背景介紹
美國 A 縣地下水補(bǔ)給系統(tǒng)（GWRS）每天生產(chǎn) 1 億加侖的凈化水，以補(bǔ)充地下水（這是該地區(qū)的主要飲用水供應(yīng)），并維持當(dāng)?shù)氐牡叵潞Ｋ肭制琳?。GWRS 先進(jìn)的水凈化設(shè)施采用多重屏障方法，通過微濾（MF）、反滲透（RO）和添加過氧化氫的紫外線消毒（UV/H2O2）對二級處理的廢水進(jìn)行循環(huán)處理。為了遵守當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)并證明廢水的有效處理，當(dāng)?shù)仫嬘盟倮迷O(shè)施需要證明其整體處理方案具有較高的對數(shù)去除率（LRV），確保有效去除細(xì)菌、賈第蟲、隱孢子蟲、病毒和其他有害污染物。
傳統(tǒng)的在線監(jiān)測指標(biāo)如總?cè)芙夤腆w和總有機(jī)碳（TOC），僅顯示 1-2 個微生物對數(shù)去除率，這些值遠(yuǎn)低于過去研究中通過 RO 證明的 6 個微生物對數(shù)去除率。為了獲得更大的對數(shù)監(jiān)測去除監(jiān)測效果，ATP（三磷酸腺苷）作為膜完整性監(jiān)測一種替代方案被應(yīng)用到反滲透 RO 系統(tǒng)出水監(jiān)測中，如下圖 1 所示。
圖1 EZ7300 ATP 現(xiàn)場安裝圖
應(yīng)用情況
在這次的試用過程中，ATP 參數(shù)被選為一種潛在的替代每物由于它的特異性和相對較大的尺寸（507 道爾頓），它的高分子量使它很容易被 RO 去除。哈希 EZ7300 ATP 分析儀用來測量 OCWD 高級水凈化設(shè)施 RO 膜進(jìn)水和 RO 滲透液中的游離 ATP，設(shè)定如下所示：
游離 ATP 每 30 分鐘測量一次，持續(xù) 5 個月
高靈敏度和穩(wěn)定的試劑安裝在分析儀中，并由內(nèi)部冷卻系統(tǒng)穩(wěn)定
自動酸/堿清洗和沖洗循環(huán)，確保樣品污染降至最低
與細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)結(jié)合的細(xì)胞ATP相反，游離ATP溶解在水樣品的細(xì)胞外部分中，由于需要證明溶解在水中的（大）分子去除率，因此選擇游離ATP而不是胞內(nèi)ATP作為LRV監(jiān)測的指示參數(shù)。下圖2顯示了RO進(jìn)樣（黃色）和RO出水（綠色）中的游離ATP以及計算的LRV（藍(lán)色）。在連續(xù)5個月的在線游離ATP分析中，游離ATP平均值為3.03，最小值為2.60，最大值為3.30。
實驗研究成功地表明，通過RO處理工藝去除游離ATP，可以通過RO進(jìn)樣和RO出水之間的游離ATP值之間的差異得到證明。其中2019年11月的數(shù)據(jù)缺口是由于試點水源不可用，2020年數(shù)據(jù)缺口是新冠肺炎大流行的結(jié)果。
圖2 RO膜進(jìn)、出水ATP及LRV趨勢圖
結(jié)論
EZ7300 ATP 分析儀客戶試用為 RO 反滲透工藝評價提供了一個新的思路，證明反滲透過程的連續(xù)完整性，客戶已采購該儀表用于日常的生產(chǎn)運行過程控制。該監(jiān)測分析儀為客戶提供以下額外的好處：
與傳統(tǒng)的 TOC 和電導(dǎo)率監(jiān)測相比，在線監(jiān)測整個反滲透系統(tǒng)中游離 ATP 可產(chǎn)生更高的LRV
改進(jìn)對反滲透完整性監(jiān)測可以允許更大的微生物 LRV 監(jiān)管信用
更高的 LRV 去除率增加了行業(yè)和公眾對 RO 膜去除病原微生物能力的的信心
分析儀的自清潔程序可確保不會發(fā)生樣品殘留和儀器污染
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