皙全純水設備對臭氧生物活性炭工藝凈水效果綜述
【蘭州純水設備http://www.ilangnet.cn】飲用水常規處理工藝主要是為了去除渾濁、不溶性有機物，保證飲用水的微生物安全。當水源受到污染或對飲用水水質要求較高時，需要對飲用水進行深度處理。活性炭是飲用水和廢水處理中應用最廣泛的吸附劑之一，對降低飲用水中有機物、消毒副產物和異味物質的含量有良好的效果。O3-bac是深度處理技術中應用最廣泛的技術之一。根據Z市的實際情況，分析了o3-bac工藝和常規處理工藝對綜合有機質指標、消毒副產物、異味、藥物、個人護理產品、內分泌干擾物等物質去除效果的差異。純水設備
1。國家標準的去除效果限制
1.1綜合有機指標
CODMn和UV254是飲用水水質檢測中常見的綜合有機質指標。前者表示飲用水中有機質和部分還原無機物含量，后者主要表現為含共軛雙鍵或苯環的有機物。
去除有機物并不是傳統技術的主要功能。Z市原水水質條件下，常規技術對CODMn的去除率約為20%~30%，對UV254幾乎無去除率。臭氧活性炭可進一步降低CODMn和UV254。Z市某水廠的運行結果表明，常規工藝對CODMn和UV254的平均去除率分別為23%和0%，而臭氧活性炭工藝在砂浸出水的基礎上可將這兩個指標分別降低56%和79%。
1.2消毒副產物和前體。工業純水設備
水中的有機物在消毒過程中與消毒副產物(DBPs)發生反應，產生多種消毒副產物(DBPs)。目前已發現700多種DBPs，對人體健康造成嚴重危害。在飲用水衛生標準中，飲用水消毒劑的指標從1項增加到4項，毒理學指標中與消毒劑相關的物品增加了溴酸鹽、氯酸鹽、氯酸鹽、三鹵甲烷、三氯乙醛和三氯乙酸的指標。
劉立軍等對Z市原水DBPs風險現狀進行了綜合分析和評估，發現三氯乙醛存在顯著超標風險。水溫、溫度、TOC和CODMn在水中的濃度以及氯的消耗是主要因素。目前，世界上只有中國、澳大利亞和日本將三氯乙醛引入國家飲用水質量標準。限制分別為10、100和20 g/L。
在蔡光強的研究中，通過o3-bac去除三氯乙醛(CH)的產生勢(CHFP)與Z市自來水廠的常規工藝相比較。混凝沉淀對CHFP的平均去除率為36.30%，砂濾裝置的去除率為17.32%，達53.62%。o3-bac工藝單元的去除率從45.43%到72.52%不等。可見，常規工藝和BAC單元對CHFP均有去除效果，但BAC去除效果較為理想。這是因為CH的前體主要由蛋白質、氨基酸等親水小分子有機化合物組成，而常規處理的主要目標是大的疏水有機化合物，所以CHFP的去除效果較活性炭過濾器弱。工業純水設備
1.3氣味的物質
水源污染,生態平衡遭到破壞,水含有臭和富營養化會導致水材料、飲用水中發現了問題主要包括土壤氣味,剩下的酒,2 -甲基(2 - MIB),2 -甲氧基- 3 -異丙基吡嗪、2 -甲氧基三異丁基2,3,6 -三氯苯甲氧基吡嗪,等等,臭和2 - MIB的土壤是最常見的一種氣味物質。這些物質對人體健康的影響尚無報道，但在純凈水中出現5 ~ 10ng/L會產生難聞的氣味，嚴重影響使用者的感官。在《生活飲用水衛生標準》附錄A中，2-mib和土壤臭鼬被列入生活飲用水水質參考指標，限量為10ng/L。
常規水處理工藝無法保證氣味物質控制人類的嗅覺閾值范圍內,趙Yanmei研究太湖地區2 - MIB兩個傳統工藝用水的水和土壤除臭,的濃度情況,發現污水濃度2 - MIB不是一個原始的水減少,腐爛的土壤元素的進水濃度155 ng / L,廢水濃度35.2 ng / L,遠遠超出了國家標準要求和人類嗅覺閾值范圍。
臭味物質的處理技術有吸附、高級氧化和生物降解等，其中活性炭吸附是目前飲用水深度處理常用的技術，也是去除臭味物質最常用且有效的方法，其去除臭味物質的機理主要是物理吸附和微生物降解的雙重作用。Yang等用顆粒活性炭吸附土臭素和2-MIB，去除率分別為83.1%和92%，出水濃度分別為1.3ng/L和3.5ng/L；王樂對比了預臭氧+常規工藝與O3-BAC工藝對太湖原水中2-MIB的去除效果，當原水濃度大于82ng/L，小于200ng/L時，經預臭氧+常規工藝后的出水2-MIB濃度高于10ng/L，無法滿足出水要求，但預臭氧+O3-BAC工藝可以處理至低于檢測限的效果。孫麗梅研究了東北某鎮水廠O3-BAC工藝的效能，發現活性炭濾池對2-MIB的平均去除率為76%，出水濃度為6ng/L。
市的原水為水庫水，具有季節性臭味的問題。在臭味突發期間，檢測到主要致臭物質為2-MIB，濃度范圍在0~100ng/L。運行1年的活性炭濾池對2-MIB對去除率為45%~60%，A水廠活性炭運行8年時對2-MIB的去除率為30%~44%，見圖1。對于1年炭來說，炭濾池進水2-MIB低于25ng/L時，可使出水濃度低于10ng/L，對于A水廠的8年炭來說，則炭濾池進水需低于18ng/L才能控制住。工業純水設備
1.4重金屬
重金屬可以在人體內蓄積，進而引發疾病。例如鉛在人體內的蓄積可以導致貧血、神經機能失調和腎損傷；鎘進入人體后蓄積于肝臟和腎臟，導致骨質疏松和骨質軟化，日本“骨痛病”的發生就與水源鎘超標有關；水中鉻、汞等其他重金屬的超標也都會引發其他健康問題和疾病。因此，生活飲用水衛生標準對水中重金屬濃度作出了限制，在2006版標準中，還增加了銻、鋇、鈹、鋁、鎳、鉈等指標，純水設備修訂了鎘和鉛的限值。
我國水體重金屬污染問題十分突出，有關部門對幾類地表水水體的監測情況分析認為，主要重金屬污染為汞，其次為鎘，鉻、鉛等。據調查統計，我國城市河流有35.11%的河段出現總汞超過地表水Ⅲ類水體標準，18.46%的河段面總鎘超過Ⅲ類水體標準，25%的河段有總鉛的超標樣本出現。
常規工藝對重金屬的去除作用有限，不同的重金屬污染需要給予的工藝調整對策也不同，去除鉻可采用鐵鹽還原沉淀法、離子交換法；去除汞采用沸石吸附法、調節pH值強化混凝過濾工藝。活性炭能吸附多種金屬離子，是去除鎘和鉛常用的方法，常規混凝沉淀工藝的水廠，僅能去除原水中20%~30%的鎘，而活性炭吸附可去除約90%，肖倩將新炭與運行9年后的活性炭濾料中的無機成分進行了對比，發現鉛元素發生了明顯的富集。
1.5
農藥
近年來，我國水源及飲用水中農藥檢出多有報道，部分水源甚至呈現出較高的污染水平。目前，我國生活飲用水衛生標準中涉及農藥類的指標有16項。但常規工藝對農藥的去除效果并不理想。張振秀對比了常規處理與O3-BAC工藝對農藥總量的去除效果，常規處理去除率為26.9%，臭氧-活性炭的去除率為51.5%。劉國紅對深圳飲用水中農藥殘留的健康風險進行了評價，發現在2011-2013年期間共84份出廠水、11份末梢水和1份二次供水樣品中，所有農藥指標均未超過《生活飲用水衛生標準》的限值，但是，有機磷農藥樂果、有機氯農藥六氯苯、七氯三種農藥的濃度高于其他，具有潛在的風險。黃仕元發現常規處理對有機磷農藥僅有輕微的去除效果，采用不同的混凝劑對幾種常見有機磷農藥的去除率僅為4%~22%，而O3-BAC工藝對它的去除率至少有50%以上。原盛廣比較了常規和活性炭兩種工藝對有機氯農藥的去除效果，前者僅為17%，后者可以達到68%。
2對新興污染物的去除效果
2.1藥物和個人護理品
2.1.1定義與危害
藥物和個人護理品（PPCPs，pharmaceuticalsandpersonalcareproducts）一般指用于人體健康或護理的各種處方和非處方藥、香料、化妝品與防曬品等，以及用于促進禽畜生長或健康的各種獸藥與生長劑等。水環境中PPCPs的來源途徑有很多，包括人類活動（食用、淋浴等）、制藥業廢水排放/偷排、醫療垃圾丟棄、獸藥和海產養殖等，PPCPs對生態環境和人體健康都具有潛在的毒性風險。
2.1.2原水中濃度
PPCPs在飲用水中不斷被檢出，這引起了世界各國和地區的高度重視。2006年，美國有專門機構制定了水體中藥物殘留量的風險等級評定規章，并予以實施，但國內尚無此類標準及限值。我國部分地區河流中抗生素種類多、濃度也較高，例如上海黃浦江水含抗生素22種，其中磺胺甲嘧啶達14.9ng/L~623.3ng/L；福建九龍江中磺胺甲嘧啶為775.5ng/L；喬鐵軍對珠江流域中東江、西江和北江等3條主干河流的3種水源地中PPCPs濃度進行了調查研究，。
由表可知，3種水源地均受到了PPCPs污染，且以抗生素、解熱鎮痛藥和抗精神病藥等為主；其他種類的PPCPs濃度和相對構成有所不同，推測這與取樣點所處地域、取樣時間以及PPCPs在水環境中發生了降解轉化有關。
2.1.3常規工藝去除效果
Boyd等調查了美國Louisiana和加拿大Ontario的飲用水廠以及中試工藝中7種PPCPs的去除情況，結果表明，常規處理工藝對PPCPs的去除效果有限，平均去除率為13%左右；Adams等發現混凝（鋁鹽或鐵鹽混凝劑等）不能有效地去除卡巴多氧、磺胺氯噠嗪、磺胺地托辛、磺胺甲基嘧啶、磺胺二甲嘧啶、磺胺噻唑和甲氧芐氨嘧啶等抗生素；Chen等的研究表明，混凝（混凝劑為鋁鹽）對雌激素的去除率為20%~50%，增加硫酸鋁投加量對其去除的改善效果有限。這些文獻表明，常規處理工藝如混凝、沉淀和過濾等作為物理化學過程，通常不能有效去除大多數PPCPs。
在Z市原水水質條件下，常規處理可以將4種PPCPs（安替比林、阿奇霉素、驅蚊露和羅紅霉素）濃度降至檢出限以下，約占總種類的27%；將舒必利和泰妙菌素的濃度降低80%；其他PPCPs的去除率均小于69%。PPCPs的種類沿著處理工藝流程逐漸減少，特別是在砂濾和消毒后，變化更為明顯。這一去除效果相比國外文獻資料的稍高，推測是與處理過程中的多次加氯有關，其他研究也認為，在典型的水處理條件下，氯化可以去除一些種類的PPCPs。
2.1.4O3-BAC去除效果
Ternes等通過中試和生產性試驗證明，顆粒活性炭可高效去除苯扎貝特、雙氯芬酸、痛可寧和普里米酮等大部分PPCPs；Westerhoff等研究表明，活性炭對解熱鎮痛藥、抗生素、香料、抗焦慮藥、脂類調節劑、對照劑（優維顯）、阻滯劑（己酮可可堿）、殺菌劑（DEET、三氯生）和咖啡因等PPCPs的去除率可達98%；Kim等調查了生產規模的活性炭濾池對雄烯二酮、痛可寧、咖啡因、DEET、苯妥英鈉、布洛芬、優維顯和氧苯酮等PPCPs的去除效果，結果表明，活性炭可以去除99%的PPCPs。由此可見，活性炭對PPCPs的去除是非常有效的。工業純水設備
在Z市原水水質條件下，經過O3-BAC工藝工藝后的出水中，有11種PPCPs至檢出限以下，約占總種類的65%；對氨糖美辛和泰妙菌素的去除率可達95%以上；對卡巴克絡、咖啡因、磺胺甲惡唑等PPCPs的去除率最小，約為77%；PPCPs的種類在經過預臭氧、臭氧和活性炭吸附工藝后，種類大大減少，濃度大幅降低。
因此，常規處理工藝對大多數PPCPs有一定的去除效果，但是并不理想，工藝出水中仍存在殘余的PPCPs，當水源受到比較嚴重的PPCPs污染時，僅采用常規處理工藝很難保障水質安全。而活性炭對大多數PPCPs的去除效果明顯好于常規處理工藝，出水中殘余PPCPs的濃度都顯著降低，且檢出率明顯降低，PPCPs風險基本可得到控制。
2.2內分泌干擾物
2.2.1定義及危害
內分泌干擾物（EDCs）是指可通過干擾生物體內保持自身平衡和調節發育過程中激素的合成、分泌、反應和代謝等過程，從而對生物或人體的生殖、神經和免疫系統等產生可逆性或不可逆性生物學效應的外源性化學物質。目前確定對動物和人類內分泌系統造成干擾效應的化學物質大約有70種，按性質主要分為有機類化合物和重金屬兩大類，其中有機類主要包括農藥類、工業化合物及雌激素等，重金屬主要包括汞、鎘、鉛三種。化肥和農藥的使用甚至濫用，洗滌劑、消毒劑和表面活性劑生產過程中的副產品，醫療行業中激素類、抗癌類藥物的廣泛使用都是水環境中EDCs的重要來源。另外，排泄物、燃料燃燒、垃圾焚燒、汽車尾氣和烹飪油煙等人類活動也會產生EDCs。內分泌干擾物能夠在環境和生物體內累積，對人畜的危害極大，它能夠影響內分泌系統、影響生物生殖和發育、導致免疫功能下降、具有致癌作用等。純水設備
2.2.2原水中濃度
世界多地區地表水中都曾檢出EDCs，我國的七大水系及各大湖泊都存在不同程度的EDCs污染。孫英發現北京市地表水中存在至少20中EDCs，鄰苯二甲酸酯類物質檢出率80%；佛山市、南海市飲用水水源地均有苯并芘、酞酸二酯等檢出。周自嚴調查了珠江流域廣州段水源水中的EDCs污染情況，檢出包括BPA、DBP和E2。其中BPA（2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷，簡稱雙酚基丙烷）是最主要的烷基酚類內分泌干擾物，其檢出率為100%，最高檢出濃度11.05μg/L，平均濃度為4.39μg/L；DBP為最顯著的鄰苯二甲酸酯類內分泌干擾物，檢出率100%，最高檢出濃度為90.09μg/L；E2為污染水平最高的雌性激素類內分泌干擾物，檢出率為100%，最高檢出濃度89.72μg/L，平均濃度為38.89μg/L。
2.2.3常規工藝去除效果
Kim對現有的常規處理工藝對壬基酚（NP）、雙酚A（BPA）等常見內分泌干擾物的去除效能進行了研究，發現傳統工藝不能有效去除以上兩種物質，對NP的去除率小于7%，對BPA的去除率小于3%；賈瑞寶研究了常規處理工藝單元對雌激素（E2）的去除效果，斜管沉淀池對E2的去除率小于10%，砂濾單元對E2去除率為60%~100%，但當原水中E2濃度較高時，無法實現完全去除；周自嚴調查了廣州市幾個常規工藝水廠對BPA、DBP及E2的去除效果，發現常規工藝對于DBP的去除效果非常有限，部分水廠對BPA和E2幾乎無去除。
2.2.4O3-BAC去除效果實驗室純水設備
2001年USEPA對比了常用的飲用水處理工藝對DDT、多氯聯苯類（PCBs）、酞酸二乙酯、BPA等內分泌干擾物的處理效果，認為顆粒活性炭吸附是從飲用水中去除EDCs的有效方法。Tanghe和Verstraete研究了活性炭對NP的吸附，其吸附容量大于100mg/g，對于水環境中μg級濃度的NP能夠有效地去除。活性炭對雌激素具有良好的吸附效果，濟南某上向流活性炭濾池可以實現雌激素（E2）的全部去除；廣州某水廠的O3-BAC工藝對BPA的去除率可達78%。
3對有機物種類及總量的去除效果純水設備
當前飲用水處理的重點及焦點是水中微量有機物質的去除，新的飲用水標準最為突出的特點之一就是重點關注了微量有機物的污染問題，有機化合物指標由5項增至53項。活性炭不僅僅能夠去除前文中提及的污染物，還可以削減水中微量有機物的種類以及總量，這通常是常規處理工藝無法實現的。
龐長瀧利用GC-MS對飲用水常規處理及O3-BAC的進出水進行檢測，發現松花江原水中所含有機組分非常復雜，檢測出有機污染物質66種，主要包括脂肪烴、醛、酮、醇、酚、酰胺、鹵代物、芳烴和稠環芳烴等。經常規處理后，有機物種類數量沒有改變，但經過O3-BAC工藝后，有機物種類降為50種；從峰面積角度分析，常規處理工藝對檢出的66種有機物的總峰面積削減尚不足40%，而O3-BAC的削減達到了89.7%。陳妍清針對黃浦江原水做了相同的工作，原水中檢出77種有機污染物，主要是胺類、酯類和醇、酮類物質，而且分子量主要分布在100~300之間；O3-BAC將原水中有機物種類減少了46種，色譜峰總面積減少了33%。
筆者用相同方法分析了Z市A、B兩座O3-BAC工藝水廠活性炭濾池進出水有機物種類及其峰高的變化。
兩水廠BAC濾池進水中有機物種類相差無幾，均為8種，A水廠BAC濾池出水將有機物種類削減至4種，B水廠削減至5種，除三氯甲烷等消毒副產物外，BAC濾池幾乎對所有有機物的峰值均有削減。這一結果與曾述及的文獻結論符合。實驗室純水設備
4結語
O3-BAC工藝極大地彌補了飲用水常規處理工藝的局限性，不僅對CODMn和UV254等綜合有機物指標有進一步的削減，對消毒副產物、嗅味物質以及水環境污染導致飲用水源中可能殘存的重金屬和農藥都有比較好的去除效果，增加O3-BAC工藝能夠大大提高水質保障率。工業純水設備
活性炭可以有效地吸附去除水中的痕量污染物，如PPCPs、內分泌干擾物等。此類物質已在我國各地水體中被普遍檢出，珠江流域以及深圳地區亦有痕量的抗生素及內分泌干擾物等檢出，它們對人類健康具有潛在危害，而常規工藝對其去除能力非常有限。
宏觀來看，活性炭作為強大的吸附劑，能夠削減水中有機物種類和濃度，針對Z市水體，經過O3-BAC后，有機物種類削減了37%~50%。隨著技術進步和檢測手段的升級，可能會有更多的新興污染物在水中被發現，從這方面來看，O3-BAC工藝還能夠降低潛在的水質風險。更多環保純水處理設備資訊請關注皙全蘭州水處理設備網。
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