水厂常规工艺去除可生物同化有机碳的研究

1、水厂常规工艺去除可生物同化有机碳的研究论文 吴红伟刘文君张淑琪王占生张弥徐欣樊康平摘要：研究了小试规模的常规处理和实际水厂净水工艺对可生物同化有机碳(A)的去除效果。结果说明，常规处理对A的去除波动较大(7.8？48.3，有一定的去除效果；活性炭对A的去除效果较好，去除率达60？右。根据对具有代表性的水厂出水调查结果，建议我国的饮用水A控制标准为200g乙酸碳/L。关键词：A生物稳定性可生物同化有机碳(A)是有机物中最易被微生物合成菌体的、支持异养细菌生长繁殖最好的营养基质。国外普遍采用A作为反映饮用水生物稳定性的替代参数，饮用水的生物稳定性是指饮用水中可生物降解有机物支持异养细菌生长的潜力。

2、水中A可反映水中细菌生长的限制性营养程度，可以鉴定饮用水的生物稳定性。在没有加氯的情况下，A1020g乙酸碳/L的饮用水为生物稳定的水；在加氯的情况下，A50100g乙酸碳/L的水为生物稳定的饮用水1。生物不稳定的饮用水会使细菌在给水管网中重新生长2、3，使用户水色度和浊度上升，细菌数增加，导致水质的二次污染4，因此应该尽量减少出厂水中A。本研究考察了小试规模的常规处理和实际水厂净水工艺对A的去除效果，并根据此试验结果建议在近期内能实现的A控制标准。1试验部分1.1试验方法A测定方法由荷兰的VanderKij首先提出，测定所用的菌种是从水中别离出来的荧光假单胞菌P17和螺旋菌NX，其中P17为

3、营养多样性细菌，但不能利用草酸类基质，而NX可利用草酸类基质，因此A为A-P17与A-NX之和。以乙酸钠作为标准基质，对生长到静止期时的细菌进展平板计数，根据不同乙酸钠浓度和在此浓度下两种菌到达生长静止期的数量作标准曲线，求出其生长因子，然后再根据待测水样中接种的P17和NX生长菌落数和生长因子求出A。1.2试验流程小试以颐和园内团城湖水为水源，详细流程为：原水混凝沉淀砂滤活性炭出水，设计参数见表1。实际水厂试验取J水厂、T水厂和水厂的出厂水为测试对象，这三个地表水源水厂均采用常规的混凝、沉淀、过滤和活性炭的深度处理。表1小试各装置的设计参数净水工艺尺寸()填料高度()填料粒径()停留时间(i

4、n)滤速(/h)混凝1501001沉淀800250800150砂滤100190080011.510活性炭10028001500129102试验结果和讨论由于进水水质和水温的变化，小试常规处理对A的去除率在17.1%44.9%内波动，具有一定的去除效果。经活性炭处理后，A有较大的降低，去除率约为24.5%40.2%，且随着运行时间的增加，去除率也会增大。但本试验总的运行时间并不长，活性炭尚属于新炭，外表还没有形成丰富的生物膜，主要靠物理吸附作用对A进展去除。因此当活性炭成为生物炭时，加上微生物的降解作用，组合工艺的出水A会更低。小试和三个地表水源水厂一年5次取样，对A的去除效果见表2和表3。表2

5、小试工艺的A测定结果时间1998年10月1998年7月1998年4月工程A-P17A-NXAA-P17A-NXAA-P17A-NXA原水(g乙酸碳/L)215682832237029318236218砂滤出水(g乙酸碳/L)128311591855824311837155砂滤工艺去除率(%)40.554.444.917.017.117.135.2-2.828.9GA出水(g乙酸碳/L)752095122401629918117GA工艺去除率(%)41.435.540.234.031.033.316.151.424.5组合工艺去除率(%)65.170.666.445.342.844.745.65

6、0.046.3表3实际水厂的A测定结果g乙酸碳/L时间处理工艺J水厂T水厂水厂进水出水去除率(%)进水出水去除率(%)进水出水去除率(%)冬组合工艺22113041.230520333.429826311.7春组合工艺79*41*48.134312164.7204153251997年夏常规工艺32316748.32192027.825919126.2活性炭16711531.120210349.019110843.5总去除32311564.421910352.925910858.31997年秋常规工艺35024928.827023114.428518834.0活性炭2498665.5231916

7、0.61886963.3总去除3508675.42709166.32856975.81998年春常规工艺30124817.632927516.42702478.5活性炭24816533.527520525.424719521.0总去除30116545.232920537.727019527.8注*为A-NX值；组合工艺包括常规处理和活性炭。从表3中看出：J水厂常规处理对A去除率为17.6%48.3%，T水厂仅为7.8%16.4%，水厂约为8.5%34.0%。和小试结果一样，常规处理假设运行较好，对A有一定的处理效果，但假设水温较低(例如春季)，混凝沉淀效果受影响，那么去除率将下降。J水厂处理效

8、率较高可能与其采用煤砂双层滤料滤池有关，煤渣的吸附作用和细菌易于在载体上附着生长的特性使其保持对A的良好去除。三个水厂的活性炭都使用了一年以上，因其附着有微生物，对A具有生物降解作用，因此均表现了对A较高的处理效果，特别是秋季到达60%以上，普遍比小试中的活性炭处理效果好。J水厂夏季活性炭对A去除率仅为秋季的一半，水厂也明显低于秋季，其原因可能在于夏季为杀藻投加了氯。而秋季取样时J厂和厂进水未预氯化，使活性炭上细菌生长环境良好。另外春季活性炭对A的去除效率偏低，可能也与活性炭上的细菌在水温较低时活性下降有关。从小试和实际水厂出水调查结果得出，常规处理对A的去除波动较大，一般在7.8%48.3%

9、内变动，这和水温以及采用的单元工艺都有关系。活性炭对A的去除效果较好，其吸附作用对A的去除率为30%左右，当活性炭使用时间变长，有微生物的作用后，其对A的去除率能到达60%左右。当水源水质较好，A在200300g/L时，常规工艺即使发挥较高的处理效果也很难使出水到达生物稳定，但再经过生物炭的深度处理，那么有可能使出水A100g/L，再经过适当的消毒方式，可使进入管网的水到达生物稳定。3我国饮用水A控制标准的建议荷兰VanDerKij博士认为，为了控制管网中异氧菌的生长，出厂水A应1020g/L。在美国，为了控制大肠菌的生长，建议A应50100g/L。LuisA.Kaplan等人对美国和加拿大的

10、51个水厂调查说明，95%的地表水源水厂和50%的地下水源水厂不能到达50g/L的标准，所有的水厂均不能到达10g/L的标准。相对于外国，我国的水源水普遍污染严重，处理工艺和设备较落后，在兴隆国家尚不能到达生物稳定的饮用水标准的情况下，生搬硬套此标准是不现实的，因此应该针对实际情况提出一个符合我国国情的A控制标准。要准确地确定这一指标是非常困难的，应该进展长期的模拟管网试验，综合考虑加氯对A、细菌生长和消毒副产物形成的影响，提出科学的指标。就目前研究而言，对水厂水质进展实际调查是比较有效的方法。这一控制标准确实定应该基于以下几点：根据我国国情，参考兴隆国家的经历，以我国较优水质水厂为基准。这一

11、标准对国内大多数水厂来说目前未能到达，但采用一定的处理技术后是可以到达的。最重要的是提出的控制标准能真正有效地防止细菌在管道中生长。北京市的水源历来被认为是国内较好的，对北京自来水的普查可以作为国内这方面研究的参照，表4是北京市五个水厂出厂水全年的A实测值。表4各水厂的出厂水A值g乙酸碳/L水厂名称冬春夏秋春J水厂130168202198T水厂203121191193342水厂263153201235247B水厂108116176230217Q水厂383156201160301注取样时间顺序为1996年冬、1997年春、1997年夏、1997年秋和1998年春。表4中J水厂和B水厂分别是国内目

12、前地表水源水厂和地下水源水厂中水质较好的代表，可以作为参照水厂。J厂出水A全年根本200g/L；T水厂水源水是密云水库水经京密引水渠至颐和园团城湖然后送至水厂，水质受引水渠沿途污染影响，进厂水比J厂略差，但由于采用了活性炭处理，出厂水A与J厂差不多，除1998年春季外也根本200g/L；水厂水源水为三家店水库水(1998年后改为颐和园团城湖水)，其水质更差，尽管处理工艺与J和T水厂一样，有活性炭单元，出厂水A根本在200300g/L。B水厂除秋季为230g/L、1998年春季为213g/L外，也200g/L。Q水厂冬季出厂水A达383g/L，1998年春季为301g/L，其余季节也在200g/

13、L以内。在水质普查中并未发现出厂水、管网水和末梢水中的细菌总数和大肠菌超标，因此可以认为A近期控制目的为200g/L，远期目的为100g/L，水厂采用生物处理工艺或活性炭工艺是可以到达这一标准的。假设出厂水有机物含量低，加氯后A将不会有大的增加，有利于控制细菌的增长。4结论常规处理对A有一定的去除才能，但波动较大，这和原水水质、水温以及采用的单元工艺很有关系。生物活性炭因其很好的吸附作用和生物降解作用，对A的去除才能较好，是使饮用水到达生物稳定的有力手段。对于水质较好的水源水(A在200300g乙酸碳/L左右)可采用常规工艺结合生物活性炭处理，从而得到生物稳定的饮用水。建议我国饮用水A的近期控制目的为200g乙酸碳/L，远期目的为100g乙酸碳/L。参考文献1Lehevallieretal.DevelpentfaRapidAssiilable