產物中，嚴格地限制了水中消毒劑和消毒副產物的最大值之后，水質標準的提高對消毒工藝提出了挑戰。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，又最大限度的減少消毒副產物的濃度是消毒工藝的核心 內容 。

 目前常用的消毒方法有氯消毒、臭氧消毒、紫外線消毒等。在實際運行中，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菌[5]，對于水中的病毒、寄生蟲卵的殺滅效果較差，而且當原水中含有較多的天然有機物如腐殖酸等時，氯消毒后水消毒副產物的含量會超過凈水標準。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，處理效率遠好于氯但弱于臭氧。二氧化氯消毒所產生的主要的消毒副產物為亞氯酸鹽和氯酸鹽，它們對人體健康有潛在的危害。

 臭氧是目前已知的化學消毒劑中最為有效的一種消毒劑。對水中的各種微生物都表現出良好的去除效果。臭氧消毒工藝的優點比較明顯，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物的控制問題，臭氧的生產設備龐大，流程復雜，需要較高的運行管理水平，同時臭氧容易分解，在室溫下水中的臭氧的半衰期約為30min，在輸送管道較長時,單獨采用臭氧消毒難以保證持續的殺菌效果，容易產生細菌的增值問題。耐臭氧腐蝕的管道造價很高，為了克服臭氧的分解問題，有的工藝采用了循環處理后水，重新加入消毒劑的辦法，循環的水量達到了設計水量的50% ，這樣必然增加了系統的運行費用，因此，臭氧消毒也是各種消毒工藝中造價較高的。

 紫外線消毒后的水中不會產生消毒副產物，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，在管網內細菌容易重新繁殖，所以單純的紫外線消毒一般用于小水量。另外，紫外光燈在超長時間運行后易壞，且耗電量大。

3 結論與今后的工作

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%，耗氧量不合規定;

 (3)超濾和反滲透兩種方法都能保證凈化后的水質符合國家的規定，比較而言反滲透凈化處理的水的指標更符合要求，氯化物的去除率要遠遠高于超濾，而且反滲透凈化的水對人身體更有好處，但反滲透所需要的設備特別是膜的資金遠大于超濾，所以在不 影響 水質的基礎上盡量節省費用，建議采用將二者結合使用;

 (4)為了有效解決膜污染問題，適當的前處理是非常必要的。美國的Christopher F.wend[6]等利用含有土壤腐殖物質和有生物活性的活性炭顆粒的生物反應器做為反滲透工藝的前處理，有效的降低了膜污染。大量的工程實踐證明[7]，臭氧和生物活性炭聯用工藝具有優異的除有機污染物性能。該工藝將臭氧氧化、活性炭吸附、微生物降解統為一體，其中適量的臭氧氧化所產生的中間產物有利于活性炭的吸附去除，臭氧自降解產物氧氣所導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。

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