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凈水工藝及水質檢驗技術的發展

09-03 12:46:25  瀏覽次數:630次  欄目:給水排水
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  實際上凈水工藝是按水質標準的規定來要求水質檢驗技術的,因而水質檢驗技術水平反映了當時水質標準的水平,也反映了凈水工藝的水平。建國初期,我國尚沒有一個國家級的生活飲用水水質標準。1950年上海市制定了地方性的“上海市自來水水質標準”,1955年5月國家衛生部在12個城市試行了“自來水水質暫行標準草案”,1959年11月由建工部、衛生部審批了“生活飲用水衛生標準”(20-76),它們主要包括物理指標,化學指標以及一些微量物質指標如鐵、銅、鋅、錳、氰化物、陰離子合成洗滌劑、硒、汞、鎘、六價鉻等,它反映了水環境污染第二階段工業污水中微量金屬元素污染水體的問題(第一階段屬于人類的生活污水致病微生物污染),它沒有反映當時就已發生的水體污染第三階段有機物對水源的污染問題以及加氯消毒產生的消毒副產品問題。

  從解放到1976年或者更近一些到1990年這一階段的凈水工藝來看,國內給水工作者做出了優異的成績:開發了新型高效絮凝劑如堿式氯化鋁、聚丙烯酰胺、氯化硫酸亞鐵、聚硅酸助凝劑;混合絮凝工藝的新發展,開發了多種絮凝池型,由動態絮凝型式逐漸過渡到靜態絮凝型式,不斷向高效、低耗、小型方向發展;采用平流折板、豎流人字(折)板、紋板和柵條、網格等絮凝池;運用淺層沉淀理論將平流沉淀池改進為長、狹、淺的新池型;改善進水布水條件,增設縱向指形集水槽,實行了自動排泥;開發了氣浮池、斜管、斜板沉淀池、迷宮沉淀池;機械攪拌沉清池、水力循環澄清池、脈沖澄清池;開發了雙層濾池、三層濾池和移動罩瀑池;優質凈水濾料,氣水反沖等技術,個別水廠開始用臭氧氧化工藝。此外在高渾濁水的處理,低溫低濁水處理,除藻、除鐵、除錳、除氟等方面都做出了不少成績。但總的看來,當時的凈水工藝是以滿足當時的水質標準的要求,以去除色度、鐵、錳、濁度,消毒殺菌為主攻方向。盡管1985年出臺的“生活飲用水衛生標準”(GB5749-85)含35項水質指標,規定了水中氯仿、四氯化碳、滴滴涕、六六六、苯并(a)芘的限量,截止1989年為止統計的全國日供水100萬m3以上的7家水公司,只不過有5家公司能全部完成國標GB5749-85規定的35項水質指標的檢驗工作;而全國日供水50萬以上的水公司,也只有10%的公司能完成35項的檢驗任務;占全國大多數的日供水50萬以下的水公司基本上沒有一家公司能完成這些任務。因之,在當時的情況下也就不可能要求對當時的凈水工藝能針對水中污染有機物和有毒害的微量有機污染物的去除作為有意識的主動的任務。

  這一階段的水質檢驗技術狀態處于一種慢速度的進步之中,色度、濁度仍以目視比色,比濁為主。濁度由初期的比色管比濁,改進為黑利格型目視比濁儀測定濁度,到后期才出現了光電濁度儀。堿度、硬度、氯化物仍以滴定法檢測。一些微量物質如六價鉻、汞、硒、微量金屬元素、含氮物如氨、亞硝酸鹽、硝酸鹽等,由比色管目視比色、光電比色器比色進步到分光光度計比色測定。只是到70年代以后才有少數大型水司備有測汞儀、陽極溶出儀、選擇性電極、氣相色譜儀、原子吸收、低本底放射性測量儀等大型儀器。這也是因為GB5749-85“生活飲用水水質標準”規定要檢測5項有機物指標(氯仿、四氯化碳、滴滴涕、六六六、苯并芘),多項金屬指標、總a、總β兩項放射性指標的緣故。

  而就在GB-5749-85出臺以前的世界衛生組織WHO的84年版“生活飲用水水質準則”,歐洲共同體的80年版“水質指令”以及美國EPA1985年版的“水質標準”中都列入了多項農藥、氯苯類、氯代烴類、酚類指標,我們在水質標準及檢測技術上明顯處于落后狀態。

  但是,在80年初,二松未知污染物協作組進行的“第二松花江污染調查應用氣相色譜儀、液相色譜儀、色質聯機系統定性了第二松花江水中有機物374種,定量了177多種。1983-1985國家六、五攻關課題”黃浦江污染綜合防治規劃方案研究“”飲水與健康“課題組所負責的子課題”飲水與健康“檢測了黃浦江上、中、下游水源水以及水廠出廠水的水質,由色質聯機檢出有機物218種,用氣相、液相色譜定量了氯酚類、氯苯類、多氯聯苯類、多環芳烴類、苯胺類、六六六、滴滴涕、氯仿、四氯化碳等有機化合物,在國內首次將遺傳毒理學的研究方法用于水質的研究。開展了Ames致突變試驗、微核試驗,探索黃浦江源水,自來水廠的出廠水的致突變率。在國內首次對水源進行了病毒檢測,發現了脊椎灰白質炎病毒,但是從管網末端水40L中未檢出病毒。課題在水處理工藝方面進行了臭氧與氯聯用試驗,塔式生物濾池處理黃浦江原水的試驗,臭氧生物活性炭凈水試驗。臭氧與氯聯用能提高出廠水的色、鐵、錳的合格率。臭氧與氯聯用,由于水中有機物的不完全氧化,會使致突變率增高;而單用臭氧消毒,致突變率則降低。塔式生物濾池的研究證明可去除污染原水中的污染物如氨氮、酚、嗅味、耗氧量等,提高水中的溶解氧、pH,有助于改善混凝,降低絮凝劑劑量及加氯量。臭氧生物活性炭工藝的研究對去除三氯甲烷的前體THMFP紫外消光值Euv有顯著效果,降低毛細管柱氣相色譜譜圖峰數及總面積,并使致突變為陽性的原水轉化為陰性出水。

  在以后的對黃浦江原水的研究中形成了從基因突變的Ames試驗開始到脫氧核糖核酸DNA突變的非程序合成試驗,染色體損傷的姐妹染色體突變試驗SCE到體外細胞惡性轉化試驗。較為完整而系統的檢測方法。為改善水廠生產管理,提高供水水質,建設部于1992年組織國內專家按照提高供水水質,提高供水安全可靠性,降低能耗、漏耗、藥耗進行研究,并制定了”國家城市供水行業2000年技術進行發展規劃“,提出了2000年我國城市供水的”水質目標“。對于日供水50萬m3以下的城市,仍按GB-5749-85要求,對于日供水大于50萬m3小于100萬m3的城市、省會和國家二級企業的水司為二類水司,則增加考核水質指標16項。日供水大于100萬m3的直轄市、對外開放城市、重點旅游城市和國家一級企業的水司為一類水司,則較二類水司再增加37項指標,連同國家標準考核的35項指標共89項”水質目標“,同時規定每年進行Ames致突變試驗2次!币巹潯斑提出了對水廠內設備及廠外管網改造的措施。1992年建設部通過國家技術監督局開始籌建國家城市供水水質監測網,在國內計劃單列市以上城市通過計量認證評審,到1994年共建立國家級監測站35個。每一個監測站除常規檢測設備外都配備各項大型儀器,如原水吸收分光光度計、氣相色譜儀、液相色譜儀、低本底放射性測量儀、測汞儀、原水熒光分光光度計。有的站還備有色譜-質譜-計算機聯用系統、電感偶合等離子發射光譜儀、流動注射儀。這些儀器都配有化學工作站或專用電腦。裝備水平大體上與國際大城市接近或相同,個別還備有電子顯微鏡。近年來并對”水質目標“規定的89項檢測項目進行了試驗和檢驗方法的研編,以便報批為城市供水行業的標準檢驗法。以上工作為我國水質檢測技術,保障飲水衛生無疑會發揮良好的作用。

  有的監測站為長江引水、漢水污染進行水源水質調研;有的站與大專院校結合展開水質深度處理工藝研究,藻毒素的測定研究,使我國計劃單列市以上城市的水質檢測水平發生了一次飛躍。目前不少省還在建立省級水質檢測網,這將使地市級水質檢測力量有一次大的提高。

  由于水質檢測力量的提高,80-90年代國內采用現代水質檢測手段進行污染源水的工藝研究方面做了大量工作。在氧化劑方面:有人以色質聯機對過錳酸鉀氧化去除水中有機物做了較為深入的研究。二氧化氯凈水氧化有機物,降低水的色、鐵、錳、有機物和消毒副產物的研究,過錳酸鉀復合藥劑去除水中嗅味的研究。在活性炭吸附工藝方面:粉末活性炭作為一時性的突發性水質污染處置措施有所應用,并試驗證明投加在絮凝池中部為好,也有與KMnO4同時使用的研究。粉末活性炭與硅藻土預涂膜過濾的凈水器已有產品顆;钚蕴績羲髟浭艿綇V大群眾的歡迎,它有良好的去除水中有機無機污染物的效果,降低鹵代甲烷,使Ames試驗致突變陽性的水轉化為陰性。由建設部批準的強制性標準CJ3023-93“活性炭凈水器”于1993年底實施發揮了良好的作用。生物接觸氧化池得到廣泛而深入的研究,且已用于生產。特別是以YDT彈性填料與陶粒填料裝備的接觸氧化池的研究較為充分,它們在去除有機污染物、氨氮、除藻方面有顯著效果,但不能使Ames致突變為陽性的原水轉化為陰性。生物處理在暴氣設備充氧性能、生物膜優勢菌種、生物膜活性、生物膜數學模型、YDT彈性填料池與陶粒池的比較都取得了良好的成果,投入生產的接觸氧化池的規模最大達400萬m3/日。

  與此同時圍繞水質深度處理開展了由活性炭過濾、常規水處理工藝、生物氧化、臭氧氧化各處理工藝單元組合的工藝試驗研究,并檢測了各單元工藝對不同分子量區間有機物的去除率,對各單元工藝的功能有了深一層的認識。由生物接觸氧化處理所引伸出來的可生化溶解性有機碳BDOC和可同化有機碳AOC的檢測方法的研究及其在水質和水處理上的研究也付諸實施。并建議在水處理中應控制BDOC和AOC的標準分別為<0.5mg/L和0.2mg/L,以保持管網水的生物穩定性。以往我國消毒副產品一般檢測氯仿、一溴二氯甲烷、二氯一溴甲烷、三溴甲烷,這一階段進一步檢測了鹵代乙酸HAAs及其生成能HAAP并探討了不同工藝組合中HAAs的生成情況。

  90年代在常規水處理工藝方面也有長足的發展。無機高分子復合絮凝劑聚合硅酸鐵,聚合硅酸鋁能較聚合鋁提高效能10-30%流動電流自動控制加礬已用于生產。以均質濾料氣水反沖洗為特征的V形濾池得到推廣。強化常規絮凝去除有機物降低消毒副產品的研究有發展。水廠生產中幾項主要水質指標自動監測以及不少自動化水廠相繼出現,膜技術在飲用水方面有迅速的發展。

  從以上介紹可見,我國凈水工藝與水質檢測技術從解放以來處于一種持續發展的狀態,特別是改革開放以后發展更為快速迅猛。1993年WHO提出了修訂版“生活飲用水水質準則”,其中有關健康的水質指標達136項,衛生部正在研究制訂的“生活飲用水衛生規程”有關飲用水的指標達90余項,水源水質指標60余項,它們將會進一步促進我國水質檢測技術的發展,也必定會有利于我國凈水工藝的發展。

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