安全飲用水- 傳統淨水程序 -

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Ch 6 Ch 6

授課老師 : 王根樹

水媒病：水媒病：

以水為媒介以水為媒介 兩人以上均與該水體有所接觸兩人以上均與該水體有所接觸 相同症狀（相同病因）相同症狀（相同病因）

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飲水供應者的任務 飲水供應者的任務

提供優質的飲用水，提供優質的飲用水，保護人們的健康。 保護人們的健康。

Flickr DFID

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飲水供應的原則飲水供應的原則

良好的水質良好的水質 ..– 沒有足以引起健康危害的化學性污染沒有足以引起健康危害的化學性污染– 沒有致病微生物沒有致病微生物– 口感要佳口感要佳

充足的水量充足的水量 .. 適當的水壓適當的水壓 ..

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Wiki IAID

大腸桿菌群密度大腸桿菌群密度– < 6 MPN/100 mL< 6 MPN/100 mL– 致病菌存在之指標致病菌存在之指標

總菌落數總菌落數 < 100/mL< 100/mL– 淨水處理消毒效率評估淨水處理消毒效率評估

地下水遭污染事件地下水遭污染事件– 檢驗結果多為痢疾桿菌污染檢驗結果多為痢疾桿菌污染– 主因為化糞池太靠近飲用水水源主因為化糞池太靠近飲用水水源

微生物指標

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淨水廠

配水系統污水系統

住宅區或商業區

污水處理廠

放流水體

飲用水的水文循環飲用水的水文循環 -- 清水與污水清水與污水

水源

滲漏

化糞池

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貯存

貯存

配水系統

配水系統

加壓站

處理四個主要部份 :1. 原水2. 處理3. 貯存4. 配水及加壓設施

四個主要部份 :1. 原水2. 處理3. 貯存4. 配水及加壓設施

原水及取水

貯存

公共供水系統

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淨水程序淨水程序

傳統單元傳統單元–主要功能為去除粒狀物主要功能為去除粒狀物 , , 細菌與病毒細菌與病毒

高級處理單元高級處理單元– 不同處理單元能去除不同之溶解性污染物不同處理單元能去除不同之溶解性污染物 • • 有機物有機物 • • 重金屬重金屬 • • 影響影響口感物質口感物質

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傳統處理程序傳統處理程序

加氯消毒清水池

沉澱池 過濾池膠凝池

混凝池

配水系統

原水

Wiki Peellden

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原水原水

成功大學 林財富 成功大學 林財富

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攔污柵 . 沉砂池 . 取水口取水口設有攔污柵，以阻擋垃圾及樹枝等污物，並設有沉砂池，以降低水流的速度，使原水中顆粒較大較重的泥砂，進行初步沉降。之後，再引取適量的原水經由導水渠道輸送至淨水場分水井。

自來水事業處

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混凝混凝 // 膠凝膠凝

添加混凝劑破壞水中微小顆粒電中性

增加粒子碰撞機會 使顆粒變大變重 沉澱速度變快 自來水事業處

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沉澱沉澱

提供緩慢流動空間 使水中顆粒沉澱 去除水中水中顆粒 濁度降低 成功大學林財富

成功大學林財富 成功大學林財富 13

SedimentationSedimentation

Wiki MADe 14

過濾過濾 去除粒徑更小之顆粒及原蟲

分成慢濾與快濾 慢濾需較大空間

–會有生物作用–僅表面發生作用–必須靠刮沙清理–所需面積大，常為郊區水廠使用

成功大學林財富

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FiltrationFiltration

Wiki Che

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過濾過濾

快濾– 現代淨水廠主要

淨水單元– 全部濾床皆發揮

過濾作用– 通常有無煙煤 ,石英沙等濾料

– 可以反沖洗– 佔地較慢濾小

成功大學林財富

USEPA

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消 毒 水中之細菌及微生物雖經沉澱及過濾處理，仍未能完全去除，故欲獲得安全的飲用水，必須再加以適當消毒，不活化水中的病菌。

目前所使用的消毒法大部份採用氯氣或次氯酸鹽，有些歐美國家使用臭氧消毒。由於我國飲用水水質標準中規定配水管網中必須維持一定之餘氯量，而臭氧消毒無法維持殘留消毒劑量，目前國內各淨水廠均使用「氯」作為主要消毒劑。氯之優點為消毒效果完全，可應用 於各種大小水量之消毒，且水中之餘氯在配水系統中仍具消毒效力等。

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飲用水消毒對公眾健康的保護

每十萬人口之傷寒死亡率

USEPA

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消毒作用 消毒作用 消毒作用消毒作用 ︰ ︰ 用於殺死或者 用於殺死或者 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

_ _ 病原微生物的動作 病原微生物的動作 理想消毒劑 理想消毒劑

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

使不活化

對病原體有毒

對人沒有毒性 殺菌的速率快 維持殘餘消毒能力 成本低

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＊ 自由餘氯消毒法用自由餘氯之型態 (Cl2,HOCl,OC1-) 作處理時，稱為自由餘氯消毒 (free residual Chlorination ) 。自由餘氯消毒力較佳，但在水中之殘留時間較短。 Cl2 + H2O → HOCl + H+ + Cl-

＊ 結合餘氯消毒水 中 之 氯 ( 主 要 為 HOCl) 與 氨 反 應 ， 產 生NH2Cl 、 NHCl2 、 NCl3 等，亦具有消毒能力。此為結合餘氯，在水中之殘留時間較長，適用於配水系統。

＊消毒副產物之概念Cl2＋有機物→消毒副產物，最常見的為THM （ CHCl3 ， CHCl2Br ， CHClBr2 ， CHBr3 ）。由於消毒副產物被認為是一種致癌物質，飲用水水質標準對消毒副產物有極嚴格之管制。

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氯與臭氧消毒比較 特性與原則 加氯消毒 臭氧消毒安全性 可 佳

細菌去除 佳 佳 病毒去除 可 佳 原生動物去除 差 佳 消毒副產物 多 有殘餘殺菌力 有 無

操作成本 低 高22

美國美國 EPAEPA對致病菌之處理要對致病菌之處理要求 求

SDWA(SDWA( 安全飲用水法安全飲用水法 )) 要求 要求 Giardia Giardia 99.9% 99.9% 和病毒和病毒 99.99% 99.99% 的處理標準的處理標準 台灣以大腸桿菌群及總菌落數為指標 台灣以大腸桿菌群及總菌落數為指標

GiardiaGiardia 比病毒難由氯殺死，因此處理 比病毒難由氯殺死，因此處理 Giardia Giardia 之之 CTCT 值決定飲用水消毒之 值決定飲用水消毒之 CT CT 值 值 (( 濃度濃度 xx 時間時間 ) )

何謂何謂 CTCT 值值 ??Giardia 之定量分析是很困難、費時和昂貴的。 如何確保處理廠能達到此標準？

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消毒作用消毒作用 CTCT值 值

USEPA24

飲用水中的消毒副產物 飲用水中的消毒副產物

天然有機物天然有機物 (NOM)(NOM) 存在於所有水體。存在於所有水體。- - NOMNOM 多來自動植物腐敗後之殘留物質。多來自動植物腐敗後之殘留物質。

在傳統水處理過程中的在傳統水處理過程中的 NOMNOM 去除效去除效率是低的，一般在率是低的，一般在 1010 和和 50%50% 之間。之間。

化學消毒作用導致化學消毒作用導致 DBPs DBPs 之生成。 之生成。 ClCl22 + Br + Br--+ NOM + NOM →→ DBPs DBPs

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消毒副產物生成 消毒副產物生成 DBP DBP 濃度受到季節性變化之影響，並且濃度受到季節性變化之影響，並且

由於幾個原因通常在夏天和初秋有最大由於幾個原因通常在夏天和初秋有最大的濃度的濃度︰︰

– DBP DBP 形成的速率隨著溫度增加而上升； 形成的速率隨著溫度增加而上升； – 有機有機 DBPDBP前質的性質隨季節而變化； 前質的性質隨季節而變化； – 由於較高的溫度，氯需求可能在夏季較高由於較高的溫度，氯需求可能在夏季較高以維持足夠的消毒作用。 以維持足夠的消毒作用。

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消毒副產物管制 消毒副產物管制

以保護公眾健康為目標 以保護公眾健康為目標 降低民眾暴露到降低民眾暴露到 DBPsDBPs 的機會 的機會

- THMs- THMs 有致癌性有致癌性- - 孕婦早產和胎兒發育異常可能增加孕婦早產和胎兒發育異常可能增加

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消毒副產物 消毒副產物

天然有機物 天然有機物 + + 氯氯 //臭氧 臭氧 → → Trihalomethanes / Haloacetic acids Trihalomethanes / Haloacetic acids (THMs/HAAs) (THMs/HAAs)

溴化物溴化物 ++ 臭氧 臭氧 →→ Bromate (BrOBromate (BrO33--) )

二氧化氯 → 亞氯酸鹽 二氧化氯 → 亞氯酸鹽 (ClO(ClO22--/ClO/ClO33

--))

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配水管網中之生物膜配水管網中之生物膜 微生物在配水管網中形成生物膜後微生物在配水管網中形成生物膜後 ,,其其對消毒劑之抵抗力大幅增加對消毒劑之抵抗力大幅增加 ( ( 即使在餘即使在餘氯達氯達 1-2 ppm 1-2 ppm 時生物膜仍能形成時生物膜仍能形成 )) 。。

70% 70% 之懸浮性細菌或之懸浮性細菌或 99% 99% 以上之附著以上之附著性細菌在性細菌在 1.0 ppm 1.0 ppm 餘氯下仍具有抵抗力。餘氯下仍具有抵抗力。

生物膜形成除促使水質惡化外生物膜形成除促使水質惡化外 ,,亦導致亦導致不好之氣味及顏色。不好之氣味及顏色。

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Biofilm Biofilm 架構 架構

Wiki Aalexopo

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管線腐蝕的問題管線腐蝕的問題

管材氧化使鐵成為溶解態的鐵或鐵管材氧化使鐵成為溶解態的鐵或鐵銹銹 ,,亦造成管道老化。亦造成管道老化。

鐵銹累積成大的沈積體鐵銹累積成大的沈積體 ,, 增加管路的增加管路的水頭損失水頭損失 ,,減小水管之輸水量。減小水管之輸水量。

鐵腐蝕產物進入水中鐵腐蝕產物進入水中 ,,影響飲用水口影響飲用水口感性質感性質 ,, 並導致用戶抱怨紅水。 並導致用戶抱怨紅水。

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水管沖洗水管沖洗 水管沖洗目的在去除配水系統中積累之沉積水管沖洗目的在去除配水系統中積累之沉積物及其它雜質物及其它雜質 ,, 同時改善配水系統輸水量。同時改善配水系統輸水量。

水管沖洗也可使用機械式清洗方法水管沖洗也可使用機械式清洗方法 ,, 利用拖利用拖曳式刷洗方式刮除積累之沉積物。曳式刷洗方式刮除積累之沉積物。

水管沖洗的主要環境課題是被沖洗出的水體水管沖洗的主要環境課題是被沖洗出的水體含有大量的懸浮固體和其他汙染物。必須注含有大量的懸浮固體和其他汙染物。必須注意排放點之水污染問題。意排放點之水污染問題。

為促進水質安全、增加輸水量並避免水管沖為促進水質安全、增加輸水量並避免水管沖洗影響環境品質洗影響環境品質 ,, 水管沖洗及污水排放必須水管沖洗及污水排放必須依照既定程序進行依照既定程序進行 ,, 並應符合相關法規。並應符合相關法規。

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高溫煮沸高溫煮沸：：將水加熱煮沸，達到有效殺滅細菌的功能。影響殺將水加熱煮沸，達到有效殺滅細菌的功能。影響殺菌效果的主要因素為加熱的溫度及加熱的時間。菌效果的主要因素為加熱的溫度及加熱的時間。

紫外線殺菌：紫外線殺菌：利用紫外線燈管放出利用紫外線燈管放出波長波長 254nm254nm的紫外線，破壞水的紫外線，破壞水中微生物組織，達到滅菌的效果。中微生物組織，達到滅菌的效果。

臭氧殺菌機：臭氧殺菌機：利用放電利用放電 (corona discharge)(corona discharge)之原理，在兩個之原理，在兩個固定電極間藉由高壓電將氧氣轉化成氧化力很強的固定電極間藉由高壓電將氧氣轉化成氧化力很強的臭氧，其溶入水中後，以化學氧化作用破壞水中溶臭氧，其溶入水中後，以化學氧化作用破壞水中溶解性的有機物及微生物組織。解性的有機物及微生物組織。

家用飲用水家用飲用水殺菌處理單元殺菌處理單元

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程控滅菌開水機程控滅菌開水機 - - 處理單元流程處理單元流程圖圖

計時器電壓表

PP或綿質濾心

粒狀活性碳

(T33)

樹脂濾心

冰缸

程控熱缸

冷凝器2 3 41

65

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6

5

純水 純水 ((RORO 機機 ) - ) - 處理單元流處理單元流程圖程圖

熱缸

冰缸

UV紫外線殺菌

PP或綿質濾心

粒狀活性碳

(T33)

粉末活性碳

(CTO)

2

3

1

計時器電壓表

RO逆滲透膜

壓力桶

粒狀活性碳

小 T33

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Protected water sources

水源保護（應有自然屏障）

Suitable water treatment

適當的水處理（應有多重處理流程）

Disinfection - can it provide sufficient protection?

充分的消毒

Long-term exposure to carcinogens due to disinfection?

水中微量有機物之控制—避免 DBP 之形成。

安全的飲用水

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作品 授權條件 作者 / 來源

Flickr DFID http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Providing_clean_water_to_millions_of_people.jpg2011/11/4 visited

Wiki IAIDhttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:EscherichiaColi_NIAID.jpg2011/11/4 visited

http://www.thewatertreatments.com/water-quality-lab-who/water-diseases2011/11/4 visited

USEPAhttp://water.epa.gov/learn/training/dwatraining/upload/dwaPWSS-intro-pwss.pdf

Wiki Peelldenhttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:FeiCueiReservoir.jpg?uselang=zh-tw2011/09/26 visited

版權聲

明

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作品 授權條件 作者 / 來源

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自來水事業處http://www.twd.gov.tw/ct.asp?xItem=986179&ctNode=23283&mp=1140012011/11/4 visited

自來水事業處http://www.twd.gov.tw/ct.asp?xItem=986179&ctNode=23283&mp=1140012011/11/5 visited

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Wiki MADehttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sedimentation_tank.jpg2011/11/4 visited成功大學 林財富2011/11/4 visited

Wiki Chehttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:P%C3%ADskov%C3%A9_rychlofiltry_od%C5%BEelezovny_v_K%C3%A1ran%C3%A9m_v_klidu.jpg2011/11/5 visitedUSEPAhttp://water.epa.gov/drink/guide/upload/book_waterontap_chinesetrans_full.pdf2011/11/5 visited

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USEPAwater.epa.gov/lawsregs/rulesregs/sdwa/.../chapt_2.doc2011/11/4 visited

Wiki Aalexopohttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Biofilm_Formation.jpg2011/11/4 visited

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