嘴吸式净水瓶及其性能分析

摘要

随着工农业生产的高速发展，各种有毒有害物质对水源的污染日益加重，单纯靠投加饮水消毒片或砂滤等已不能净化受污染的水源，而我国野外应急净水装备目前还很落后；另外，随着生活水平的提高，人们对饮水安全更加关注，尤其是应对地震、洪灾、矿难等突发事件时，迫切需要提供安全、可靠的饮水卫生保障。本文通过对嘴吸式净水瓶净化野外水源水效果及滤芯的污染清洗等方面的研究，为野外应急净水提供了一种新型的净水装置。本课题主要开展了以下四方面的工作：
　　 第一，嘴吸式净水瓶采用了超滤膜(UF)过滤、活性炭吸附及载银活性炭(或KDF)抑菌技术的有机集成，其净水工艺：原水→UF膜过滤→活性炭吸附→出水，结果表明，嘴吸式净水瓶采用的的工艺可有效去除原水中有机物、浊度及微生物，出水CODMn<5mg/L，浊度<0.2NTU，细菌总数及大肠杆菌去除率达99.99％以上。
　　 第二，考察了诸多因素对去除效果的影响，并得出以下结论：同温度下，超滤膜的膜通量与压差呈线性关系，拟合方程为：y=0.283x+7.739，R2=0.97；同压差运行方式下，水温与通量呈线性相关，方程为：y=0.548x+15.282，R=0.991，且压差和温度的改变不会影响UF膜对污染物的去除效果；不同pH值对膜通量并无明显影响，但pH的升高可使膜对UV254所代表的有机物去除率降低；UF膜在运行初期污染物逐渐压实膜表面及膜孔，使得膜通量下降，但很快趋于平稳。活性炭随温度升高，吸附量降低；在酸性条件下，活性炭的吸附容量大大增加；在30分钟时活性炭吸附基本趋于平稳。超滤膜主要截留0.45μm～5ku的大分子有机物，活性炭对<5ku的溶解性有机物有较强的吸附效果，二者的联用，弥补了单一净水工艺的不足，保证了出水水质。抑菌实验表明，载银活性炭(GAC1*、GAC2*)及KDF对无菌水的抑菌效果不低于60天。净水瓶连续过滤0.1m3和1m3天津市老干部俱乐部鱼塘水，所测各项出水水质指标均合格。
　　 军品型净水瓶：总净量440克，容积1000ml，外型尺寸为：高220mm、长×宽为130×75mm，瓶体材质为A00铝+环氧树脂涂层，外型似65式军用水壶。民品型净水瓶：总净量270克，容积600ml，外型尺寸为：Φ70m×230mm，瓶体材质为PP纳米。净水瓶卫生安全浸泡性实验表明：UF膜、ACF、GAC、ABS壳体，瓶体(材料A00铝+环氧树脂涂层，PP纳米)均符合《生活饮用水输配水设备及防护材料卫生安全评价规范》(2001)。耐温、防腐及拉伸性实验表明：PVDF膜在100℃高温30min时变为酱红色，但仍能保持原有去除效果；瓶体材料(A00铝+食品级环氧树脂涂层，PP纳米)、PVDF膜及其组件可耐受1000mg/L次氯酸纳、1％～5％的盐酸和10％氢氧化钠溶液；PVDF膜丝不能耐受很强的拉力，因此在使用中应注意器物及外力对膜的损伤。
　　 第三，从定性和定量的角度对污染前后的UF膜组件进行了污染分析。结果表明，清洁无污染膜SEM照片膜外表面清洁、光滑而致密，而污染后膜表面变得粗糙，有块状堆积物。膜连续运行16天后，膜阻力主要来自吸附阻力，为后续的膜清洗提供了参考依据。
　　 第四，采用物理、化学方法对污染膜进行清洗，结果表明：仅依靠膜丝抖动和气泡间剪切力的联合作用，可使有机污染物易从膜表面上剥离下来，但不能使膜孔内部污染物去除。针对综合性微污染水，通过L183(7)正交实验表明，膜清洗的最佳条件和清洗剂：在40℃用1％的酒精清洗10分钟。对污染前后膜丝称重，膜污染后重量平均增加了11.03％。