臺灣博碩士論文加值系統

由於各公共場所及學校所裝設的飲水系統，尤其是中央飲水系統，因種類繁多、品質參差不一、設計施工不當、管線錯接、沒有定期清洗維護、管線太長、飲水滯留管線及貯水桶太久、出水口端受污染……等因素，不合格率偏高，甚至比自來水還來得不安全。因此本研究為能充分瞭解上述各項問題之癥結所在，乃以中央飲水系統作為本計畫研究的主要內容。
本研究以中央飲水系統為主要研究內容，中央飲水系統主要有：煮沸式及逆滲透式兩大類系統；煮沸式系統以水質合於標準為訴求，構造較簡單，較省人力及經費，維護、操作也較簡單；逆滲透式系統以口感較佳為訴求，構造較複雜，所需人力、經費較多，定期維修亦需由廠商負責維修。
為能瞭解不同種類中央飲水系統中各處理單元之處理機制、效率、清洗維護頻率、出流水水質不合格原因及探討最適當之處理系統，本研究共設計五個主要試驗：一、濾材試驗；二、逆滲透(Reverse Osmosis，R.O.)系統連續操作試驗；三、R.O.貯水桶加裝臭氧機滅菌及紫外線燈之水質變化試驗；四、中央煮沸系統試驗；五、供水龍頭受污染連續採樣試驗。本研究進流水為間接供水的自來水質，因此進流水之餘氯值接近0~0.25 mg/L；本研究主要從「飲水水質之總細菌數是否合格」之觀點切入試驗，結果摘錄如下：
一、濾材試驗：(1)PP棉紗中以美製PP棉紗(C)使用時間最長，陶瓷濾心、木質及chisso都較貴，陶瓷濾心可重複使用，木質及chisso使用期則較長。(2)活性碳濾材除銀活性碳具有殺菌功能，可使用較久外，其餘經安裝1-3天，出流水總細菌數即不合格。(3)鈉離子交換樹脂雖不易孳生細菌，但一般使用約7天，樹脂就會趨於飽和。因此，本研究不建議使用濾材，若非得使用，以陶瓷濾心、PP棉紗、木質及chisso為優先。
二、R.O.系統連續操作試驗：約3星期更換一次前置濾心，2個月更換一次逆滲透膜，實無設置後置活性碳必要，管線末端建議加裝紫外線燈滅菌，出流水才能合乎飲用水水質標準。
三、R.O.貯水桶加裝O3機滅菌及UV燈之水質變化試驗：(1)R.O.貯水桶平日正常貯水、供水情形：以O3機滅菌15分鐘後停止，在24小時後總細菌數為95CFU/mL；在末端供水口前經紫外線燈滅菌，出流水於60小時後仍能符合飲水水質標準。(2) R.O.貯水桶週休二日停止供水情形：以O3機滅菌15分鐘後停止，約48小時後，總細菌數為90 CFU/mL；在末端供水口前經紫外線燈滅菌，於144小時後出流水仍能符合飲用水水質標準。
四、中央煮沸系統試驗：貯水桶內貯水(1)水力停留時間為24小時、12小時、8小時的情況，桶內水總細菌數均低於100 CFU/mL。(2)水力停留時間為48小時，約73.6小時後，桶內水總細菌數即超過100 CFU/mL。(3)在不進水、不排水的情況下，停滯超過50.7小時後，桶內水總細菌數即已超過100 CFU/mL。(4)供水管線經24小時滯留時間，在33.41公尺以內，總細菌數仍可以合格。(5)貯水桶貯存熱水，管線末端供水點前若裝置紫外線燈，確實可使飲水水質合格；然而若貯存冷水時，即使在供水點前加裝紫外線燈，水質依然無法合於飲用水水質標準。
五、供水龍頭受污染連續採樣試驗：(1)供水端前有UV燈滅菌，進流水為過濾後冷水與煮沸過溫水比較，前者瞬間出流水總細菌數為5105 CFU/mL，後者為10 CFU/mL； (2)出流水總細菌數隨著連續供水時間愈長而有降低的趨勢，且前 20秒坡降情形較20秒後其他時間區段明顯；(3)彎管下流式龍頭較下壓噴水式龍頭不易滋生細菌；(4)供水口受污染情形出流水總細菌數比較：「管口沾糖水」多於「管口沾牛奶」多於「管口不沾東西」。

In drinking water supply systems, especially ready-to-drink(potable) water centralized supply systems, many factors make drinking water unqualified, and even more dangerous than tap water in the publics and schools. For instance, too many different types and quality of system, wrong designing and practicing, without regular maintenance and cleansing, the pipe is too long, the hydraulic retention time that drinking water in the tube or storage tank is too long, outlet contamination…etc.. Therefore, the purpose of this study is to find out causes of problems that we’ve mentioned above, and take the ready-to-drink water centralized supply system as our main object.
Ready-to-drink water centralized supply systems, the main object of this study, mainly consist of two different types, the boiled water system and the reverse osmosis (RO) system. For the boiled water system, with approved water quality being the main advantage, the configuration is simpler, needed manpower is less and the maintenance and operation is easier. On the other hand, for the RO system, with better taste of water being the major advantage, the configuration is more complex, the needed manpower and expense are more, and the maintenance has to be performed regularly by the manufacturer.
To identify the water treatment mechanism, efficiency, cleansing frequencies, causes for unqualified outlet water, and the most suitable treatment system, 5 major tests were designed in this study, including filter test, continuing operation test of the RO system, water quality of storage tank variation with the sterilization of ozone device and UV lamp at the storage tank of RO system, centralized boiling system test and a continuing sampling test for contamination of supply faucet. The main inspection of this study is if the total number of bacteria in drinking water was qualified for the requirement. The results were summarized as follow.
1. (1) Among various filters of PP material, the applicable time of US made one (C) is the longest. Filters of Ceramic, Wood and Chisso are more expensive. Ceramic filter can be reused and the applicable times of wooden or Chisso are longer. (2) At 1-3 days after installation, the total number of bacteria in the outlet water through any activated carbon filters, except sliver-activated carbon filters with a function of sterilization, did not satisfy the requirement. (3) Although bacteria are not easy to grow in the sodium ion exchange resin, the resin will saturated after being used for 7 days. Therefore, such type of filters are not recommended, unless necessary. Filters of ceramic, PP material, wooden and Chisso will be the priority.
2. In the continuing operation test of the RO system, the front filter has to be replaced once for every 3 weeks and the reverse osmosis membrane has to be replace once for every 2 months. It is not necessary to install the Rear activated carbon filter. It is suggested to install a UV light for sterilization at the end of tube to ensure the water quality satisfaction of drinking water.
3. In the water sterilization test with the installation of ozone device and UV lamp at the storage tank of RO system, under the normal storage and supply condition of RO storage tank, the total bacteria number at 24 hrs. after an ozone sterilization of 15 minutes is 95 CFU/mL. With the UV lamp sterilization at the end of water supply tube, the quality of outlet water still meets the drinking water standard even at 60 hrs. afterward. Under the situation of RO storage tank being stopped for supplying for 2 days in a week, the total bacteria number at 48 hours after an ozone sterilization of 15 minutes is 90 CFU/mL. With the UV lamp sterilization at the end of water supply tube, the quality of outlet water still meets the drinking water standard even at 144 hrs. afterward.
4. In the centralized boiling system test, (1) the total bacteria numbers in the storage tank, no matter after 8, 12, or 24 hrs of water retention, were consistently lower than 100 CFU/mL. However, (2) with a water retention of 48 hrs., the total bacteria number in the reserved tank exceeded 100 CFU/mL at 73.6 hrs. afterward. (3) Under the circumstance of neither water intake nor outlet, the total bacteria number in the storage tank exceeded 100 CFU/mL after a water retention of 50.7 hrs. (4) After a water retention of 24 hrs., the total bacteria number in the water supply tubes within the range of 33.41 meter was still lower than the standard. (5) For reservation of hot water in the storage tank, the installation of UV lamp prior to the drink water supplier at the end point of tube could indeed to ensure the approved water quality. However, for cold water reservation, the water quality still could not meet the requirement of drinking water even with the installation of UV lamp prior to the water supplier.
5. In the continuing sampling test for contamination of supply faucet, (1) with the installation of UV lamp prior to the water supplier, the total bacteria numbers in the immediate outlet water were 5105 and 10 CFU/mL for the inlet water being filtered cold water and boiled warm water, respectively. (2) The total bacteria number in the outlet water decreased in accordance with the increase of time length of continuous water supply. Furthermore, the decrease of bacteria number in the first 20 seconds was more significant than any time interval afterward. (3) the flow-down bend type of hydrant is superior to that of press-down spray type in the aspect of preventing bacteria growth. (4) In the comparison of total bacteria numbers in the outlet water after hydrant contamination, that of syrup contamination was higher than that of milk contamination, which is higher than that of without contamination.

中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅲ
目 錄 Ⅵ
表 目 次 Ⅷ
圖 目 次 Ⅹ
第一章 緒論 1
第一節 研究緣起 1
第二節 研究目的 4
第二章 文獻探討 5
第一節 飲用水水質現況 5
第二節 飲用水設備水質不合格原因分析 10
第三節 國內外飲用水管理及發展趨勢之探討 13
第四節 飲用水設備種類 16
第五節 中央飲水系統設備維護管理問題 28
第六節 飲用水設備清洗維護頻率相關法規之探討 38
第三章 研究方法與設計 45
第一節 研究架構 45
第二節 研究流程 48
第三節 自來水水質概況 50
第四節 試驗設備 53
第五節 試驗項目、目的及設計 57
第六節 水質檢測分析項目、方法及儀器 78
第七節 實驗之品質保證及品質管制作業 81
第四章 結果與討論 94
第一節 各種過濾濾材之更換及清洗頻率試驗 94
第二節 逆滲透(R.O.)系統連續操作試驗 118
第三節 R.O.貯水桶加裝臭氧機及紫外線燈之水質變化試驗 123
第四節 中央煮沸系統試驗 129
第五節 供水龍頭受污染連續採樣試驗 135
第五章 結論與建議 155
第一節 結論 155
第二節 建議 161
參考文獻 165
附錄 172
附錄一 國內飲用水設備中國國家標準草案 172
附錄二 美國國家衛生基金會(NSF)有關飲用水設備標準之整理表 174
附錄三 美國國家衛生基金會(NSF)有關飲用水設備系統之安裝、操作及保養程序彙整表 176
附錄四 美國飲用水標準(主要標準) 179
附錄五 美國飲用水標準(次要標準) 183
附錄六 WHO飲用水水質指引 184
附錄七 其他理化分析實驗結果 192

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