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优质饮用水生产工艺介绍
优质饮用水的基本内涵：较大程度地去除源水中的有毒有害物质，特别是各种重金属及有机污染物；同时又较大可能地保留人体健康所必需的各种微量元素(如硒、锶等)和矿物质。
为满足人们对高质量饮用水的需求，在对饮用水采用臭氧氧化——活性炭吸附联用技术处理的基础上，再运用活性炭吸附、精密过滤及物理法杀菌的深度净化工艺，生产出可以直接饮用的优质生饮水。该工艺运行效果良好，已占据一定市场。
一、优质饮用水生产工艺流程
该工艺由2个部分组成，即O3—GAC法深度处理与物理法小型装置的深度净化相结合，具体工艺流程如下图：
（优质饮用水生产工艺图）
优质饮用水参数设计：
| 序号 | O3— GAC法处理工艺 | 序号 | 物理法深度净化工艺 | ||
| 1 | 处理水量(t/d) | 20 000 | 14 | 额定产水量(m3) | 2×192 |
| 2 | 澄清池上升流速(mm/s) | 1～1.1 | 15 | 活性炭过滤器型号 | GA16 192 |
| 3 | 砂滤池滤速(m/h) | 8.9 | 16 | 装炭体积(L) | 80 |
| 4 | 反冲洗强度［L/(m2.s)］ | 16 | 17 | 产水率(L/min) | 16 |
| 5 | 预投臭氧量(mg/L) | 0.1～0.2 | 18 | 活性炭孔径(nm) | ＜2 |
| 6 | 主臭氧量(mg/L) | 1.5～1.8 | 19 | 硅藻土平均粒径(μm) | 25 |
| 7 | 主臭氧接触时间(min) | 26.6 | 20 | 预涂膜时间(min) | 25～35 |
| 8 | 活性炭型号 | ZJ—15 | 21 | 精滤器工作压差(MPa) | ＜0.12 |
| 9 | 炭床高度(m) | 1.5 | 22 | 反冲洗强度［L/(s.m2)］ | 8～10 |
| 10 | 活性炭接触时间(min) | 9 | 23 | 反冲洗时间(min) | 30～60 |
| 11 | 微孔布气钛板孔径(μm) | 20 | 24 | SCⅡ型微电解仪 | |
| 12 | 砂滤后水浊度(mg/L) | ＜3 | 25 | 杀菌率(％) | ＞99 |
| 13 | 炭滤后水浊度(mg/L) | ＜1 | 26 | 紫外线杀菌仪杀菌率(％) | ＞95 |
| 27 | 出水浊度(mg/L) | ＜0.5 | |||
（优质饮用水参数设计）
优质饮用水水质标准：
该工艺投入运行以来，对其出水浊度、细菌及大肠杆菌进行日、周分析；每月由供水公司做全部分析，并定期向省、市卫生防疫站送样，做全分析，确保其出水水质达到《生饮水企业标准》：
| 序 号 |
项 目 | 应用标准 或Gg标 |
生饮水 企业标准 |
原 水 | 深度净化水 出水水质 (1998-04-29) |
| 1 | 色度(度) | ≤15 | ≤2 | 黄色 | ＜2 |
| 2 | 浊度(mg/L) | ≤3 | ≤1.5 | 280 | 0.2 |
| 3 | 嗅味 | 不得有 | 无异嗅异味 | 二Jj | 无 |
| 4 | 肉眼可见物 | 不得含有 | 不得含有 | 少量泥沙 | 无 |
| 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 | 挥发酚(以苯酚计)(mg/L) | 0.002 | ＜0.002 | 0.002 | ＜0.002 |
| 9 | 阴离子洗涤剂(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 | 细菌总数(个/mL) | 100 | ＜20 | 10 000 | 0 |
| 18 | 大肠杆菌数(个/L) | 3 | ＜3 | ＞20 000 | ＜3 |
| 19 | Ames试验 | 阴性 | 阴性 | ||
| 20 | 总硬度(以CaCO3计)(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 | |||
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注 1 以上1～20项数据由九江市卫生防疫站测得 |
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(优质饮用水水质标准）
优质饮用水分析与评价
①对色度的去除率达96％以上，浊度去除率为100％，嗅味由二Jj消除为无。
②对原水中砷、铅、镉、银等金属的去除率均达到91％～99％。
③对一些剧毒、有害物质如氰化物的去除率可达96％以上。
④对水中各种有机物的去除效果尤为明显，如氯仿、CCl4及其它一些多环芳香族化合物的去除率均达到90％以上。
⑤对于原水中的细菌、大肠杆菌甚至芽孢杆菌的去除率均达100％；化验结果还表明，保存1个月的桶装优质饮用水的细菌数仅为1个/mL，大肠杆菌仍小于3个/L，完全可以生饮。
⑥优质饮用水中含有适量的锌、镁、钙、锂、锶等有益于人体健康的矿物质。
⑦pH在7.8左右，总硬度亦在100 mg/L左右，且水中溶解氧较高(≥5 mg/L)，清甜可口。
检测数据表明，优质饮用水水质远优于我Gg《生活饮用水水质标准》，主要指标均已达到或Cc过世界卫生组织(WHO)推荐的生活饮用水水质标准。
二、O3— GAC及物理法深度净化组合工艺
预臭氧—臭氧—生物活性炭技术的特点
由于长江源水中有机物含量较多，故在快速混凝同时投加臭氧与碱式氯化铝，可使臭氧将大分子有机物的苯环结构打开，形成小分子或中间体，使其随无机物一起沉积。预投O3来源于主臭氧尾气的回收，投量为0.1～0.15 mg/L［1］，既可有效降低药耗(碱式氯化铝由10 mg/L降至5.2 mg/L)，又可减轻活性炭滤池的负荷。
主臭氧接触池与活性炭滤池是一个全封闭的构筑体。因为炭粒比重小，在水、气同向流作用下，气、液、固三相处于微动状态而有利于大量臭氧进入炭孔隙中，并与孔隙中被吸收、聚集的大分子有机物相遇。根据臭氧反应动力学原理，其化学反应速度和参与反应的物质及臭氧浓度成正比，可促使大部分有机物Zz终被氧化为H2O和CO2等无机小分子，从而脱离活性炭孔隙；同时，臭氧分解后形成氧气，使好氧菌与硝化菌在活性炭表面形成生物膜，继续降解活性炭表面的有机物，使之Zz终脱离活性炭表面，延长了活性炭的运行周期。如ZJ—15活性炭使用寿命为2年，可运行3年后仍具有较好的活性。因而主投臭氧的量要求较高，实际运行中为1.2～1.8 mg/L。
预O3— O3— GAC工艺后加氯，能有效防止二次污染，使水质稳定。加氯量控制在0.3～0.5 mg/L。出水经色—质联机检测，水中有机物由40余种降至8种，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种有机物组分含量也在Gg标允许值内，细菌总数为0 个/L，大肠杆菌数为0～3 个/L；浊度≤1 mg/L。
物理法深度净化的技术特点
研究资料表明，活性炭具有高效的吸附性能，对分子量在500～3 000 u的有机物及憎水有机物具有优良的去除效果。前期经预O3— O3— GAC工艺处理的水中，82％的有机物已全部去除，剩余的数种有机物组分也在Gg标允许值以内。为确保优质生饮水中有机物及其降解后的中间体降至Zz低，采用颗粒状活性炭进行二次吸附，去除来自两方面的有机物分子：一是在前期工艺中剩余的有机物；二是前期水在清水池作4～8 h停留所滋生的细菌或其它有机物，吸附时间为4～6 min。
通过对运行的活性炭表面进行镜检，发现细菌与微生物数很少，主要是因为：
①进水水质好，且水中含有0.3 mg/L的游离氯，抑制细菌的繁殖；
②水与活性炭接触时间短，细菌生长缺乏足够的时间。
采用硅藻土粉末为滤料的预涂膜过滤技术是基于膜法(MF)优良的过滤性能以及硅藻土中含有大量对人体有益的微量元素，如硅、钠、锶、铁等。预涂膜的过滤周期取决于滤膜中孔道或孔隙的状况，以及滤前水的水质，设计中将滤前与滤后水的压差小于0.12 MPa作为一个过滤周期。而实际运行周期较设计延长近15％，主要是滤前水的浊度已控制在0.5 mg/L以下。经测试，滤后水浊度为0～0.2 mg/L，水中的重金属去除率达99.9％，而对人体有益的微量元素含量均有不同程度的提高，这就是预涂膜工艺的两重性。可见，将颗粒状活性炭吸附与硅藻土过滤相结合的工艺，不仅能进一步去除水中的残余有机物及其中间体、重金属，而且向水中补充了一些有益的微量元素。
微电解杀菌与紫外线消毒相结合
微电解杀菌及紫外线杀菌均为物理消毒法，其共同特点是杀菌时间短、效率高，且无二次污染。其中微电解法主要是在水流中增设一低压电场，使水处理器的水中产生H2O2、O3等活性物质，这些物质具有Jj强的杀菌作用，据有关测试数据表明，水流过水处理器(低压电场)时间仅为10 s，灭菌率即达99.9％以上；而电解产生的H2O2、O3被还原后，均分解为O2溶于水中，实际运行1年来，优质饮用水的溶解氧量较一般饮用水高出近20％。紫外线的杀菌率亦在95％以上，因而采用两者组合消毒工艺，杀菌率能确保达到99.9％以上，同时具有抑菌及避免二次污染的功效。在对保存1个月的优质饮用水抽样检查中发现，细菌数仅为1 个/mL；大肠杆菌仍小于3 个/L。
以上参考文献
1 唐安忠等.臭氧—活性炭处理饮用水工艺在我厂的应用.石油化工环境保护，1993；(4)
2 金伟等.粉末活性炭在预涂过滤中的应用.中Gg给水排水，1997；13(增刊)：16～19
3 张德胜等.微电解杀菌器的研制与应用.中Gg给水排水，1998；14(5)：4～5
4 卜恩云.地下水深度处理试验研究.见：给水排水新技术.北京：中Gg建筑工业出版社
5 罗晓鸿.Ames试验氯化致突变前体物在净水工艺中的去除研究.中Gg给水排水，1998；14(3)：11～13
6 Martin fox.Healthy Water.1996
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