降低TOC的超纯水一体化智能系统工艺优化

给水排水Ｖｏｌ．４２Ｎｏ．７２０１６７１降低ＴＯＣ的超纯水一体化智能系统工艺优化霍晓卫１刘百仓１方君２曹永亮２胡阳１（１四川大学建筑与环境学院，成都６１０２０７；２四川优普超纯科技有限公司，成都６１１７４３）摘要为了进一步降低超纯水出水的ＴＯＣ，丰富行业产品，降低仪器价格，从工艺优化的角度考虑，重新设计超纯水一体化净水测试系统，并进行试验，结果表明：地下水依次经两级反渗透、阴柱、预纯化柱、１４Ｗ杀菌紫外灯、活性炭、２１Ｗ降ＴＯＣ紫外灯、超纯化柱、瑞朗６０Ｗ紫外灯后出水ＴＯＣ含量最低，降到了３．５ｐｐｂ左右。由此确定了以ＵＶ（紫外灯）为主的降低出水ＴＯＣ的超纯水一体化智能系统工艺。关键词ＴＯＣ超纯水反渗透活性炭紫外线国家自然科学基金项目（５１２７８３１７）。０引言总有机碳［１，２］（ＴｏｔａｌＯｒｇａｎｉｃＣａｒｂｏｎ，ＴＯＣ）是有机物所含碳的总量，是表征水体中有机物总量的综合指标，它代表了水体中所含有机物质的总和，不仅能够直观、准确地反映水体中有机污染物的含量，而且受到干扰少，精密度和准确度均很高［３，４］。ＴＯＣ按其存在状态大致可分为颗粒性（ＰＯＣ）和溶解性（ＤＯＣ），ＰＯＣ主要粘附在悬浮颗粒物上，一般在水处理的混凝沉淀和过滤过程中能够有效去除，而ＤＯＣ应用常规水处理其去除效果不好［５］。目前ＴＯＣ作为水体重要指标越来越受到重视。在实验室应用中，水质的稳定和可靠是至关重要的，对ＴＯＣ的要求也很苛刻。目前，美国Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ公司相关的技术比较领先，国内相关技术仍有一定的差距，为了比较精确的完成试验更多的人不惜高价购进进口试验仪器，来满足苛刻的试验要求。两级反渗透装置以及超滤可以很好的去除悬浮物、胶体、高分子量溶解性的有机物，超滤过程通常可以理解成与膜孔径大小相关的筛分过程，超滤是以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质。但从对ＴＯＣ的分析来看，去除的结果满足不了高精度试验要求，而ＵＶ主要是其照射到超纯水中，使超纯水产生羟基，羟基作为最强的氧化剂之一，可以氧化ＴＯＣ，使ＴＯＣ分解成二氧化碳和水；活性炭作为一种环境友好型吸附剂，具有较强的吸附性，对水中溶解的有机物也具有较强的吸附能力［６］。本文通过研究，自行设计利用优化超纯水系统降低ＴＯＣ的超纯水一体化智能系统流程，优化设计，进行试验研究，结果颇优。１试验材料与方法１．１试验装置根据目前市场上技术比较先进的Ｍｉｌｌｉ－ＱＩｎｔｅ－ｇｒａｌ水纯化系统所达到的超纯水出水ＴＯＣ含量小于５ｐｐｂ的现状，综合考虑了经济效益设计试验装置如图１所示，试验得出图１所示流程最终出水口的ＴＯＣ平均值大于５ｐｐｂ，达不到预期的目标；因此分别在图１流程中的预纯化柱（６１５０）取水点、最终取水点（３＃ＲＯ膜后）、超纯化柱（６０４０）后取水点后面加上瑞朗６０Ｗ紫外灯后再次进行试验，所得数据比较可观，最终确定了以ＵＶ为主的降低出水ＴＯＣ的超纯水一体化智能系统工艺，装置流程如图２所示。１．２系统参数试验中水样的平均电导率为０．５３９μＳ；ｔＣｏｎｄ１泵２阴离子交换柱３预纯化柱４－１１＃紫外灯４－２２＃紫外灯５活性炭６超纯化柱７循环泵８逆止阀图１初步设计降低出水ＴＯＣ的超纯水一体化智能系统DOI:10.13789/j.cnki.wwe1964.2016.0224７２给水排水Ｖｏｌ．４２Ｎｏ．７２０１６图２优化降低出水ＴＯＣ的超纯水一体化智能系统为０．４１μＳ；反渗透膜采用陶氏化学７５ＧＲＯ膜，由于泵的自吸能力，本系统最大出水量为１８Ｌ／ｈ，最小出水量为１０Ｌ／ｈ；进水压力为０．２ＭＰａ。１．３试验材料Ｓｉｅｖｅｒｓ５００ＲＬＴＯＣ分析仪（全球通用仪器有限公司，美国）、反渗透膜（陶氏化学，美国）、水泵、循环泵、阴离子交换柱（罗门哈斯，美国）、６１５０预纯化柱、１４Ｗ杀菌紫外灯、活性炭、２１Ｗ降ＴＯＣ紫外灯、６０４０超纯化柱、瑞朗６０Ｗ紫外灯、逆止阀。１．４试验方法按照预先设计的流程图安装装置，如图１所示，本试验主要探究降低优化超纯水系统中ＴＯＣ含量。在保证水量水压稳定在固定值后，用Ｓｉｅｖｅｒｓ５００ＲＬＴＯＣ分析仪在图示中的测试点分别进行测试，平均每５ｍｉｎ记录一次数据，初步记录数据后分析数据，并检查装置的各个节点是否符合要求，确认无误后正式开始试验，得出数据后分析结果，进行处理。２系统试验结果对比与讨论２．１试验数据与分析处理试验得到的一系列ＴＯＣ值，得到图１、图２系统降低ＴＯＣ流程中不同测试点的ＴＯＣ含量如图３、图４所示。由图３、图４可以清晰的发现没有瑞朗６０Ｗ紫外灯处理仅用纯化柱、ＲＯ膜等处理，最终出水口的ＴＯＣ平均值为７ｐｐｂ，均大于５ｐｐｂ，达不到预期的目标，而由图２所示系统处理后测出的数据比较可观。（１）原水为优化超纯水系统，预纯化柱（６１５０）取水点＋紫外（瑞朗６０Ｗ）检查得出ＴＯＣ的平均值