铁路站车应急供水净化消毒一体机的研制

张贵生，刘庆春

(太原铁路局疾病预防控制所，山西 太原 030013)

铁路站车应急供水净化消毒一体机的研制

张贵生，刘庆春

(太原铁路局疾病预防控制所，山西 太原 030013)

应急供水净化消毒一体机的研制，不仅可以有效处理偏远地区及铁路沿线周边区域的生活饮用水水源水质，消除饮水安全隐患，而且可以有效应对各种可能的自然灾害对铁路沿线供水系统的威胁。此外，应急供水净化消毒一体机方便携带，净水速度和净水质量满足应急供水要求，还可以改善野外作业、旅游、探险、救灾等人员用水的状况，具有广阔的应用前景。

铁路站车应急供水；净化消毒一体机；研制

自从2005年松花江特大苯污染事故及2008年“5.12”汶川大地震以来,我国政府日益重视对于环境污染事故及地震、洪水等自然地质灾害造成的饮用水污染事件的应急供水工作，各种应急供水设备相继问世，并且在相关饮用水污染事件应急处理中得到了广泛应用，取得了良好的效果，但是我国目前尚无一种适应铁路站车特点的小型便携式应急供水设备，因此，在当前饮用水污染事件频发的背景下,尽快研制适应铁路站车特点的小型便携式应急供水设备，具有重要的现实意义。

1 研制背景

铁路供水水源点多、线长，分布区域广泛，水源类型多种多样，很多给水所没有安装水质净化处理设备，集中供水形式与分散供水形式并存。偏远地区及铁路沿线周边区域的生活饮用水水源主要为地下水，水质受当地地质环境因素的影响较大，特别是在每年的汛期，泥石流、洪涝等自然灾害时刻威胁着铁路沿线供水系统。水源水质不合格的主要指标有总硬度、溶解性总固体、氟化物、浑浊度、硫酸盐和氯化物等，这些地区迫切需要一种小型便携式应急供水设备，以处理当地水源水质，消除饮水安全隐患。

我们研制的应急供水净化消毒一体机，其先进性在于将活性炭、陶瓷等吸附过滤型净水处理技术与紫外线饮水消毒技术有机结合，实现了净化消毒于一体的集成创新；其实用性在于不仅可以有效处理偏远地区及铁路沿线周边区域的生活饮用水水源水质，而且可以有效应对各种可能的自然灾害对铁路沿线供水系统的威胁；其可行性在于疾控所专注铁路供水水质监测，积累了大量的铁路供水水质本底资料，对相关站区水源水质问题具有深刻认识，对改善相关站区水源水质具有强烈的职业意识，同时疾控所拥有多名正高级卫生专业人员，掌握丰富的净水处理、饮水消毒技术，曾经研发过部分饮水消毒设备，具有一定的研发经验，此外，疾控所拥有专业的水质监测实验室与水质检验人员，具有便利的监测应急供水净化消毒一体机实时水质处理能力的条件。

2 原理设计

应急供水水质关系到应急处置区域人群的身体健康，因此，各国均把控制应急供水水质作为应急供水工作的首要内容。

一般环境污染事故及自然灾害造成的饮用水污染事件中，应急供水首先关注的是浑浊度和微生物指标，因为这些指标是应急供水的主要风险指标，浑浊度和微生物指标与某些有毒物质的去除以及水质消毒效果有密切的关系，浑浊度，不仅是反映水质理化因素污染的感官反应，而且是反映水质生物因素污染的感官反应[1]。

因此，根据铁路站车供水系统特点及应急供水水质处理要求，结合净水处理技术现状及净水消毒技术现状，综合考虑相关因素，分4部分进行水质处理。

(1)水质预处理阶段：在应急供水净化消毒一体机外部，采用明矾混凝沉淀及氯化消毒措施，实现对一些体积比较大的草叶、枝条等杂物以及体积相对较大的微生物残骸、菌团等污染物清除，起到降浊、降色、降味、预消毒的作用。

(2)一级滤水阶段：应急供水净化消毒一体机选用美国3M公司001型饮用水前置净水器，通过聚丙烯滤芯的净化作用，进一步去除饮用水中的泥沙、铁锈等杂质，起到进一步降浊、降色、降味的作用。

(3)二级滤水阶段：伴随着净水过程的进行，净水进入到美国3M公司的AP3-1101型净水系统，通过采用IMPACT专利复合烧结活性炭技术制备的0.5 μm超细孔径除菌过滤膜的净化作用，有效去除饮用水中的余氯异味、孢子孢囊、细菌、病毒等微生物，有效吸附饮用水中可能存在的铅、汞、镉等重金属离子及挥发性有机物，其特别添加的银离子有效抑制残存微生物的繁殖，同时保留饮用水中天然的矿物质和微量元素。

(4) 三级滤水阶段：净水进入到715D型小流量过流式紫外线饮水消毒器，通过254nm波长的紫外线杀菌消毒作用和电离光化学反应，进一步杀灭残存的病毒、细菌、霉菌、酵母菌、藻类、寄生虫及虫卵等生命体，有效去除微生物残骸热源等有机物，经过三级滤水阶段净化消毒处理后的水，可以立即饮用。

应急供水净化消毒一体机净水流程见图1。

图1 应急供水净化消毒一体机净水流程图

3 总体结构设计

依据应急供水净化消毒一体机的原理设计方案，进行内部结构设计。

3.1 水质预处理系统

预处理系统内部结构由五部分组成：混凝水箱、消毒水箱、微型水泵、机械搅拌及投药系统、过滤系统。在微型水泵部分设有进水盘管(2m)，在水质过滤系统部分设有出水龙头。

混凝剂采用明矾[Al2(SO4)3·K2SO4·24H2O]，先将药剂用少量清水搅拌溶解后徐徐倒入混凝剂投药箱，控制混凝剂流量，启动机械搅拌系统以帮助生成较大矾花，然后静置沉淀30 min，通过水质过滤系统将上层清水引入水质消毒预处理水箱；氯化消毒剂采用优氯净，先将药剂用少量清水搅拌溶解后徐徐倒入水质消毒剂投药箱，控制水质消毒剂流量，启动机械搅拌系统，使之与水充分混合，消毒时间不少于30 min，30 min后测定余氯含量，一般要求余氯含量为0.3～0.5 mg/L。

3.2 应急供水净化消毒一体机系统

应急供水净化消毒一体机内部结构由三部分组成：微型水泵、净水器系统、紫外线饮水消毒器系统(不计预处理的设置)，在微型水泵部分设有进水盘管(2m)，在紫外线饮水消毒器系统部分设有出水龙头(无铅)。内部结构原理示意图见图2。

应急供水净化消毒一体机采用直角铝合金箱作为主机箱(86 cm×30 cm×62 cm)，底部装有4个万向轮，两侧各配置一个提手环，方便携带，主机重量为12.5 kg。

图2 应急供水净化消毒一体机内部结构原理示意图

技术指标如下:

①ZXB-370微型自吸喷射水泵：尺寸为25 cm×11 cm×9.4 cm，功率370 W，扬程25 m，吸程8 m，流量1.5 m3/h。

②001型饮用水前置净水器： 净水流量0.9 m3/h，工作压力0.172～0.689 MPa，额定总净水量20 m3。

③AP3-1101型净水系统：净水流量0.228 m3/h，工作压力0.172～0.862 Mpa，额定总净水量15 m3。

④紫外线饮水消毒器：功率30 W，工作压力0.034～0.690 MPa，消毒能力1.5 m3/h，石英管工作寿命8 000～9 000 h。

⑤应急供水流量达到0.18 m3/h，工作压力0.12 MPa以上。

3.3 应急供水净化消毒一体机的现场测试

2015年11月，在某供电段某给水所(水质不合格项目：氟化物：3.3 mg/L、菌落总数140 CFU/ml)进行了现场测试。检测数据表明，水质经过应急供水净化消毒一体机处理，水质微生物学指标、一般感官指标及一般理化指标、毒理指标达到了GB5749—2006 《生活饮用水卫生标准》[2]、CJ/T 206—2005《城市供水水质标准》[3]及GB 17051─1997《二次供水设施卫生规范》[4]要求。

4 应用与展望

应急供水净化消毒一体机的研制，不仅可以有效处理偏远地区及铁路沿线周边区域的生活饮用水水源水质，消除饮水安全隐患，而且可以有效应对各种可能的自然灾害对铁路沿线供水系统的威胁。此外，应急供水净化消毒一体机方便携带，净水速度和净水质量满足应急供水要求，还可以改善野外作业、旅游、探险、救灾等人员用水的状况，具有广阔的应用前景。

目前，聚丙烯滤芯、活性炭除菌过滤膜的更换一次费用为600元，应急供水净化消毒一体机的总功率为500 W，平均水质处理费用为42.19元/m3，按照一个站区10人、日人均2L饮水计算，应急供水净化消毒一体机更换一次耗材可以稳定优质提供750天的站区饮水。

而本地市场上供水净化设备，例如康磁巴马泉牌BMQ-A型供水净化设备终端约为3万元，体积庞大而且无消毒功能；以地处偏远地区生活饮用水水源水质不良的太焦线为例，改良12个站区水质，需要36万元的供水净化设备及12万元的水质消毒设备；而采用应急供水净化消毒一体机仅为12万元，可以节约成本75%(36/48)，具有良好的经济效益。

同时，应急供水净化消毒一体机适用于突发公共卫生事件、一般环境污染事故及自然灾害造成的饮用水污染事件的应急处置，可以实现方便、卫生、安全供水，有效保护应急处置区域人群的身体健康，具有良好的社会效益。

[1] GJB 651—1989，军队战时饮用水卫生标准[S].

[2] GB 5749—2006，生活饮用水卫生标准[S].

[3] CJ/T206—2005，城市供水水质标准[S].

[4] GB 17051—1997，二次供水设施卫生规范[S].

2015-12-16；

2016-01-06

张贵生(1967—)，男，山西介休人，主任技师，主要从事卫生监测工作。

2095-1671(2016)01-0030-03

R123.5

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