水廠常規(guī)工藝去除可生物同化有機碳的研究論文

　　摘要：研究了小試規(guī)模的常規(guī)處理和實際水廠凈水工藝對可生物同化有機碳(AOC)的去除效果。結果表明，常規(guī)處理對AOC的去除波動較大(7.8？48.3，有一定的去除效果；活性炭對AOC的去除效果較好，去除率達60？右。根據(jù)對具有代表性的水廠出水調(diào)查結果，建議我國的飲用水AOC控制標準為200 μg乙酸碳/L。

　　關鍵詞：AOC 生物穩(wěn)定性

　　可生物同化有機碳(AOC)是有機物中最易被微生物合成菌體的、支持異養(yǎng)細菌生長繁殖最好的營養(yǎng)基質(zhì)。國外普遍采用AOC作為反映飲用水生物穩(wěn)定性的替代參數(shù)，飲用水的生物穩(wěn)定性是指飲用水中可生物降解有機物支持異養(yǎng)細菌生長的潛力。水中AOC可反映水中細菌生長的限制性營養(yǎng)水平，可以鑒定飲用水的生物穩(wěn)定性。在沒有加氯的情況下，AOC<10～20 μg乙酸碳/L的飲用水為生物穩(wěn)定的水；在加氯的情況下，AOC<50～100 μg乙酸碳/L的水為生物穩(wěn)定的飲用水［1］。生物不穩(wěn)定的飲用水會使細菌在給水管網(wǎng)中重新生長［2、3］，使用戶水色度和濁度上升，細菌數(shù)增加，導致水質(zhì)的二次污染［4］，因此應該盡量減少出廠水中AOC。本研究考察了小試規(guī)模的常規(guī)處理和實際水廠凈水工藝對AOC的去除效果，并根據(jù)此試驗結果建議在近期內(nèi)能實現(xiàn)的AOC控制標準。

　　1 試驗部分

　　1.1 試驗方法

　　AOC測定方法由荷蘭的Van der Kooij首先提出，測定所用的菌種是從水中分離出來的熒光假單胞菌P17和螺旋菌NOX，其中P17為營養(yǎng)多樣性細菌，但不能利用草酸類基質(zhì)，而NOX可利用草酸類基質(zhì)，因此AOC為AOC-P17與AOC-NOX之和。以乙酸鈉作為標準基質(zhì)，對生長到靜止期時的細菌進行平板計數(shù)，根據(jù)不同乙酸鈉濃度和在此濃度下兩種菌達到生長靜止期的數(shù)量作標準曲線，求出其生長因子，然后再根據(jù)待測水樣中接種的P17和NOX生長菌落數(shù)和生長因子求出AOC。

　　1.2 試驗流程

　　小試以頤和園內(nèi)團城湖水為水源，具體流程為：原水→混凝沉淀→砂濾→活性炭→出水，設計參數(shù)見表1。實際水廠試驗取J水廠、T水廠和C水廠的出廠水為測試對象，這三個地表水源水廠均采用常規(guī)的混凝、沉淀、過濾和活性炭的深度處理。

　　表1 小試各裝置的設計參數(shù)

　　2 試驗結果和討論

　　由于進水水質(zhì)和水溫的變化，小試常規(guī)處理對AOC的去除率在17.1%～44.9%內(nèi)波動，具有一定的去除效果。經(jīng)活性炭處理后，AOC有較大的降低，去除率約為24.5%～40.2%，且隨著運行時間的增加，去除率也會增大。但本試驗總的運行時間并不長，活性炭尚屬于新炭，表面還沒有形成豐富的生物膜，主要靠物理吸附作用對AOC進行去除。因此當活性炭成為生物炭時，加上微生物的降解作用，組合工藝的出水AOC會更低。小試和三個地表水源水廠一年5次取樣，對AOC的去除效果見表2和表3。

　　表2 小試工藝的AOC測定結果

　　表3 實際水廠的AOC測定結果 μg乙酸碳/L

　　從表3中看出：

　　① J水廠常規(guī)處理對AOC去除率為17.6%～48.3%，T水廠僅為7.8%～16.4%，C水廠約為8.5%～34.0%。和小試結果一樣，常規(guī)處理如果運行較好，對AOC有一定的處理效果，但如果水溫較低(例如春季)，混凝沉淀效果受影響，則去除率將下降。J水廠處理效率較高可能與其采用煤砂雙層濾料濾池有關，煤渣的吸附作用和細菌易于在載體上附著生長的特性使其保持對AOC的良好去除。

　　② 三個水廠的活性炭都使用了一年以上，因其附著有微生物，對AOC具有生物降解作用，因此均表現(xiàn)了對AOC較高的處理效果，特別是秋季達到60%以上，普遍比小試中的活性炭處理效果好。J水廠夏季活性炭對AOC去除率僅為秋季的一半，C水廠也明顯低于秋季，其原因可能在于夏季為殺藻投加了氯。而秋季取樣時J廠和C廠進水未預氯化，使活性炭上細菌生長環(huán)境良好。另外春季活性炭對AOC的去除效率偏低，可能也與活性炭上的細菌在水溫較低時活性下降有關。

　　從小試和實際水廠出水調(diào)查結果得出，常規(guī)處理對AOC的去除波動較大，一般在7.8%～48.3%內(nèi)變動，這和水溫以及采用的單元工藝都有關系�；钚蕴繉�AOC的去除效果較好，其吸附作用對AOC的去除率為30%左右，當活性炭使用時間變長，有微生物的作用后，其對AOC的去除率能達到60%左右。當水源水質(zhì)較好，AOC在200～300 μg/L時，常規(guī)工藝即使發(fā)揮較高的處理效果也很難使出水達到生物穩(wěn)定，但再經(jīng)過生物炭的深度處理，則有可能使出水AOC<100 μg/L，再經(jīng)過適當?shù)南�毒方式，可使進入管網(wǎng)的水達到生物穩(wěn)定。

　　相對于外國，我國的水源水普遍污染嚴重，處理工藝和設備較落后，在發(fā)達國家尚不能達到生物穩(wěn)定的飲用水標準的情況下，生搬硬套此標準是不現(xiàn)實的，因此應該針對實際情況提出一個符合我國國情的AOC控制標準。要準確地確定這一指標是十分困難的，應該進行長期的模擬管網(wǎng)試驗，綜合考慮加氯對AOC、細菌生長和消毒副產(chǎn)物形成的影響，提出科學的指標。就目前研究而言，對水廠水質(zhì)進行實際調(diào)查是比較有效的方法。這一控制標準的確定應該基于以下幾點：①根據(jù)我國國情，參考發(fā)達國家的經(jīng)驗，以我國較優(yōu)水質(zhì)水廠為基準。②這一標準對國內(nèi)大多數(shù)水廠來說目前未能達到，但采用一定的處理技術后是可以達到的。③最重要的是提出的控制標準能真正有效地防止細菌在管道中生長。北京市的水源歷來被認為是國內(nèi)較好的，對北京自來水的普查可以作為國內(nèi)這方面研究的參照，表4是北京市五個水廠出廠水全年的AOC實測值。

　　3 我國飲用水AOC控制標準的建議

　　荷蘭Van Der Kooij博士認為，為了控制管網(wǎng)中異氧菌的生長，出廠水AOC應<10～20 μg/L。在美國，為了控制大腸菌的生長，建議AOC應<50～100 μg/L。Louis A.Kaplan等人對美國和加拿大的51個水廠調(diào)查表明，95%的地表水源水廠和50%的地下水源水廠不能達到50 μg/L的標準，所有的水廠均不能達到10 μg/L的標準。

　　表4 各水廠的出廠水AOC值 μg乙酸碳/L

　　表4中J水廠和B水廠分別是國內(nèi)目前地表水源水廠和地下水源水廠中水質(zhì)較好的代表，可以作為參照水廠。J廠出水AOC全年基本<200 μg/L；T水廠水源水是密云水庫水經(jīng)京密引水渠至頤和園團城湖然后送至水廠，水質(zhì)受引水渠沿途污染影響，進廠水比J廠略差，但由于采用了活性炭處理，出廠水AOC與J廠差不多，除1998年春季外也基本<200 μg/L；C水廠水源水為三家店水庫水(1998年后改為頤和園團城湖水)，其水質(zhì)更差，盡管處理工藝與J和T水廠相同，有活性炭單元，出廠水AOC基本在200～300 μg/L。B水廠除秋季為230 μg/L、1998年春季為213 μg/L外，也<200 μg/L。Q水廠冬季出廠水AOC達383 μg/L，1998年春季為301 μg/L，其余季節(jié)也在200 μg/L以內(nèi)。在水質(zhì)普查中并未發(fā)現(xiàn)出廠水、管網(wǎng)水和末梢水中的細菌總數(shù)和大腸菌超標，因此可以認為AOC近期控制目標為200 μg/L，遠期目標為100 μg/L，水廠采用生物處理工藝或活性炭工藝是可以達到這一標準的。如果出廠水有機物含量低，加氯后AOC將不會有大的增加，有利于控制細菌的增長。

　　4 結論

　�、� 常規(guī)處理對AOC有一定的去除能力，但波動較大，這和原水水質(zhì)、水溫以及采用的單元工藝很有關系。

　�、� 生物活性炭因其很好的吸附作用和生物降解作用，對AOC的去除能力較好，是使飲用水達到生物穩(wěn)定的有力手段。

　�、� 對于水質(zhì)較好的水源水(AOC在200～300 μg乙酸碳/L左右)可采用常規(guī)工藝結合生物活性炭處理，從而得到生物穩(wěn)定的飲用水。

　�、� 建議我國飲用水AOC的近期控制目標為200 μg乙酸碳/L，遠期目標為100 μg乙酸碳/L。

　　參考文獻

　　1 Lechevallier M W et al.Development of a Rapid Assimilable Organic Carbon Method for Water.App Envir Micro,1993;59(5):1526～1531

　　2 Huck P M.Measurement of Biodegradable Organic Matter and Bacterial Growth Potential in Drinking Water.J AWWA,1990;82(7):78～86

　　3 Lechevallier M W.Coliform Regrowth in Drinking Water A Review.J AWWA,1990;82(11):74～86

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