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安全飲用水及其制備
信息來源:中國水工業自動化網    添加時間:2009/6/20 11:04:29    瀏覽次數:2920
 
安全飲用水的誕生及其簡介    這里的“安全飲用水”是指符合美國《安全飲用水法》(The Safe Drinking Water Act,簡稱SDWA),及其相關標準的飲用水。    
《安全飲用水法》是美國議會在1974年通過的,并且在1986年、1996年做了重要補充修正的議會大法!栋踩嬘盟ā肥跈嗝绹h保局(U.S.EPA)列出水中有礙人體健康污染物的目錄,并逐一制定每一項污染物的最高允限。EPA標準分為兩類:一類稱為MCL’s (Maximum Contamination Levels) 是強制性的法律指標;另一類稱為MCLG’s (Maximum Contamination Level Goals) 是指每一種污染物希望達到的期望值。
SDWA成了美國飲水及其相關標準的基本法,并且對世界各國飲水標準產生了重大的影響。例如,此后的世界衛生組織(WHO)、歐盟(ECC)有關飲用水的標準都是在EPA標準的基礎上制定的!栋踩嬘盟ā吩诟纳扑|,保護居民身體健康等方面做出了重大的貢獻。安全飲用水和傳統的自來水有著本質上的不同,其制備方式也在飲水制備領域提出了全新的概念。
安全飲用水和傳統的自來水的基本區別
二十世紀七十年代,科學界發現自來水制備中所運用的化學消毒劑和原水中含有的有機化合物作用能產生致畸、致變、致癌的消毒副產物(Disinfection by Product,簡稱DBP).例如,自由氯與水中含有的甲烷反應產生的副產品——三氯甲烷,是確認具有致癌作用的有機化合物。原水中含有的這些有機化合物,如甲烷、乙酸等稱為消毒副產品的先驅化合物。三氯甲烷以及其它的加氯消毒產生的副產品的發現,使沿用了近一個世紀的加氯消毒法的合理性受到質疑,科學界因而去尋求替代的消毒劑(如臭氧、二氧化氯等)。但是很快就發現,每一種化學消毒劑都會產生自己的消毒副產品系列.
EPA提出的DBP’s的允限成為有別于以前的自來水標準的第一個重大區別。
1974年科學界另一項重要的發現是許多病原體,如病毒、軍團菌等對常用的化學消毒劑有很強的抗藥性。使用常用的余氯指標不足以滅活這些病原體。例如,美國的文獻報道,在二十世紀上半葉曾大規模流行肝炎,而在疫區內人們飲用的就是用常規消毒方法處理過的自來水。這說明常規的消毒方法不能有效地殺死相應的病原體,而為了抑制這些病原體所傳播的傳染病,必須進一步加大使用的化學消毒劑的劑量。同時這些發現也表明傳統的用大腸桿菌作為飲用水質量的生物學(Biological Indicator)指標不能保證飲用水的安全。
《安全飲用水法》除保留了大腸桿菌零指標之外,還增加了病毒等具有強抗藥性的病原體作為飲用水的生物學指標,這一點成為有別于傳統的飲水標準的第二個重大區別。
《安全飲用水法》帶來的沖擊
這樣,《安全飲用水法》的有關標準就提出了“兩難”的要求:一方面,為了滅活所有能導致傳播流行病的病原體,必須加大化學消毒劑的用量;另一方面,為了保證所有的消毒副產品低于允許的指標,需要減少化學消毒劑的用量。因而,《安全飲用水法》的頒布使當時的美國飲水工業一度處于困境。除了少數的例外,在一般情況下,傳統的加氯消毒法或使用其它的化學消毒劑的消毒的方法,不可能全面達到《安全飲用水法》的要求。在這樣的情況下飲水制備業提出了所謂的“飲用水制備的新戰略”。
安全飲用水的制備
表一是美國環保局(EPA)1989年頒布的關于地表水處理規范(SWTR)中對水處理主線消毒(Baseline Filtration-Disinfection )提出的指標。
表一
最大污度 截留賈第氏蟲的百分比 腸道病毒截留百分比 
(NTU) (log) (%) (log) (%) 
傳統的工藝流程:
絮凝、沉淀和快速過濾 0.5 2.5 99.3 2.0 99.0 
直接過濾:絮凝加快速過濾 0.5 2.0 99 1.0 90 
緩慢的砂濾 1.0 2.0 99 2.0 99 
硅藻土過濾 1.0 2.0 99 1.0 90 
總值(包括化學殺菌劑)1 —— 3.0 99.9 4.0 99.99 
1)如果賈第氏蟲的數量超過1/100升,指標需要進一步提高;
從EPA的SWTR的指標中,我們可以看到:
1.用賈第氏蟲和腸道病毒作生物指標,代替了傳統的大腸桿菌。
2.提出了所謂主線消毒的新概念。其實質是用不產生任何消毒副產品的物理過濾技術,盡可能的承擔滅活病原體(俗稱的消毒)的主要功能,從而大幅度的降低化學消毒劑的用量,目的是降低消毒副產品的產額。
當然具體的處理工藝要根據原水的水質,如原水中含有先驅化合物的濃度、病原體的濃度以及對最終飲用水的質量要求而定。
我國飲用水現狀
盡管在國際上安全飲用水概念的產生,至今已有三十年,并且在許多國家取得了巨大的成功,但在我國,安全飲用水技術的推廣尚未普及。有一些學者在文獻上,對《安全飲用水法》的概念做過介紹,但尚未見安全飲用水成功的實踐報道。我國科學技術部《環境保護領域科技發展戰略研究報告》中指出目“目前我國供水行業所面臨的突出問題是水源受到污染。在許多飲用水水源體中均檢測出一定數量的有機污染物……其中部分是具有致癌、致畸、致突變作用的有機污染物”,“飲用水源的污染,致使飲用水水質惡化,對城市居民身體健康構成嚴重威脅,并開始影響我國人口的整體素質”?茖W技術部的戰略研究報告上還指出我國“絕大部分水廠采用的是常規給水處理工藝,對水中有機污染物去除效果有限!币虼嗽诮窈笙喈旈L的時間內,對于含有微污染物的水的凈化處理將是一個重要的研究課題。
我們認為,參照國際上安全飲用水制備的成熟經驗,推廣安全飲用水的制備,是提高我國居民飲用水質量的一條可行的途徑。
安全應用水制備的實踐
同濟大學環境物理實驗室在浙江蘭溪建立了一條實驗生產線,參照美國環保局關于地表水處理規范的要求,即利用“飲水新戰略”中有關“主線消毒”的思路并且根據原水情況適當調整,在浙江蘭溪建立了實驗生產線,生產符合美國EPA標準的礦泉水,探索生產符合安全飲水標準的飲用水的可行途徑。
目前,在飲用水市場上主導產品是純凈水,純凈水是一種“軟化水”即硬度為零,幾乎不含礦物質的水。大量醫學文獻報道,只有硬度170mg/L左右的水才是宜于飲用的,如果長期飲用“軟化水”會給人心血管系統帶來潛在的威脅。醫學統計表明,水的硬度是和飲水者心腦血管病發病率是反相關的——水越“軟”,飲用者得心腦血管病的機率越大。我們采用的“主線消毒”的方法,不僅可以去除水中的污染物,而且完全保留了水的天然本質,保持水中礦物質成分不變;同時由于不使用通常礦泉水生產使用的臭氧消毒法,因而限制了消毒副產物的產額,達到《安全飲用水法》規定的要求。
用上述方法生產的礦泉水送國內有關質檢部門檢驗,檢驗結果表明,所生產的天然礦泉水,在全部指標上達到了我國礦泉水的國家標準(GB8537-1995)。不僅如此,經抽樣檢驗,在日本質量部門檢驗的結果,全部達到日本的國家標準(平成4年厚生省令69號)。參照附件1、2、3。
結論
實踐表明,在我國推廣安全飲水制備技術,為我國大部分城市居民提供安全可靠而且價格低廉的飲用水是可行的。
除此之外,我們還認為,在現有技術的基礎上進一步改善,提供國際上最高質量的飲用水,例如提供達到美國EPA的MCLG標準的飲用水,也就是說提供在所有指上達到理想的期望值的飲用水,以供特殊的使用(如提供奧運會用水,世博會用水等)也是可期望的。

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