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)。