纯净水处理及应用

1、纯净水的特征

20世纪90年代以来,随着经济的发展,环境污染日趋严重,水源水质变差,自来水原水水质下降,同时,生活水平的提高及自我保健意识的加强,人们对饮水质量越来越重视,对洁净水的期盼越来越高,甚至认为水越纯净越好。于是市场上便产生了各种名称很好听的水的产品,实际上,它们都属于“纯净水”的范畴。

瓶装饮用纯净水是指以符合《生活饮用水卫生标准》的水为原料,通过电渗析法、离子交换法、反渗析法、蒸馏法以及其他适当的加工方法制得的,密封于容器中且不含任何添加物可直接饮用的水。其水质标准应符合国家《瓶装饮用纯净水标准》(GB19298-2014)。

当然,纯净水的各项理化及微生物指标的数值是一个限值,其水质特征可以归纳为:可饮用;感观上清澈透亮,无任何肉眼可见物,无色,无味;微生物指标要求高,不得检出致病菌、霉菌、酵母菌的检测;对有机物、致癌物、重金属等各类有毒有害物质的去除要求更高,口感上甘甜醇和;不含任何添加物。

2、纯净水的一般处理流程与设备

(1)、国内纯净水生产工艺的发展

饮用纯净水的原料大都是使用地下水或自来水,原水水质一般满足我国《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)。饮用纯净水的生产就是对自来水(或地下水)进行深度处理进一步去除水中的各类杂质,提高感官性状,保证毒理学指标,尤其是去除水中的溶解性固体,以提高水的口感,制备出可以直接饮用的、完全满足我国《瓶装饮用纯净水标准》(GB17323-1998)的优质水。

我国最早的纯净水生产线的制造工艺流程是既采用了反渗透、微孔过滤、臭氧消毒等新技术,又保留了离子交换的传统除盐方法,出水水质稳定且有保证,但在操作上较复杂。

二级反渗透(RO)系统是目前我国纯净水的制造的主流工艺。该工艺技术

已在许多著名的纯净水制造企业中应用,如娃哈哈、康师傅、维维、正广和、养生堂等企业。系统可24h连续稳定运行,制造的纯净水透明度高,口感佳,微生物指标控制安全稳定。

根据膜技术的发展,近几年纳滤技术在工业上应用广泛。在新的纯净水处理工艺中可以利用纳滤代替一级反渗透,即组成纳滤反渗透纯净水系统,在某种程度上优于二级反渗透系统,如运行压力略低、对原水的适应性较强等,生产成本也有所下降

(2)、纯净水处理系统的单元组成与工艺流程

纯净水生产线由水处理系统和灌装系统组成,其中水处理系统可分为预处理(多介质过滤、活性炭吸附、预软化)、中段处理(保安过滤、高压泵、一级或二级反渗透)和终端处理(臭氧消毒、终端过滤)三大部分。

(3)、纯净水生产工艺中单元处理方法的选择

饮用纯净水的生产工艺和设备的设计,应根据原水水质选择恰当的单元处理方法与设备,组成合理的工艺流程系统。

以某城市常规自来水(浊度3NTU,硬度5~6mmol/L,电导1500~1600S/cm)为例,工艺中均有砂滤、活性炭吸附、臭氧消毒等技术,除硬、除盐常用离子交换、电渗析、反渗透技术。

复床混床工艺投资低,但是离子交换树脂再生复杂,而且出水中有有机胺等异味,为此在离子交换后面必须再设置活性炭吸附及微滤或超滤,这就增加了工艺的复杂性。因此制取饮用纯净水不宜采用复床混床、电渗析混床、反渗透混床工艺。

二级反渗透工艺与电渗析反渗透工艺比较,不仅设备投资低,而且制水成本也低。所以除对现有电渗析的改造,可采用在电渗析后面增加反渗透外,对新建的制水设备,一般可不采用电渗析工艺。离子交换和电渗析只能去除水中盐类,而不能去除水中微生物等,但反渗透既可去除水中盐类,又可去除水中有机物及细菌、病毒等有害杂质,这是反渗透制取纯净水的最大优点。

3、纯净水制备工程实例

(1)、设备配置

①砂滤(石英砂)石英砂过滤器主要过滤水中大颗粒、絮体杂质,减小精滤器的负荷。

②活性炭吸附器主要去除原水中前道工序难以去除的余氯(聚酰胺膜不耐余氯)、三氯甲烷、农药等有害物质,同时实现水的脱色、除异味。

③软化处理软化处理采用全自动树脂交换软水器,采用强酸型苯乙烯阳离子交换树脂,吸附去除水中钙镁离子。降低原水硬度。树脂再生采用食盐溶液,采用自动控制运行。

④精滤前级处理工序在工作与反冲洗切换期间可能会导致处理效果的短时间降低,采用5m精滤防止RO膜的堵塞,减少膜的反冲洗以提高产量。

⑤膜组件采用数个RO膜组件构成一组以提高过滤面积,选用从美国海德能公司进口的节能型聚酰胺膜。与传统复合膜相比,具有如下优点:膜流量高,可以在较低水压和较高流速下保持高脱盐率(>97%),淡水流速几乎达到其他复合聚酰胺膜的两倍,可降低膜组件的投资;机械强度好,清洗方便,采用管束结构,相同体积的膜组装置的过滤面积比卷式膜增加12%,因此减少了膜组件的体积;膜对水质适应性强,由表可知进水pH值在3~10均可;膜运行寿命长,在设计工况下可达3~5a。

⑥活性炭过滤器膜组件后增设活性炭过滤器可以改善出水的口感,提高瓶装水的商业价值。