包头市画匠营子总水源厂冬季水质异味分析研究.doc

包头市画匠营子总水源厂冬季水质异味分析研究杨炳武1 王锐2(1包头申银水务有限公司，包头014003；2洛阳理工学院，洛阳47looo)摘要通过对包头画匠营子总水源厂冬季水质进行长期监测分析，认为造成水质异味的主要物质为水源水中含有痕量藻类次生代谢产物(Geosmin、MIB、IPMP、TCA)。在对黄河水、水库水进行长期监测的基础上分析得出是由于藻类的大量繁殖造成该水厂出厂水有异臭味。研究结果表明冬季水库藻类的总数及各种属，以绿藻门、硅藻门、隐藻门三大门类为主，其中以绿藻门的小球藻、鼓藻，隐藻门中的卵形隐藻、啮齿隐藻，硅藻门的圆筛藻、星杆藻最为常见。异味明显时，水库藻类数量一直在107个L以上。还用OLSAGC法测定了藻类分泌物痕量致味物质土臭素、地霉素、TCA和IPMP的含量，MIB含量在29102 ngL，超出嗅阈值310倍；TCA范围为1359 ngL，超过其嗅阈值29倍；地霉素2065 ngL，超过其嗅阈值26倍；IPMP 938 ngL，超过其嗅阈值419倍。研究结果为今后解决包头市冬季饮用水中异味问题提供了基础资料。关键词水源水冬季异味分析前言包头市画匠营子总水源厂，采用黄河包头段地表水，一期工程设计规模30万m3d。包头段黄河平均流量8186 m3s，最大和最小流量分别为5 450 m3s和43 m3s，水深1491 m，每年12月至次年4月为冰封期，冰封期最大冰厚13 m。该段黄河流量、深度、泥沙含量变化大，且含沙量高。高浊度的黄河水经取水泵站打人平原水库，水库一期工程设1座，有效库容320万m3。水库为平原型，围坝为碾压式土石坝。平原水库出水经泵站加压后由9 km压力管道进入净水厂区进行处理。该厂采用三级投药系统，分别是一配前加氯、二配投加液念聚氯化铝及三配投加PAM，絮凝沉淀采用脉冲澄清池，脉冲池单池设计进水量3 117 m3h，平面尺寸4715 m319m，上升流速23 mh，水深5 m，停留时间25 h，设计进水含沙量500 mgL，出水浊度小于10 NTU。滤池采用均料滤池，单池面积105 m2，滤池出水经后加氯进入清水池，再经高压泵站泵人市政管网。净水工艺流程见图1。包头气候特点是冬季寒而长，每年12月初至次年3月初近4个月时间里，水源水库处于冰封状态，平均水温1。在冰封期，以此为水源的自来水中带有较强的霉味、土腥味和鱼腥味，其嗅阈值(TON)达到24倍，用户反应强烈，严重时造成水厂全部停产。本课题通过测定冬季低温水源水中异味物质种类和浓度，为解决包头市冬季饮用水中异味问题提供基础资料。1试验步骤11检测项目及取样为确定水中异味来源及种类，本项目长期检测水源水中TN、TP、藻类、Geosmin、MIB、IBMP、IPMP及TCA浓度。其中致臭和味化合物测定，采用国家标准化学分析方法。由于藻类次生代谢产物浓度很低，为ngL级别，一般通过吹扫捕集法(PT)、开环富集(OLSA)、闭环富集(CLSA)装置富集后，采用气相色谱(GC)测定或者通过SPME顶空富集水体中痕量的异味化合物，再与色谱一质谱联机(GCMS)结合分析测定，本文采用CLSAGC法测定。本项目水样采集符合地表水和污水监测技术规范(HJT 912002)中地表水采集标准。12水样前处理对水中藻类等常规检测项目，水样预处理采用水与废水监测(第4版)中的方法。五种痕量异味物质采用CLSA开环富集装置进行前处理。13气相色谱条件摸索对痕量异昧物质的样品采用日本岛津公司生产的GC一17A Ver3型气相色谱仪(GCMS)进行定性、定量分析。数据采集和分析采用Class一GC工作站。采用FD氢火焰检测器，色谱柱型号为SUPECLO公司PTEtm一5毛细管柱(30 mO25 mmO25 m)。色谱条件见表1。五种痕量异味物质标准样品均为色谱纯级别，德国DrEhrenstorfer公司产品，MIB(2一甲基异茨醇)10 nguL，TCA(2，3，6三氯苯甲醚)10 nguL，IPMP(3一异丙基一3一甲氧基吡嗪)100 nguL，IBMP(3一异丁基一3一甲氧基吡嗪)100 nguL，土臭素(布谷叶树脂Geosmin)10 nguL。14藻类计数及纯培养水库藻类计数利用鲁哥试剂杀死并染色水样中的全部藻类，经过24 h沉淀，将杀死的藻类富集至杯底。吸出上清液，制作观测样本在显微镜下观测并记录藻类数目。藻种的分离采用稀释分离法和平板分离法。由于水样中藻类种类较多，配制SE、BGll、水生l号、水生4号和水生硅1号等培养液，使藻类在适合繁殖的培养液中生长。藻细胞浓度一吸光度T作曲线绘制，取不同藻细胞浓度的藻液，于650 nm处测量吸光度，再用血球计数板计算其浓度，得到不同藻类标准工作曲线。2结果分析21常规分析从氮、磷和挥发酚长期监测数据可以看出，画匠营子水源地磷超过地表水水质标准中规定的湖泊、水库等水体总磷不超过005 mgL，的标准，磷含量较高。具体数据见表2。22痕量异昧物质分析测得的痕量异味物质浓度见表3。从中可以看出，在冬季引起水体异味的主要是IPMP、GEOSMIN、MIB和TCA，其浓度分别为其嗅阈值的5、4、2和3倍，IBMP未检测到。同期黄河水中仅GEOSMIN超过嗅阈值的1倍。春季水体异味不明显，测定的痕量异味物质对比数据表明，此时水源地水中异味物质浓度较低。这些数据说明，臭和味主要来源于水库。23水库藻类计数冬季水库藻类的总数及各种属，以绿藻门、硅藻门、隐藻门三大门类为主，其中以绿藻门的小球藻、鼓藻，隐藻门中的卵形隐藻、啮齿隐藻，硅藻门的圆筛藻、星杆藻最为常见。水库藻类数量一直在107个L以上。24藻类纯培养经过多次分离后进行纯培养，得到绿藻门、隐藻门、硅藻类门及裸藻门4门共7种藻类。通过血球计数得到其浓度，采用OLASGC法测定代谢产生的MIB、Geosmin、IBMP、IPMP及TCA的浓度，具体数据见表4。3结论(1)从以上分析可以确定造成水质异味的物质种类和浓度。其中，霉味和土腥味主要来自于藻类分泌的痕量次生代谢产物(Geosmin、MIB、IPMP、TCA)。2004年，日本Tohoku Gakuin大学EOikawa研究Lake Kamafusa湖水冬季霉味、鱼腥味严重，其主要原因由Phormidum tenue分泌代谢MIB等物质造成的，其情况与画匠营子水源地类似，均在冬季，平均水温1。(2)从监测数据可以看出，造成水质异味的主要原因是由于水源采用微污染的黄河水，