生活饮用水处理设备

// 总有机碳（TOC，Total Organic Carbon）与消毒副产物（DBP，Disinfection Byproducts）有一定的关联，因此TOC分析已成为饮用水处理厂的重要的水质分析工具。TOC本身无害，但当它与消毒剂反应时，会产生有害副产物。但是，TOC分析应用于饮用水处理，不仅是为了达到DBP限制标准或满足TOC监测要求，TOC也是优化饮用水处理工艺从而降低工艺成本的重要参数，还是水源和配水系统中水质的健康和安全指标。TOC分析在饮用水处理厂中有广泛的应用，大中小型水厂都可以在实验室中测量TOC，或在水处理过程中在线测量TOC。规则达标 - 消毒副产物 美国环保局（USEPA, United States Environmental Protection Agency ） 的 “ 安全饮用水法案（ Safe Drinking Water Act）”等法规致力于平衡微生物病原体的危害和用于杀灭微生物病原体的消毒剂产生的副产物所带来的风险。消毒副产物DBP是由饮用水处理厂的水源中天然存在的有机物质（NOM，Naturally Occurring Organic Matter）在消毒过程中同消毒剂反应而产生的。TOC被世界公认为可以用来确定水中NOM含量的参数。当水通过水厂的配水系统时，就会不断产生卤代乙酸（HAA，Haloacetic Acids）等DBP。而包括氯仿在内的等另一类DBP三卤甲烷（THM，Trihalomethanes），是由天然含有溴和氯的TOC相互反应而产生（见图 1）。图1：由TOC、溴化物、氯形成的THMEPA认为，TOC是DBP的前体，可以在实验室或在线进行监测，以预测配水系统中的DBP含量。在饮用水处理过程中，应去除大部分的TOC以降低DBP含量。去除TOC的方法很多，包括凝结法、颗粒活性炭（GAC，Granular Activated Carbon）过滤法、阴离子交换法等。降低成本 - 优化处理如今，饮用水处理厂面临巨大的压力，不仅需要满足日益严格的水质要求，还要削减生产成本。许多水厂采用TOC监测法和工艺优化来生产高品质水，同时大幅降低各个处理工艺的成本。凝结凝结是去除TOC的主要处理过程之一。凝结之后通常是絮凝沉淀和澄清，这三种预处理过程合在一起称为常规处理。美国的常规处理设施必须根据源水的碱度和TOC浓度达到一定的TOC去除率。常用的凝结剂是硫酸铝（即明矾）、氯化铁、硫酸铁、聚氯化铝（PACl）。在选择凝结剂及其用量时，除了应考虑要求达到的水质外，还应考虑其它因素，如pH值、碱度、温度、沉淀物产生量等。可以通过烧杯试验、试点试验、或全面优化来测试凝结方案的效率，但上述测试必须包括TOC和浊度，才能有效评估方案成功与否。活性炭活性炭是由木头、泥炭、煤炭、椰子壳等制成的加工碳。活性炭非常多孔，有很大的单位表面积来吸附溶解的有机物、有味道或气味的化合物、以及某些消毒副产物。饮用水处理厂最常使用颗粒或粉末状活性炭。粉末活性炭（PAC，Powder Activated Carbon）PAC是粉末状活性炭，有极细小的颗粒，用于季节性或短期性目的。可以批量购买PAC，通常将PAC直接加到水处理流程中。PAC的入口通常是原水取水口、快速混合池、澄清池。通常在凝结和絮凝之前将PAC加入水中，然后同沉淀物一起清除掉。PAC主要用于解决味道和气味问题，或作为助凝剂为形成凝结提供依附核。在使用PAC去除TOC时，首先必须知道单位PAC能够去除多少TOC，这样才能优化PAC添加工艺。颗粒活性炭（GAC，Granular Activated Carbon）与PAC相比，GAC的颗粒较大，因此有较小的单位表面积。GAC通常用于代替过滤器中的沙子或无烟煤，是解决水质问题的长期方法。GAC的吸附效率随着时间的推移而降低，最终需要更换或恢复活性。为了确保GAC过滤器有效去除原水中的污染物以达到水质要求，经常需要进行水质监测（如TOC分析）。在用GAC去除溶解的有机物时，如果出现TOC峰值，则表示需要更换或再生活性炭。离子交换离子交换是指用专用的树脂通过吸附作用从水中去除带电的污染物颗粒。离子交换通常用于去除无机物，但如今开发出了专门用于去除有机物（如腐殖酸）的阴离子树脂。当水通过阴离子树脂时，树脂表面上的带电离子同带电的污染物发生交换。通常用盐水（氯化钠）来再生离子交换树脂。无论采用哪种优化处理方法或测试优化的技术，成功的关键都在于使用正确的分析工具。图2显示了TOC分析可用于常规水处理厂的许多水点。图2：饮用水系统中的TOC紧缩您的工艺 – 消毒技术当水中的铁或锰的含量较高时，消毒剂的消耗就会高。TOC也是一种消耗消毒剂的物质。在水处理过程中，TOC的去除率越小，消毒剂的用量就越大，所需费用也就越多。实际上，消毒剂是TOC等物质的氧化剂，TOC能够消耗本应用于消毒的消毒剂，因此在设计消毒工艺时应考虑水中的TOC含量。许多水厂为了避免产生较多的DBP，用氯胺替代氯。这样一来就能减少THM和HAA的产生，却又可能产生其它尚未规定的DBP。人们已知氯胺能形成多种非卤化DBP，如碘酸和亚硝胺。碘酸是毒性最强的DBP之一，能损伤DNA。而N-亚硝基二甲胺（NDMA）等亚硝胺的致癌性比THM还要高很多倍。此外，TOC在氯胺化的过程中起关键作用。当水厂在加氯的下游添加氨时（这是常见的消毒做法），如果水中的TOC含量不稳定，就会发生硝化。TOC是一种能消耗氯的物质，因此会改变氯与氨的比例。如果水中的氨过量，就会导致硝化。保护公共安全配水系统安全监测USEPA发布了“水安全倡议：污染预警系统规划临时指南（Water Security Initiative: Interim Guidance on Planning for Contamination Warning System Deployment）”，以帮助饮用水处理厂提高检测有意或无意的配水系统污染的能力。USEPA过渡指南（USEPA’s Interim Guidance）将TOC、氯、电导率定为检测污染物的三项最重要指标。为了确保公共饮用水的安全，操作人员需要一种能够监测配水系统中TOC变化而又无需用户过多干预的工具。测量差异环境变化对地表水的影响饮用水中的TOC主要来自自然界中腐败的植物（包括水中的藻类、沉淀物、颗粒等）。水源中的TOC含量因地区而异。结论TOC分析是一种操作工具，有广泛的应用。人们普遍认为TOC分析能够帮助水厂达到DBP法规要求，还有助于优化工艺、节约成本。除了以上两个应用之外，TOC分析还用于监测水源和配水系统的水质，并最大程度地优化消毒工艺。为了充分用好TOC分析这个重要工具，必须选用使用便捷的分析仪，该分析仪无需用户过多干预，且具有成熟可靠的技术（例如Sievers® TOC分析仪）。Sievers TOC分析仪不用外部试剂，无需载气，有12个月的校准稳定性，目前在全球数百个城市中广泛使用。Sievers TOC分析仪有在线型、实验室型、便携式三种配置，可用于任何水应用场合。Sievers TOC分析仪的操作员能够灵活选择在线运行或简单吸样检测，从而确保达到理想的TOC去除率和DBP控制，并节省成本。◆ ◆ ◆联系我们，了解更多！

01 全氟化合物全氟化合物作为一种表面活性剂和保护剂，广泛应用于工业生产和日常用品中。同时，全氟化合物也是一种具有高毒性、持久性、生物累积性和远距离迁移性等特性的持久性有机污染物。今年6月，中国生态环境部强调：将持久性有机污染物纳入全国环境监测体系；前不久发布的《生态环境部发布生态环境监测规划纲要（2020-2035年）》，也重点强调了加强持久性有机污染物的监测能力和水平。生活污水中的全氟化合物通过污水处理厂排放到环境中，再通过水、土壤、空气等介质进入环境及生物体，由于饮用水是人群暴露全氟化合物的主要途径之一，因此对生活饮用水中多种全氟化合物，尤其是短碳链（碳数＜8）和中长碳链（ 8≤碳数≤10）全氟化合物同时测定，对于保障生活饮用水安全是十分必要的。全氟化合物的检测方法气相色谱质谱法毛细管电容法液相色谱质谱超高效液相色谱串联质谱法全氟化合物的主要前处理方法固相萃取方法固相萃取法具有操作简单、溶剂消耗少、减少分析步骤及分析时间和适用面广等优点。睿科提供自动化样品前处理解决方案，针对生活饮用水中全氟化合物的分析，将自动化前处理设备带入检测的全流程，协助实验员对生活饮用水中的全氟化合物的检测进行快速无污染前处理，保证检测的快速、高效、准确。02 前处理流程水样处理1L水样，加入100μg/L内标100μL，混匀加入乙酸铵调节pH为6.8-7.0活化柱子5mL 0.1%氨水-甲醇溶液7mL甲醇和10mL超纯水活化富集以8mL/min流速上水样淋洗5mL 25mmol/L乙酸铵溶液（pH4）和12mL超纯水淋洗干燥小柱干燥15分钟洗脱5mL 甲醇和7mL 0.1%氨水-甲醇溶液进行洗脱浓缩氮吹至近干（水浴温度≤40℃）定容待上机30% 甲醇溶液（3：7，V/V）进行复溶，定容至1mL，涡旋混匀后上机测定分析03 推荐仪器和耗材1.仪器 睿科Fetector Plus高通量全自动固相萃取仪 睿科Auto EVA-60全自动平行浓缩仪 2.全氟化合物耗材包

专家指出，近20年来北京自来水水质逐年下降 　　由绿家园主办的“饮水安全”专家与媒体对话会日前在中国科技会堂举行。已颁布5年之久的《生活饮用水卫生标准》7月1日起开始正式强制执行的问题成为与会者关注的焦点。 　　民以食为天，食以水为先。与会者都有一个共同的疑问：新标准强制执行后，我们的饮用水是否就能真正做到安全? 　　国家发展和改革委员会公众营养发展中心饮用水产业委员会主任李复兴介绍说，该标准于2006年颁布，2007年7月1日开始实施。与1985年的旧版国标相比，新国标的指标由35项提高到106项。 　　“我们的新标准已基本与国际标准相吻合。”李复兴表示，新标准最大的特点是与国外标准相接轨，农村饮水标准与城市饮水标准相接轨。 　　然而，当面对“新标准的执行能否真正确保饮用水安全”的质疑时，与会专家并未表现出太多的乐观。 　　中国疾病预防控制中心环境所研究员凌波认为，目前我国饮用水面临的主要问题是源头水质差、处理工艺落后。 　　以北京为例，绿家园志愿者王京京从2011年6月到2012年5月对北京市主要河流水系水质开展的实地调查显示，近年来，北京水体污染日益严重，五大水系皆受到不同程度的污染，东南地区河流水质几乎都是劣V类。 　　调查结果中引人注目的是，官厅水库已不能作为饮用水源，京密引水渠中的水则出现铅含量升高的现象。 　　“近20年来，北京市自来水的水质在逐年下降，污染指标在增加。”经常监测北京市自来水的北京公众健康饮用水研究所所长赵飞虹坦言。 　　而在自来水处理工艺方面，我国仍显落后。 　　凌波介绍说，中国90%以上的水厂仍在采用沉淀——加药反应、混凝沉淀——过滤——消毒——输配水的净水工艺。 　　“该净水工艺沿用了数十年，虽然局部有所改进，但原理和功用大抵不变。”凌波说，而由于水源的持续恶化，许多水厂不得不加大液氯的使用量来净化水质。 　　“这种沉淀加消毒的工艺只能对细菌和微生物起作用，以此杜绝传染病，但对于有机物、化学物、重金属等却无能为力。”凌波表示。 　　据了解，目前90%的水厂只能对物理污染和微生物污染进行净化处理，而无法对化学污染，诸如农药、杀虫剂、重金属、各种有机和无机化合物及其他有害毒素，进行深度处理。 　　此外，自来水输送环节的清洁保障同样是一个难解之题。目前，自来水的安全隐患很多都来自输配水管道的二次污染。虽然国家已下大力气改善供水条件，但浩大的输水管网改造工程绝非短时间内就能奏效。 　　凌波认为，尽管饮用水新标准已于2006年年底出台，但相对于国外的高频率检测，国内自来水往往通过相关部门低频率的检测，就可以被贴上“达标”的标签，顺利进入城市供水管道。同时，新标准出台后，由于需要一系列的技术改造，自来水公司的技术投入增加，这将导致水价上涨，进而对水业格局、水权分配等带来冲击。 　　“《标准》发布至今，研究虽作了不少，但工程层面的行动却非常欠缺。县级以上的城镇中，约一半以上甚至至今还未能达到1985年的标准。”凌波介绍说，西部一些小城镇的水厂缺少消毒和检测设备，因此出厂水水质基本只能取决于水源的状况。 　　而根据新标准的时间表，到2015年，各省(区、市)和省会城市106项指标要实现全覆盖。 　　对此，赵飞虹认为，要解决饮水安全问题，最关键的是应当对水源进行保护，建立起水源的安全保障体系、城市供水安全保障体系以及家庭饮水自我安全保障体系。 　　李复兴则建议，应制定“饮水安全法”及“健康水标准”，政府还要定期公布地方的自来水合格率，以增加信息透明度。