淺談常規(guī)工藝對(duì)消毒副產(chǎn)物的控制

葉任翱

摘要：在上海市新的飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（DB31/T 1091-2018）發(fā)布后，給傳統(tǒng)工藝水廠出水消毒副產(chǎn)物控制帶來(lái)新的挑戰(zhàn)，本文開展相關(guān)試驗(yàn)研究，結(jié)果表明在傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)中可通過降低次氯酸鈉投加量、沉淀池遮陽(yáng)、輔助投加粉末活性炭三種應(yīng)急方法，可降低出水消毒副產(chǎn)物（三鹵甲烷）。

關(guān)鍵詞：常規(guī)凈水工藝；消毒副產(chǎn)物

上海作為國(guó)際化大都市，生活質(zhì)量?jī)?yōu)于全國(guó)其他城市，飲用水作為最關(guān)鍵的生活物資之一，一直受到高度重視，2017年11月23日，上海市第十四屆人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)第四十一次會(huì)議，通過了《上海市水資源管理若干規(guī)定》，明確提出：“本市應(yīng)當(dāng)推進(jìn)自來(lái)水水廠實(shí)施深度凈化處理工藝，保障公共供水水質(zhì)優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求”。為達(dá)到這一要求，DB31/T 1091-2018于2018年10月1日起在上海市全市范圍內(nèi)開始生效執(zhí)行[1]，這是全國(guó)第一個(gè)針對(duì)“生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)”制定的地方標(biāo)準(zhǔn)，較原先執(zhí)行的GB5749-2006相比，部分指標(biāo)被大幅度提升，其中出廠水三鹵甲烷（總量）≤0.5，比現(xiàn)行GB 5749-2006三鹵甲烷標(biāo)準(zhǔn)值1低一半，因此上海常規(guī)工藝水廠須通過新增深度處理工藝來(lái)解決這一控制難題，以“臭氧+生物活性炭”工藝來(lái)降低消毒副產(chǎn)物三鹵甲烷（總量）生成，但深度處理項(xiàng)目短時(shí)期內(nèi)無(wú)法完成，因此在深度處理項(xiàng)目實(shí)施期間，需通過優(yōu)化常規(guī)工藝控制，以提高對(duì)消毒副產(chǎn)物的控制。上海南匯自來(lái)水有限公司惠南水廠于2012年10月切換使用青草沙原水為水源，水處理采用常規(guī)處理工藝混凝-沉淀-過濾-消毒（折板反應(yīng)+平流沉淀池+V型濾池）?；菽纤畯S根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，水廠出水三鹵甲烷約為0.4～0.5，水廠對(duì)這一指標(biāo)的控制直接達(dá)到了臨界位置。針對(duì)上述情況，惠南水廠在未深度處理提標(biāo)改造前，開展常規(guī)工藝優(yōu)化試驗(yàn)以應(yīng)對(duì)已經(jīng)實(shí)施的DB31/T 1091-2018標(biāo)準(zhǔn)。

1 水廠原水情況

惠南水廠以青草沙水庫(kù)水源作為生產(chǎn)原水，該水庫(kù)有效庫(kù)容達(dá)4.35×108m3，設(shè)計(jì)供水規(guī)模7.19×106 m3/d，可在不取水的情況下連續(xù)供水68d，確保咸潮期的原水供應(yīng)[2]，在不考慮總氮的影響時(shí)，其水質(zhì)屬于《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB3838-2002Ⅲ類以上，水質(zhì)情況良好，但在實(shí)際生產(chǎn)中受藻類影響較大，水庫(kù)庫(kù)容大容易出現(xiàn)季節(jié)性藻類水華，夏季主要藻種為藍(lán)綠藻，冬季主要藻種為硅藻，水廠往往通過傳統(tǒng)的加氯消毒、混凝沉淀、過濾去除藻類，水庫(kù)原水常年pH都呈堿性，特別在夏季8月至10月間由于水庫(kù)容易藻類爆發(fā)，pH可高至8.7～8.8，會(huì)導(dǎo)致出廠水中鋁離子偏高。原水公司在原水管道輸送過程中會(huì)投加次氯酸鈉和活性炭等，導(dǎo)致進(jìn)廠原水三鹵甲烷本底已經(jīng)達(dá)到一定值，直接影響水廠對(duì)消毒副產(chǎn)物地控制，所以惠南水廠在新地標(biāo)執(zhí)行后，出水消毒副產(chǎn)物存在較大超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)。因此惠南水廠在2018年8月起，開始進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，尋求解決方案。

2 研究方法

在凈水工藝中加氯消毒是產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物（三鹵甲烷）最直接的原因，主要是水中有機(jī)物與氯產(chǎn)生反應(yīng)生成氯代烴物質(zhì)，必須控制兩方面因素：一是控制加氯量，從而降低三鹵甲烷（總量）的生成，但要在符合出水微生物達(dá)標(biāo)要求的前提下，控制加氯；二是降低水中有機(jī)物，從而控制三鹵甲烷（總量），通過投加粉炭來(lái)吸附有機(jī)物。

2018年8～10月從8組沉淀池中選一組作中試試驗(yàn)，具體實(shí)驗(yàn)方案如下：

①降低前加氯次氯酸鈉投加量，檢測(cè)水中微生物、游離氯和消毒副產(chǎn)物總數(shù)等。通過不斷降低前加氯投加量，監(jiān)測(cè)消毒副產(chǎn)物總數(shù)和滅菌效果，尋求最精確的投加量。

②沉淀池加蓋遮陽(yáng)布防止次氯酸鈉見光受熱分解，再通過降低實(shí)驗(yàn)用池前加氯，保證其沉淀池出口余氯滿足消毒效果。

③同前置投加粉末活性炭吸附水中有機(jī)物，再通過降低實(shí)驗(yàn)用池前加氯，保證其沉淀池出口余氯滿足消毒效果。

3結(jié)果與討論

3.1降低次氯酸鈉投加量試驗(yàn)

在8月～10月間，生產(chǎn)車間將一組生產(chǎn)用池的前加氯量降低，其他各組正常投加，由化驗(yàn)小組每天取樣檢測(cè)水中微生物、游離氯和三鹵甲烷總數(shù)等。試驗(yàn)結(jié)果如表1所示，降低前加氯能減少三鹵甲烷的產(chǎn)生，但是效果并不是很好，并且在遇到原水水質(zhì)突變等情況下，過低的前加氯投加量不利于對(duì)微生物的控制，存在微生物超標(biāo)和滅菌效果不佳的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2沉淀池遮陽(yáng)降氯試驗(yàn)

在降低前加氯的基礎(chǔ)上，我們進(jìn)一步優(yōu)化方案。我們要解決在減少投加量的同時(shí)，如何保證消毒效果。消毒劑的消耗首先是由于水中滅菌效果來(lái)決定的，其次由于次氯酸鈉受熱易分解，見光易分解的物理性質(zhì)，水溫、光照等自然因素也會(huì)影響其消耗。我們通過在試驗(yàn)用池上加蓋遮陽(yáng)布，使其不再接受陽(yáng)光，有效降低水溫，減少其消耗。試驗(yàn)結(jié)果如表2所示，在前加氯投加相同時(shí)，試驗(yàn)用池的沉淀池出口余氯遠(yuǎn)高于其他常規(guī)用池。再通過降低試驗(yàn)用池前加氯，保證其沉淀池出口余氯滿足消毒效果。經(jīng)過監(jiān)測(cè)一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)用池的三鹵甲烷有明顯下降。

3.3 輔助粉末活性炭投加試驗(yàn)

試驗(yàn)結(jié)果如表3所示，在試驗(yàn)用池內(nèi)投加2ppm的活性炭，與常規(guī)用池相比較，試驗(yàn)用池對(duì)消毒劑的消耗明顯減少，根據(jù)這一試驗(yàn)現(xiàn)象，減少試驗(yàn)用池的前加氯，在保證消毒效果的同時(shí)，有效降低出水三鹵甲烷。

4 結(jié)論

綜合以上三種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)：只降低前加氯效果一般，但是影響出水消毒效果，其風(fēng)險(xiǎn)最大；沉淀池遮陽(yáng)降氯試驗(yàn)效果良好，但在整個(gè)沉淀池上方加裝遮陽(yáng)頂棚，需要前期大量資金投入，同時(shí)也有一定風(fēng)險(xiǎn)；輔助粉末活性炭投加效果最好，但活性炭的投加成本較高。故在不考慮經(jīng)濟(jì)條件的情況下，將三種方案融合成一種，能有效提高傳統(tǒng)制水工藝對(duì)消毒副產(chǎn)物（三鹵甲烷）的控制。

參考文獻(xiàn)

[1] 上海市衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì)，上海市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.DB 31/T 1091-2018上海市生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[S]，2018.

[2]周超，高乃云，趙世嘏，楚文海.上海青草沙水庫(kù)水質(zhì)調(diào)查與評(píng)價(jià)[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，40（6）：894-899.

（作者單位：上海南匯自來(lái)水有限公司）