前言
陳國光,上海市供水調(diào)度監(jiān)測中心教授級高級工程師,早年奮戰(zhàn)在供水行業(yè)科研和運(yùn)行前線,積累了豐富的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。隨后陳教授作為有關(guān)部門從事水質(zhì)檢測和監(jiān)管工作,對上海自來水的水質(zhì)保障做出了突出的貢獻(xiàn)。經(jīng)過數(shù)十年的積累,陳教授對于水廠的運(yùn)行和管理已然形成了一套獨(dú)到的經(jīng)驗(yàn)和觀點(diǎn),并提出了“以前是宏觀治水,現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)是微觀治水”的精細(xì)化水廠運(yùn)行管理觀點(diǎn)。經(jīng)陳教授口述,《凈水技術(shù)》雜志社將大量寶貴的干貨分篇后,借此系列文與廣大供水同行分享。
水廠的深度處理工藝,目前主流的工藝選擇為臭氧-活性炭工藝。從原理上講,臭氧的投加起到氧化作用,將大分子難降解有機(jī)物分解為小分子有機(jī)物,便于后續(xù)活性炭工藝的吸附和生物降解。
那么,臭氧在深度工藝中,真正的作用是什么?
陳教授:臭氧主要作用于原水中的致嗅物質(zhì)、蛋白胺、有機(jī)胺、鍵行不飽和化合物、芳香族及部分合成有機(jī)物。主要起到兩大作用:一是將難降解有機(jī)物氧化為可生物降解有機(jī)物,二是將大分子有機(jī)物分解為小分子有機(jī)物。從臭氧氧化的機(jī)理看,分為直接氧化,和·OH自由基氧化兩類,其中直接氧化速度較慢,但具有較強(qiáng)選擇性,而·OH自由基氧化速度快,卻不具選擇性。
那對于臭氧投加而言,是否越多越好?
陳教授:受限于工程經(jīng)濟(jì)型的考慮,臭氧當(dāng)然不可能無限制投加。在有限量投加的范圍內(nèi),不可能一步到位實(shí)現(xiàn)將所有有機(jī)污染物氧化為CO2,因此,臭氧氧化的目的主要還是將大分子有機(jī)物分解為小分子,便于后續(xù)生物活性炭工藝的運(yùn)行。而且,臭氧氧化的過程中,同時也會對無機(jī)化合物起作用,例如,可以將二價的鐵、錳氧化成三價的鐵和高價的錳,也可以將氨氮、亞硝酸鹽氧化為硝酸鹽。特別是可以將溴離子氧化為溴酸鹽。溴酸鹽是一種已知高消毒副產(chǎn)物,所以有限量的臭氧投加同樣需要考慮到消毒副產(chǎn)物的產(chǎn)生風(fēng)險。從工藝運(yùn)行的角度,臭氧氧化的效果和途徑,與有機(jī)物性質(zhì)、水體pH值、堿度、所投加的臭氧濃度均有關(guān)系,需要綜合考慮上述情況,并結(jié)合經(jīng)濟(jì)性,來摸索合適的投加量。
水廠在臭氧投加時,除了比較常見的后臭氧投加,也運(yùn)用了預(yù)臭氧投加手段,預(yù)臭氧的目的是什么?
陳教授:預(yù)臭氧的主要目的是助凝和降色(除鐵錳),特別對于藻類、嗅味問題比較突出的原水,預(yù)臭氧的效果較好。但也并非預(yù)臭氧加注量越大越好。對于混凝工藝而言,大分子的物質(zhì)更易于被混凝沉淀,按照經(jīng)驗(yàn),混凝沉淀工藝本身就可以除去水體中30%~40%左右的COD和TOC,但如果過度的預(yù)臭氧,使原水中大分子物分解為了小分子物,則反而降低了混凝沉淀工藝的效果,給后續(xù)工藝帶來了負(fù)擔(dān)。所以,預(yù)臭氧,和后臭氧,其目的性是有差別的,并不是簡單的工藝順序上的變化。但從實(shí)際運(yùn)行情況來看,分兩段加臭氧,效果比一次加臭氧的效果要好。
以上海為例長江水源的水廠,由于原水中有機(jī)物還原物質(zhì)較少,一般預(yù)臭氧加注量0.6mg/L即可達(dá)到效果,對于黃浦江水源的水廠,由于原水中有機(jī)物還原物質(zhì)相對較多,一般預(yù)臭氧加注量可考慮0.8~1.2mg/L左右,如果藻類、嗅味問題突出可酌情再行加量,且要遵循“冬少夏多”的原則,夏季應(yīng)考慮酌情增加投加量。
很多水司關(guān)于如何確定臭氧投加量這個問題非常關(guān)切,有什么參考的經(jīng)驗(yàn)嗎?
陳教授:關(guān)于臭氧投加,我的觀點(diǎn)時“不講加注量,只關(guān)注余臭氧量”。我們所學(xué)習(xí)的專業(yè)知識,都是給我們提供一個參考值,例如什么情況的原水水質(zhì)應(yīng)該加注多少臭氧。但實(shí)踐中,由于受到原水水質(zhì)波動、工藝運(yùn)行情況等因素干擾,實(shí)際情況往往會偏離理論值,所以需要通過其他的方式來進(jìn)行判斷。上面所談到的余臭氧,是指進(jìn)入生物活性炭濾池前的水中的臭氧濃度,由于臭氧是強(qiáng)氧化物質(zhì),可以殺滅微生物。如果進(jìn)入生物炭濾池的臭氧濃度過高,則可能破壞生物活性炭濾池中的生物膜,影響生物炭濾池的生物降解功能,如果臭氧濃度過低,對水中大分子有機(jī)物的分解還不充分,使可被生物降解的有機(jī)物減少,影響生物膜的生長,使炭濾池壽命簡短。根據(jù)多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),我認(rèn)為余臭氧量(進(jìn)入生物活性炭濾池前)應(yīng)控制在0.2mg/L左右,且相對穩(wěn)定較為適合,相應(yīng)的加注量就應(yīng)當(dāng)根據(jù)這個目標(biāo)值,并結(jié)合當(dāng)時的原水情況、氣候情況等因素來進(jìn)行控制。
綜上,陳教授就深度處理工藝中臭氧部分的一些觀點(diǎn)和看法進(jìn)行了梳理和分享,提出了以余臭氧控制為目標(biāo)決定臭氧加注量的目標(biāo)導(dǎo)向思路。陳教授建議,對于不同水源的水廠,都應(yīng)當(dāng)建立不同深度處理工藝的運(yùn)行參數(shù)和作業(yè)指導(dǎo)規(guī)程。只有準(zhǔn)確掌握臭氧投加量,并高水平維護(hù)生物炭濾池運(yùn)行,才能確保和提高供水水質(zhì)。
復(fù)制成功
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