新冠肺炎疫情下飲用水安全問(wèn)題的思考

新冠肺炎疫情下飲用水安全問(wèn)題的思考

1反滲透水處理的必要性隨著工業(yè)化的發(fā)展，生活用水受到不同程度的污染。另外，自來(lái)水廠出來(lái)的水到用戶家里，中間經(jīng)過(guò)市政管網(wǎng)一系列處理輸送環(huán)節(jié)，也可能會(huì)引起不同程度的二次污染問(wèn)題。分析各式各樣的污染物，總體可以分為以下三大類，一類是肉眼看得見(jiàn)的物質(zhì)，如泥砂、鐵銹、懸浮物、膠體等，第二類是看不見(jiàn)但聞得到的物質(zhì)，如余氯、異味等，還有一類是看不見(jiàn)聞不到物質(zhì)，如病毒、細(xì)菌、重金屬、農(nóng)藥殘留等。這樣從龍頭出來(lái)的水就無(wú)法保證安全，自從這次新型冠狀病毒疫情發(fā)生以來(lái)，大家更加關(guān)注自來(lái)水安全飲用問(wèn)題。如何保證飲用水安全，什么水處理方法是最有效的？通過(guò)產(chǎn)品實(shí)踐和市場(chǎng)反饋，反滲透技術(shù)是最佳解決方案之一。性價(jià)比高、安全有效的反滲透凈水器逐漸被老百姓接受，正走進(jìn)千家萬(wàn)戶。2微生物的改性針對(duì)飲用水安全問(wèn)題，市場(chǎng)上有很多解決方案，其中家用凈水器方便實(shí)用，受到老百姓歡迎。但由于凈水器種類繁多，過(guò)濾精度不同，濾除效果相差很大，凈化后的水安全級(jí)別也不一樣?；钚蕴純羲鳎抢没钚蕴碱w粒非常多的微孔和巨大的比表面積來(lái)進(jìn)行物理吸附，可以吸附水中的余氯、有機(jī)物、異色、異味等物質(zhì)，改性后活性碳有濾除部分重金屬和抑菌能力，但水里還有其它的一些有害物質(zhì)無(wú)法濾除。微濾凈水器，其濾芯材料一般是PP棉、壓縮活性碳或KDF顆粒、微濾膜等，可以濾除泥沙、鐵銹、膠體等物質(zhì)，是簡(jiǎn)單的初級(jí)過(guò)濾。超濾凈水器，是在微濾的基礎(chǔ)上增加了超濾膜，除了具有微濾凈水器過(guò)濾功能外，還可以過(guò)濾細(xì)菌、部分重金屬等物質(zhì)，是對(duì)水質(zhì)進(jìn)一步過(guò)濾凈化。反滲透凈水器，其濾芯材料一般是PP棉、壓縮活性碳、反滲透膜、后置活性碳等，除了具有超微濾過(guò)濾功能外，病毒、細(xì)菌、重金屬、水垢等物質(zhì)均能有效濾除，是高精度過(guò)濾，可以保證飲用水安全。3抗?jié)B透膜特征及去除過(guò)程3.1材料的滲透率反滲透，英文為ReverseOsmosis，簡(jiǎn)稱RO，是滲透過(guò)程的逆過(guò)程。對(duì)透過(guò)的物質(zhì)具有選擇性的薄膜稱為半透膜。當(dāng)把相同體積的稀溶液和濃溶液分別置于半透膜的兩側(cè)時(shí)，稀溶液中的溶劑將自然穿過(guò)半透膜而自發(fā)地向濃溶液一側(cè)流動(dòng)，這一現(xiàn)象稱為滲透。當(dāng)滲透達(dá)到平衡時(shí)，濃溶液側(cè)的液面會(huì)比稀溶液的液面高出一定高度，即形成一個(gè)壓差，此壓差即為滲透壓；若在濃溶液一側(cè)施加一個(gè)大于滲透壓的壓力時(shí)，溶劑的流動(dòng)方向?qū)⑴c原來(lái)的滲透方向相反，開(kāi)始從濃溶液向稀溶液一側(cè)流動(dòng)，這一過(guò)程稱為反滲透單獨(dú)的反滲透膜比普通紙張還薄，機(jī)械強(qiáng)度差，無(wú)法在產(chǎn)品中實(shí)際應(yīng)用。經(jīng)過(guò)加強(qiáng)的反滲透膜，第一層是超薄分離層，是起脫鹽作用；第二層是聚砜支撐層，由抗壓性能較強(qiáng)的多孔材料制成，在分離層的背面，起到支撐和保護(hù)作用；第三層是無(wú)紡布層，進(jìn)一步增強(qiáng)膜的強(qiáng)度。這樣經(jīng)過(guò)提高強(qiáng)度處理后的膜片才能夠承受一定的水壓，在實(shí)際水處理系統(tǒng)環(huán)境中運(yùn)用。3.2反滲透膜濾芯設(shè)計(jì)目前市場(chǎng)上反滲透膜有干濕兩種狀態(tài)，干膜的膜片脫鹽率約90%左右，使用前期流量偏小，干膜在卷制成濾芯后不需要加保護(hù)液，直接用真空袋包裝，儲(chǔ)存簡(jiǎn)單方便；濕膜的膜片脫鹽率比干膜高，約在95%左右，流量穩(wěn)定，濕膜片卷制成膜濾芯后，為防止滋生微生物要加亞硫酸鈉保護(hù)溶液，并用真空袋包裝，進(jìn)行隔氧儲(chǔ)存。反滲透膜本身有很好的過(guò)濾效果，但膜片需卷制到帶有過(guò)水孔的集水管上，并配合適當(dāng)?shù)乃涝O(shè)計(jì)，這樣才能更好的發(fā)揮其高精度過(guò)濾功能。反滲透膜濾芯水道設(shè)計(jì)通常有兩種，一種是原水從濾芯一端進(jìn)入，再?gòu)牧硪欢肆鞒觯髀窂绞侵本€型的，稱為直流式；另一種是原水同時(shí)從濾芯兩端進(jìn)入，兩路水到中間匯合后轉(zhuǎn)彎90度，從濾芯側(cè)面流出，稱為側(cè)流式。不同的水道設(shè)計(jì)，會(huì)直接影響反滲透膜的流量、產(chǎn)水效率，使用壽命等性能參數(shù)3.2.1濃水排流裝置設(shè)計(jì)根據(jù)膜濾芯流量要求，選取相應(yīng)流量性能的反滲透膜，裁剪相應(yīng)長(zhǎng)度和寬度尺寸膜片。以400G膜濾芯為例，濾芯過(guò)水量是每天（24小時(shí)）過(guò)水量為400加侖，膜片尺寸規(guī)格是寬度約333mm，長(zhǎng)度約7800mm。由于膜片長(zhǎng)度太長(zhǎng)，根據(jù)水道設(shè)計(jì)和制造工藝的需要，將膜片在長(zhǎng)度方向分成5等分，每等分長(zhǎng)1560mm，將每等分將膜片的脫鹽層朝外，背對(duì)背一起向內(nèi)對(duì)折成U型，為了便于凈化水流動(dòng)順暢，在每個(gè)膜袋內(nèi)側(cè)放置一層凈化水導(dǎo)流網(wǎng)，然后將膜袋兩側(cè)邊用食品級(jí)膠水密封，留下一個(gè)開(kāi)口側(cè)，這樣就形成一個(gè)長(zhǎng)度為780mm，寬度為333mm類似于布袋狀的長(zhǎng)方形膜袋。為增大水道空間，減小流阻力，在膜袋與膜袋之間放置一層湍流網(wǎng)格狀濃水導(dǎo)流網(wǎng)，形成進(jìn)水流道。膜袋與膜袋之間錯(cuò)開(kāi)一定距離平鋪，膜袋口方向一致均朝向中心管，一起卷制到中心管上，中心管上布置有過(guò)水孔，形成圓柱形濾芯，在其外側(cè)用藍(lán)膠袋固定成型，最后在濾芯外側(cè)一端套上密封圈，用于隔離原水和濃水，這樣就形成了直流式RO膜濾芯。直流式RO膜水道示意圖如圖2所示，原水從膜的一端進(jìn)入，從膜的另一端生成濃水排出，凈化水從膜袋口進(jìn)入中心管，再?gòu)闹行墓芰鞒鰜?lái)，這種水在膜表面流動(dòng)是直線型的，稱為直流式反滲透膜濾芯。3.2.2效使用面積減少側(cè)流式反滲透膜濾芯，仍然以400G膜為例，膜片尺寸規(guī)格基本相同，也是按5個(gè)膜袋設(shè)計(jì)。但具體裁剪方式和水路流道，側(cè)流式與直流式有很大的區(qū)別。為了便于生產(chǎn)制作，傳統(tǒng)工藝的5個(gè)膜袋是單獨(dú)分開(kāi)制作，每個(gè)膜袋之間通過(guò)涂膠粘接，生產(chǎn)效率低。傳統(tǒng)工藝不但使膜袋與膜袋之間多了一道漏水風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，而且粘膠處還占用部分膜片，使膜片有效使用面積減少。而M型折疊法不需將這個(gè)5膜袋分開(kāi)裁剪制作，如圖3所示，類似于傳統(tǒng)紙扇折疊形式，首尾相連，整條膜片經(jīng)過(guò)多次M型折疊后，形成首尾相連的5個(gè)膜袋，膜袋內(nèi)側(cè)放置凈化水導(dǎo)流網(wǎng)，膜袋與膜袋之間放置濃水導(dǎo)流網(wǎng)。膜袋與膜袋之間的袋口位置都是自然過(guò)渡連接，沒(méi)有分開(kāi)，這樣膜袋有效使用面積可以最大化。5個(gè)膜袋均勻平鋪并錯(cuò)開(kāi)一段距離，膜袋口方向一致，均朝向中心管，然后卷到一根中心集水管上，形成圓柱狀濾芯。側(cè)流式水道實(shí)現(xiàn)方法是在濾芯兩端增加進(jìn)水端蓋，端蓋靠近中心管處開(kāi)有過(guò)水孔，作為進(jìn)水口，無(wú)需涂膠；端蓋遠(yuǎn)離中心管位置無(wú)開(kāi)孔，通過(guò)膠水與濾芯端面粘接固定，此處膠水的另一個(gè)功能是對(duì)膜袋與膜袋之間兩端開(kāi)口部分縫隙進(jìn)行部分密封，便于形成水道。端蓋接近中心管側(cè)作為膜濾芯的進(jìn)水口，根據(jù)流量需要，膜袋之間進(jìn)水縫隙留有一小段長(zhǎng)度作為進(jìn)水口，剩余長(zhǎng)度涂膠封閉作為水道用。原水從濾芯兩端的進(jìn)入，水流匯到膜中間位置，轉(zhuǎn)彎90度后朝濾芯側(cè)面壓力低的開(kāi)口方向生成濃水排出，膜袋內(nèi)的凈化水從中心管流出來(lái)，這樣就形成側(cè)流式RO膜濾芯，側(cè)流式膜濾芯水道示意如圖4所示。3.2.3側(cè)流式膜濾芯側(cè)流式RO膜濾芯水道設(shè)計(jì)是通過(guò)延長(zhǎng)凈化水流道的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)長(zhǎng)方形膜袋的長(zhǎng)度與寬度尺寸不同，直流式膜濾芯是利用膜片333mm寬度方向作為凈化水流道，凈化流道長(zhǎng)度短，進(jìn)出水口長(zhǎng)度780mm，出水口面積大，膜表面水流速慢；而側(cè)流式膜濾芯是利用膜片780mm寬度方向作為凈化流道，凈化流道長(zhǎng)度比直流式提高了一倍左右，而出水口長(zhǎng)度333mm，出水口面積小了約一半，出水流速也相應(yīng)提高。通過(guò)長(zhǎng)方形膜袋長(zhǎng)寬尺寸的不同和膜袋之間粘接的變化，來(lái)實(shí)現(xiàn)凈化水流道的延長(zhǎng)，和水流速度的改變。膜片表面水流速度提高和凈化流道的延長(zhǎng)，使側(cè)流式膜濾芯平均凈水產(chǎn)出率較直流式膜濾芯提高約1.5倍，減少同等環(huán)境下高濃縮水的排放，更節(jié)能環(huán)保。膜片M型折疊方法，使膜片利用率高原來(lái)的70%提高到85%，從而減少膜片用料并節(jié)約成本。側(cè)流式RO膜濾芯的膜表面水流速度提高，可以增強(qiáng)水流自身的沖刷效果，減少膜表面臟堵，降低膜結(jié)晶傾向，從而延長(zhǎng)RO膜濾芯壽命周期，降低使用成本。3.3反滲透膜的保護(hù)與利用根據(jù)反滲透膜過(guò)濾原理，膜表面需要一定的壓力才能實(shí)現(xiàn)其反滲透功能，以400G膜濾芯為例，膜表面壓力要達(dá)到95～105PSI時(shí)，反滲透膜可以發(fā)揮最佳地過(guò)濾效果，如果膜前壓力過(guò)低，膜的產(chǎn)水率偏低，凈化水流量小；如果膜前壓力過(guò)高，膜表面分離層易受損，使用壽命短。在反滲透凈水機(jī)的水系統(tǒng)里，凈化水流量在800G以下，通常采用性價(jià)比高的隔膜泵來(lái)增壓；凈化水流量在800G及其以上，可以使用流量更大葉片泵來(lái)增壓反滲透膜為了更好發(fā)揮高精度過(guò)濾功能和延長(zhǎng)使用壽命，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要采取一些保護(hù)措施。反滲透膜使用一定段時(shí)間后需要定期沖洗，減少有機(jī)物，水垢等污染物在膜表面的積累，延長(zhǎng)膜壽命。余氯有水解和氧化作用，對(duì)反滲透膜危害很大，會(huì)破壞膜的形態(tài)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致膜脫鹽率下降。余氯的去除方法通常用活性碳進(jìn)行物理吸附，在設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮活性碳能充分去除水中的余氯。為了降低膜表面結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)，可以在預(yù)處理環(huán)節(jié)增加阻垢劑，如硅磷晶等，延長(zhǎng)膜使用時(shí)間4反滲透過(guò)濾效果測(cè)試根據(jù)反滲透處理裝置衛(wèi)生安全與功能評(píng)價(jià)規(guī)范用配制有一定濃度的三價(jià)砷、鎘、六價(jià)鉻、鉛、氟化物、硝酸鹽氮等無(wú)機(jī)物，三氯甲烷、四氯化碳等揮發(fā)性有機(jī)物水溶液作為原水，機(jī)器進(jìn)行正常制水運(yùn)行，在反滲透膜濾芯整個(gè)使用壽命期內(nèi)，隨機(jī)抽取的凈化水水樣進(jìn)行過(guò)濾效果測(cè)試，反滲透膜濾芯對(duì)無(wú)機(jī)物加標(biāo)測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示；反滲透膜濾芯對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物加標(biāo)測(cè)試數(shù)據(jù)如表2所示。從測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)看，反滲透膜濾芯對(duì)加標(biāo)的有害物質(zhì)都能有效濾除，去除率均高于標(biāo)準(zhǔn)。MS2噬菌體是水質(zhì)監(jiān)測(cè)中作為水中腸道病毒指示生物之一，采用MS2噬菌體作為實(shí)驗(yàn)菌種，進(jìn)行病毒過(guò)濾效果測(cè)試有一定的代表性。配制MS2噬菌體加標(biāo)水，濃度為7.4×10MS2噬菌體尺寸是26納米，目前中國(guó)疾控中心發(fā)布的新型冠狀病毒尺寸約100納米，新型冠狀病毒比MS2噬菌體大4倍左右。反滲透膜是物理過(guò)濾方式，與MS2噬菌體尺寸相近或更大的病毒，反滲透膜均有濾除效果。5反滲透凈水器反滲透技術(shù)有優(yōu)異的深度凈化水功能，已廣泛應(yīng)用在工業(yè)純水、海水淡化等領(lǐng)域，現(xiàn)在正逐漸從工業(yè)用走向民用。反滲透技術(shù)通過(guò)側(cè)流式或直流式膜濾芯設(shè)計(jì)，可以有效地應(yīng)用到凈水器中去，形成反滲透凈水器