[科普贴]你知道自来水的正常浊度是多少吗?
浊度是浑浊度的简称,是光线与溶液中的悬浮颗粒相互作用的结果,饮用水的浊度主要由水源水中胶体、悬浮物和生物微粒经净化处理后的残存物造成。我国现行《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006规定浊度限值为1NTU,水厂出厂水的浊度一般控制在0.5NTU左右。很多城市出厂水浊度已控制在0.1NTU以下,以保证饮用水的微生物学安全。
浊度是饮用水水质很重要的指标,也是供水水质生产运行、输送等评估、控制水质的重要技术参数。浊度由浊度仪检测(含实验室和便携式浊度仪等),但是浊度的测定值不能反映水中颗粒物的大小、数目和分布状况。
1浊度指标的意义
浊度是表现饮用水清澈与否的感官性指标,它又是反映饮用水中微生物和有机物含量多少的相关性指标。浊度在饮用水净水过程中是一个重要的操作控制参数,它能指示净水处理过程,特别是絮凝、沉淀和过滤的处理效果。
原水中微生物包括细菌、病毒和原生动物(如“两虫”)等,细菌(球菌、杆菌、螺旋菌)尺寸在0.5-5μm;病毒最小的直径仅10nm,大的达0.2μm;“两虫”的孢囊和卵囊尺寸在4-12μm。水中≤1μm的颗粒称为胶体;>1μm的颗粒为悬浮物。
原水中的微生物、有机物等一般都附着于水中悬浮物上。浊度主要对水中<1μm颗粒比较敏感。饮用水的浊度低,相应的微生物含量也低,但两者的相关性并无量化关系。南方某城市,每月在当地报纸发布供水水质公报,当出厂水浊度在0.1NTU左右时,菌落总数未检出或CFU/mL是个位数。我国《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006菌落总数限值为100CFU/mL。
浊度与水中有机物的去除,有研究表明,当水中浊度为2.5NTU时,水中有机物去除了27.3%;浊度降.至1.5NTU时,有机物去除了60%;浊度降至0.5NTU时,有机物去除了79.6%;浊度降为0.1NTU时,绝大多数有机物予以去除①。
2浊度检测的发展
浊度定量的测定起源于海洋学的研究。1899年美国杰克逊(D.D.Jackson)首创烛光浊度仪,以JTU为单位。1901年美国又提出以1升蒸馏水含有1mg二氧化硅作为标准浊度单位,表示为1ppm;1902年美国制定了浊度棒的刻度标准,称为1902浊度棒。我国最早的以地表水为水源的上海杨树浦水厂当年曾用浊度棒测定沉淀池中水的浊度。到20世纪60年代,对浊度单位的理解和认识又有了进步,1ppm浊度相当于1ppm(1mg/L)的二氧化硅重量——浓度的特定关系,以ppm作为浊度单位的有其不合理性,遂将ppm改为TU,从此光电浊度仪对检测浊度的意义才确立。而后透射光和散射光的比较,形成更为完善的散射光理论。
1980年全世界逐步开始推行饮用水NTU浊度单位和测定方法;1987年第17版标准检验方法中停止使用杰克逊透射光浊度单位。与NTU浊度检测相配套的Formazion标准是可以用化学试剂直接制备的浊度标准。生成Formazion聚合物的反应是在联氨和四氮六甲圜(hexamethy Ieneteramine)之间发生的醇醛缩合的有机反应。Formazion溶液中颗粒物粒径分布从0.01-10μm,其标准溶液配置的重现性好,>1%。
标准《生活饮用水标准检验法》GB5750-85兼容了透射和散射浊度测定,并兼容了硅藻土标准浊度(目视法)和甲潛浊度标准液(分光光度法)检测浊度。实施《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006水质标准之后,浊度的检测采用散射光法—福尔马肼标准液,其依据为《生活饮用水标准检验方法》GB5750.4-2006。
3浊度检测技术
现代的浊度检测技术发展迅速。各种用途的浊度仪,如实验室仪器、在线分析仪、便携仪浊度仪和超低浊度激光浊度仪等相继问世,多种型号和款式的改进使浊度检测仪器更具可比性和选择性,多年来在水质检验浊度检测中,积累了一些认识也提出了一些可探讨的具体问题。
(1)浊度仪的准确度,例如某水司通过比对试验,对哈希公司2100AN(实验室仪器)和1720E(在线分析仪)检测比较认为全新的1720E的准确度是可信的③[没有1和2]。我国已有一些城市水厂的出厂水浊度≤0.1NTU,其净水处理降低浊度的技术控制相对已容易掌握;而<0.1NTU超低浊度测定对分析技术的正确性和可靠性提出了挑战。上海水务部门对低浊度水的浊度测定作了研究和测试,用了不同型号浊度仪对水样进行浊度检测,以统计方法对测定结果进行评价,认为按国际标准ISO7027的光源波长为860nm的浊度仪测定的浊度值当低于0.5NTU时,较其他各型浊度仪显著偏低。FT660sc型激光浊度仪测定结果偏高,其准确度、精密度差,FT660sc用于超低浊水浊度测定是否合适需进一步研究④。
(2)散射光与水样浊度之间的线性关系。
在浊度仪量程的下限附近,如果杂散光的干扰小,则仪器的线性程度高。在浊度为0-40NTU之间,散射光与浊度是线性相关的关系;在0.1NTU以下检测到全是非线性关系;在浊度>40NTU时,会产生前散射光效应,使散射光强度与浊度的线性关系变差。散射光与浊度的线性程度与浊度仪的准确度相关性很密切⑤。
(3)浊度仪的杂散光应小于0.020NTU,否则应该对仪器、样品池进行清洗和维护。最好的浊度仪的杂散光在0.008NTU左右⑤。
(4)分辨率对于低浊度的分析,浊度仪的分辨率应该测量到接近0.01NTU,优良的仪器可接近0.0001NTU。分辨率能描述水样的特性,如波动、有否气泡和变动⑤。
识别浊度仪的精确度、线性、杂散光和分辨率,是评估浊度仪的经常使用的技术性能参数⑤。
4浊度控制的重要性
1993年美国密尔沃基市供水发生隐孢子虫事件,导致40多万人感染疾病,4000多人住院,50多人死亡。事件的直接原因是在原水突发污染情况下,水厂处理工艺缺乏应急能力,出厂水浊度超过1.5NTU,水中含有隐孢子虫,水厂常规氯消毒不能杀灭隐孢子出(和贾第鞭毛虫)。美国USEPA进行研究,结果表明,滤后水浊度低于0.3NTU,则隐孢子虫去除率达99%以上。1998年USEPA重新修订了饮用水浊度标准,在国家一级饮用水水质法规中,明确规定,2002年1月起,饮用水浊度任何时候不可高于1NTU,且保证任何一个月内95%以上日检测水样浊度不得超过0.3NTU。。
我国城镇水厂众多,技术水平、运行管理等差别很大。有一些水厂在生产运行过程中,对原水浊度变化的应对能力差,出水浊度不达标等时有发生。北方等城市水厂、面对(低温)低浊原水、西北等地处理高浊度原水、南方冬季低温短时低浊原水等的应对技术已有提高,但在任何时候出厂水浊度<0.3NTU95%达标仍需高度重视,降低饮用水浊度是提高供水水质,降低水质安全风险的最有效的措施之一。
参考文献:
①《水浊度精确检测技术》Mike Sadar、程立等编著“中国建筑工业出版社”2008年6月第1版
②黄仲杰等“浊度标准和浊度仪选择”《城市供水行业2000年技术进步发展规划》汪光焘主编 中国建筑工业出版社1993年7月第1版
③黄剑“哈希浊度仪在低浊度检测的应用探讨”“水务技术”2012年3月
④岳舜琳等“低浊水的浊度测定问题”“净水技术”2010.29(3)
⑤杨家建等“饮用水浊度测量技术及应用”“城镇供水”2010. No.4
(责任编辑:蔡睿智)
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