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海水淡化厂产品水水质与饮用安全分析  

2016-11-09 20:32:55|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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来源:中国给水排水

作者:潘献辉

1. 典型膜法海水淡化水水质分析

目前,大多数国家没有相关的标准来规范用于饮用的海水淡化水。本文中海水淡化水水质参照我国现行的饮用水标准《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006),各项指标按照《生活饮用水标准检验方法》(GB/T  5750-2006)进行检测。

按照GB/T  5750对曹妃甸5万吨/日膜法海水淡化产品水(指经过后处理的出厂淡化水)的106项指标进行了检测,同时与标准要求进行了对照。结果表明,海水淡化产品水的常规指标全部符合《生活饮用水卫生标准》,而非常规指标中只有硼的值为0.9~0.91  mg/L,超过了国标0.5mg/L的限值。然而,在WHO的《饮用水水质导则》(第四版,2011年版)中,硼的最高含量限制为2.4  mg/L,并且在补充意见中说明对该值还可放松。欧美和日本则将硼的限值定为1.0 mg/L。

面对现在淡化水硼含量超过《生活饮用水卫生标准》的现状,在供水方面可采用与自来水掺混的办法将硼的浓度降低到0.5  mg/L以下;在技术方面可以通过研发除硼率高的反渗透膜、两级反渗透或后处理脱硼来降低产品水硼含量满足标准要求;在政策方面应与国际标准接轨,根据实际科学制定标准放宽硼的限值,消除淡化水直接作为饮用水源的障碍,推动淡化水进市政管网。

2. 海水淡化水与城市自来水水质对比

通过对曹妃甸5万吨/日的膜法海水淡化厂产水进行每月一次、为期两年的长时间持续采样监测,得到了该淡化厂产水日常水质分析数据。针对《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006中的42项常规指标,与深圳、南昌、上海和天津2014年11月的城市自来水水质数据(来自各城市水务集团或自来水公司网站发布的水质公告)进行对比,结果见表1。

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1.2.jpg

表1海水淡化厂产水与城市自来水常规水质指标对比

由上表可以看出,淡化厂产品水的42项常规指标全部符合《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006的要求。对于公众关注的总硬度、氯化物、TDS、硫酸盐和pH等指标,连续的监测结果都很稳定。其中:

(1) 淡化厂产品水总硬度,高于深圳和南昌自来水,低于天津和上海自来水。淡化厂产品水是反渗透膜出水经过后处理矿化的最终出厂水,硬度提高到了适中的程度,有益于饮用健康;

(2) 氯化物高于4个城市,但也只是国标250mg/L限值的53%,属于安全数据。氯化物含量高于自来水的原因是因为海水中氯离子含量基数很高,虽然海水反渗透膜对氯离子的脱除率很高,但透过膜的氯离子总量高于其它离子;

(3) 溶解性总固体高于南方城市深圳、南昌和上海自来水,低于北方城市天津自来水。淡化厂产品水含盐量适中,介于南方自来水与北方自来水之间,远低于1000mg/L的国标限值;

(4) 硫酸盐低于4个城市,尤其远低于天津自来水。硫酸盐含量低的原因是因为反渗透膜对二价离子的脱除率高于一价离子;

(5) 淡化厂产品水pH值稍高于4个城市。这是因为对反渗透膜出水后处理矿化的同时提高了pH值,弱碱性的饮用水有益于健康。

从以上数据及分析来看,淡化水作为饮用水其水质与城市自来水的水质相当,在饮用安全健康方面有些指标更优。

3. 膜法海水淡化水质稳定性评价

由于RO过程去除了水中绝大部分离子,其产水属于软水,缺乏钙、镁、氟和硒等对人体有益的元素,且由于RO产水pH偏低,在市政管网中输送时容易腐蚀管道,导致管道中已有的垢层溶解,造成水质恶化。因此,海水淡化水出厂进入市政管网之前,还必须经过后处理工艺才能保证与现有市政管网的兼容性。只有使淡化水在有益元素含量与自来水持平,在水质指标上满足标准要求,在输运过程中能保持稳定、不与现有供水系统出现反应,淡化水才能够作为安全的饮用水水源推向社会。

调节淡化水的pH、碱度和硬度以使其水质稳定的过程称为再矿化。再矿化可以增加淡化水的缓冲能力,改善碳酸盐平衡,增大保护性碳酸钙垢层在管道内壁沉积和压缩的倾向,有效降低水的腐蚀性,减小管道内离子的释放,达到稳定水质的目的。矿化处理的主要方法有掺混、投加化学药剂、石灰法和溶解矿石法。

评价海水淡化水稳定性的常用指标为碳酸钙沉淀势(Calcium carbonate precipitation potential,  CCPP)。其可以定量描述水质化学稳定性,是一种精确、灵敏高的定量指数[17]。CCPP计算方法为:

2.jpg

式中,c0为初始Ca2+浓度,mmol/L;ce为达到碳酸钙平衡时Ca2+浓度,mmol/L。Ca2+浓度采用EDTA滴定。

检测了万吨级淡化厂2014年下半年产品水CCPP值,结果见图1

3.jpg

从图1可知,2014年下半年的淡化水CCPP均位于4.8~6.5 mg/L的水平。WHO的《Desalination for Safe Water  Supply》中规定淡化水的CCPP为4~10mg/L;以色列淡化水标准中的CCPP指标为3~10mg/L。在此区间内,水体有轻微结构倾向,不会腐蚀管路或溶解管路中已有的保护性垢层,对于淡化水的输送进入市政管网来说是安全的。

4 结论

针对《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中的42项常规指标,将淡化厂产品水与深圳、南昌、上海和天津四大城市自来水水质进行对照表明,淡化厂产品水作为饮用水,其水质与城市自来水的水质相当,在饮用安全健康方面有些指标更优。淡化厂产品水除了硼元素外,其余指标均符合《生活饮用水卫生标准》(GB  5749-2006)的要求。对于淡化水的硼含量情况,应研发高脱硼率反渗透膜和低成本淡化水脱硼技术,并尽快制定淡化水的相关水质标准,硼指标与国际接轨,推动我国海水淡化在市政供水中的广泛应用。

结合全球淡化水长期普遍的市政供水应用、淡化水的水质全分析数据、与城市自来水的比较等,证明淡化水的饮用是安全的,淡化水是优质饮用水。应加大淡化水饮用健康安全的宣传力度,消除不必要的疑虑,使社会公众和水务部门普遍接受淡化水。

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