深圳市(shì)某水(shuǐ)廠(chǎng♣♦®&)嗅味物(wù)質全流程控制(zhì)技(jì)術(shù)應用(yòng)"φ'•

黃(huáng)孟斌，邵志(zhì)昌，楊頌，張偉德，楊峰，武洋

(深圳市(shì)深水(shuǐ)寶安水(shuǐ)務集♥↑₹÷團有(yǒu)限公司，廣東(dōng)深圳，518001)

嗅味作(zuò)為(wèi)水(shuǐ)質的€&®®(de)物(wù)理(lǐ)感官性狀，會(∞≠×huì)嚴重損害飲用(yòng)水(shuǐ)的(de)質量，直接影(yǐn≠ ¶≥g)響水(shuǐ)的(de)可(kě)飲性^[1]，用(yòng)戶飲用(yòng)後可(kě)能(néng)會(huì)出​>現(xiàn)惡心、腹瀉等不(bù)良症÷®狀。人(rén)們要(yào)求解決飲用(yòng✔$¶)水(shuǐ)中嗅味問(wèn)題的(de)呼聲越來(lái)越強←‍↓烈^[2]。

水(shuǐ)源水(shuǐ)的(de)嗅味問(wèn)題主要(y‍←β✘ào)由水(shuǐ)中的(de)藻類代謝(xiè)物(↑σ©÷wù)包括2-甲基異莰醇（2-MIB）引÷☆起^[3]。當前，我國(guó)自(zì)來(lái)水(shuǐ)廠(chλπǎng)多(duō)采用(yòng)常規處理(lǐ)工(gōng)‌•藝（混凝→沉澱→過濾→消毒），對(duì)嗅味物(★≈±&wù)質的(de)去(qù)除效果有(yǒu)限^[4]。因此，探索通(tōng)過常規工(gōng)藝優化(huà)以×‌€>實現(xiàn)嗅味物(wù)質有(yǒu)效控γλφ制(zhì)的(de)技(jì)術(shù)♠↔↑措施，是(shì)極其重要(yào)和(hé)緊迫的​λ(de)。

本文(wén)以2-MIB為(wèi)主要(yào)控制(zhì)目标，研₽₽α究水(shuǐ)廠(chǎng)粉末活性炭吸附β$去(qù)除工(gōng)藝、沿程非破壁除藻方法的(de)關鍵技(£♠✔jì)術(shù)，通(tōng)過工(gōng)藝優化(huà)和(hé)<×技(jì)術(shù)改造集成，将研究成果在深圳市(shì)長(¶'✘€cháng)流陂水(shuǐ)廠(chǎng)€ ‍進行(xíng)示範應用(yòng)，基本建立δΩ了(le)以預處理(lǐ)（高(gāo)錳酸鉀、粉炭）₹<✘↑強化(huà)混凝、石英砂過濾、加氯消毒的(de)多(duō)級屏障嗅味物★±(wù)質的(de)全流程控制(zhì)技(ε→'jì)術(shù)，出廠(chǎng)水(shuǐ)2-MIB濃度的€✔↓(de)控制(zhì)得(de)到(dào)了(le)全面保障。

長(cháng)流陂水(shuǐ)廠(chǎng)位于沙井街(jiē)道© ©σ(dào)新玉路(lù)，占地(dì)面積為(wèi)10.3萬m²，設計(jì)規模為(wèi)35萬m³/d；分(fēn)四期建設，一(yī)期為(wèi)5萬m³/d，二、三、四期分(fēn)别為(wèi)10萬m³/d。水(shuǐ)廠(chǎng)常規淨水(shuǐ)工(g™σōng)藝如(rú)圖1所示。

圖1 長(cháng)流陂水(shuǐ)廠(chǎng)示範前工♠₩&​(gōng)藝流程圖

Fig.1 Process Flow before Demonstrat ©✔↑ion of Changliupi Water Treatment Plan♠↑≥'t (WTP)

原水(shuǐ)水(shuǐ)質執行(xíng)《地(dì)表水(shuǐ)​ 環境質量标準》（GB 3838-2002）£÷¶☆Ⅲ類水(shuǐ)質标準。pH值波動大(dà)，在6.89~9.76；總磷、總氮、五日(rì)生(s∞$hēng)化(huà)需氧量長(cháng)期不(bù)合格；鐵€←(tiě)、錳季節性超标；耐氯片狀菌群不(bù)間(jiān)斷 ★ ≈出現(xiàn)，原水(shuǐ)微(wēi)生( π₹shēng)物(wù)指标嚴峻。

4月(yuè)-8月(yuè)，水(shuǐ)廠(chǎng)•§≈季節性高(gāo)藻暴發，最高(gāo)達1.δλε×7×10⁸個(gè)/L，産嗅藻類帶來(lái)的(de)嗅味問(wèn)題突出。 ©↑®其中，優勢藻種是(shì)假魚腥藻和(hé)顫藻為(wèi)代表的(d<↕e)藍(lán)藻類^[5]，約占藻類總生(shēng)物(wù)量的(λ↕★de)50%～60%；屬于産嗅藻的(de)假魚腥藻數(shù)量高( ♦gāo)達10⁷個(gè)/L，導緻近(jìn)些(xiē)年™δ₽(nián)原水(shuǐ)經常出現(xiànγσ™)2-MIB異常增高(gāo)的(de)情況。±&§≠原水(shuǐ)中2-MIB濃度為(wèi)40～60 ng/L，夏季最高'≥♣(gāo)可(kě)達98.82 ng/L。

完善的(de)藥劑投加系統是(shì)保障水(shuǐ♦"✔)廠(chǎng)穩定運行(xíng)的‍'(de)基礎，而長(cháng)流陂水(shuǐ)廠(chǎng)現("↑xiàn)狀加藥設施簡陋、布置分(fēn)散，應對(duì)水(©∑♣shuǐ)質突變能(néng)力差；水(shuǐ)廠(chǎng)無粉末活性♣↕炭投加系統和(hé)高(gāo)錳酸鉀投加設備設施，無δ​​↕法有(yǒu)效應對(duì)季節性高(gāo)藻暴發時(shí)帶來(láβγ←i)的(de)水(shuǐ)質問(wèn)題。因此，增加優質的(de)投藥系統，以及與現(x©∏αiàn)有(yǒu)工(gōng)藝系統耦合，強化(huà® •♠)對(duì)藻類的(de)去(qù)除，是(shì)有(y≤ ♥♥ǒu)效應對(duì)嗅味問(wèn)題的(de)關鍵。

斜管沉澱池效率低(dī)，管徑為(wèi)25 mm的(de)傳統型蜂窩斜管存在過水(shuǐ)斷面偏小(xiǎo)、§ ≥易跑礬花(huā)、斜管挂泥快(kuài)、滑泥不(ε®bù)順暢和(hé)積泥多(duō)等問(wèn)題；濾池反沖洗系統老(lǎo)舊(jiù)，沖洗強度偏低(dī)，沖洗不(bù)徹×€底，導緻藻類易穿過濾料層進入清水(shuǐ)池，加氯氧化(hβ​uà)藻類後，釋放(fàng)嗅味物(wù)質；清水(shuǐ)池混合效果差，現(xiàn)有(yǒu)三、四期清水(shuǐ)池由于∞β‍♠導流牆間(jiān)距過寬（平均寬度為(wèi)12λα÷.14 m）、長(cháng)寬比較小(xiǎo)（14.6），水(shuǐ)流速度緩慢(màn)，存在死水(shuǐ)♣♣區(qū)和(hé)滞留區(qū)，混合效果差，需投加更多(du÷•₽ō)的(de)氯化(huà)消毒劑來(lái)保障♦γ<€消毒效果，從(cóng)而加速了(le)清水(shuǐ)池中↔Ω÷殘留藻細胞破裂和(hé)嗅味物(wù)質釋放(fàn ↕g)。

針對(duì)原水(shuǐ)水(shuǐα§‌)質特點及水(shuǐ)廠(chǎng)存在的(de)嗅味問&'(wèn)題，從(cóng)活性炭吸附優選、氧化(huà)除藻以及生(shē≥©λng)物(wù)降解方面進行(xíng)了(¶♣∑le)試驗研究，初步确定了(le)适合水(shuǐ)廠(chǎnλ'$g)嗅味問(wèn)題的(de)聯合處理÷©™(lǐ)技(jì)術(shù)。

（1）選擇粉末活性炭吸附去(qù)除2-MIB類嗅味物(wù)質時(sh£γβí)應考慮：①活性炭的(de)微(wēi)孔特÷₽& 征，以微(wēi)孔孔容為(wèi)主要(yào)參考的(de)☆∑'€篩選指标，建議(yì)采用(yòng)微(wēi)孔孔容為(wèi)0.2 c ™σλm³/g以上(shàng)的(de)活性炭，如(rú)表1所示；②粒徑對(duì)粉末活性炭的(de)吸附作Ω★♣•(zuò)用(yòng)也(yě)有(yǒu)較大≤₽₹→(dà)的(de)影(yǐng)響，粒徑©∑越小(xiǎo)，吸附嗅味物(wù)質效果越好(§​₹hǎo)，适當選擇目數(shù)較大(dà)的(de)活性§®•炭，建議(yì)采用(yòng)250~350目的(de)&λ活性炭。

（2）由表1可(kě)知(zhī)，r代表曲線斜率，p代表曲線x=0時(shí)y值。活性 ∞炭吸附2-MIB的(de)性能(néng)與¥×λ其微(wēi)孔特性（比表面積和(hé)微(wēi)孔πλ↕®孔容）顯著正相(xiàng)關，與其比表面積及總孔容的(de)相(≥‌≥↔xiàng)關特性不(bù)顯著，這(zhè)說(shuō)明(míng)&¶'有(yǒu)較多(duō)微(wēi)孔結構的(de)活性炭對(d¶±✔•uì)嗅味物(wù)質具有(yǒu)較好(hǎo)的(de)吸附性能≤™(néng)。綜合考慮利用(yòng)活性炭去(qù)除水(shuǐ)δ∑中典型物(wù)質的(de)效能(néng)及投加量，建議(yì)活↑ Ω‌性炭的(de)孔容控制(zhì)在0.2 cm³/g。粉末活性炭投加後的(de)吸附時(shí)間(ji‌™↔ān)宜控制(zhì)在1～1.5 h。對(duì)2-MIB來(lái®≈)說(shuō)，可(kě)以利用(yòng)其"Ω→90%的(de)吸附性能(néng)，在原水(sh≈≥"uǐ)2-MIB濃度不(bù)超過100 ng/L的(de)條♦♠件(jiàn)下(xià)，投加20～30 mg/L的(deβλε )粉末活性炭，保證出廠(chǎng)水(shuǐ)2Ω∑-MIB控制(zhì)在阈值（10 ng/L）以下(xià)。

圖2 活性炭的(de)吸附平衡曲線

Fig 2 Adsorption Equilibrium Curv↑←​✔e of Activated Carbon₩∏Ω

（1）以産嗅藻——假魚腥藻為(wèi)試驗對(duì)象，研究KMn♣"☆‌O₄、Cl₂、O₃這(zhè)3種氧化(huà)劑的(de)作(zu£¥★≠ò)用(yòng)效果，發現(xiàn)其破壞藻✘β×←細胞後産生(shēng)的(de)2-MIB濃度各不(bù)相(xiàng±‌ )同。對(duì)Cl₂來(lái)說(shuō)，其破壁能(n✔​✔éng)力高(gāo)于O₃、KMnO₄，3種投加量的(de)Cl₂在反應進行(xíng)10 min時(shí)均已破壞，★ ®↓其胞外(wài)2-MIB濃度随著(zhe)反應時(shí↓&)間(jiān)的(de)上(shàng)升而€<¥上(shàng)升，幾乎沒有(yǒu)氧化(huà)去∞✔(qù)除。對(duì)O₃來(lái)說(shuō)，在0.2 mg/L的(de)低(dī™γ)投加量時(shí)，胞內(nèi)外(wài)2-MI≈§♦B濃度變化(huà)不(bù)大(dà)，對(duì)藻細胞無明(m€←‌↓íng)顯破壞；當投加量增至0.5 mg/L時(shí)，藻細胞被​λσ破壞，胞外(wài)2-MIB濃度逐漸上(s✔Ω♣hàng)升，随著(zhe)反應的(de)進行(xíng)，≥φ部分(fēn)2-MIB得(de)到(dào)降解，濃度有(yǒu)↔π一(yī)定的(de)下(xià)降。但(d←ε≈αàn)是(shì)，O₃通(tōng)常作(zuò)為(wèi)深度處理(lǐ)技(jì)術(shù​×')應用(yòng)，常規工(gōng)藝條件(jiàn)下(xià)↕↔∑‌作(zuò)為(wèi)預處理(lǐ)，從<>€‍(cóng)成本上(shàng)來(lái)說(shuō)并不(bù)₽♥$​合适。對(duì)于1.0 mg/L的(de)KMnO₄，藻細胞基本沒有(yǒu)破壞，胞外(wài)2-MIB濃度≤"☆無明(míng)顯變化(huà)，隻有(yǒπσ¶u)在高(gāo)投加量條件(jiàn)下(xià)，胞外(wài)2-MI₩✘σB濃度才會(huì)出現(xiàn)顯著升高(gāo)。因而¶¶✘∏，對(duì)産嗅藻類來(lái)說(shuō)，KMnO₄的(de)氧化(huà)特性滿足适度預氧化(huà)的(de)需要(≈αyào)。

結合水(shuǐ)廠(chǎng)的(deΩ♠₽φ)水(shuǐ)質提升需求和(hé)嗅味控制(zhì>")工(gōng)程應用(yòng)示範的(de)要(→σyào)求，對(duì)水(shuǐ)廠(chǎng)進行(xíng)升級≠≥★改造。主要(yào)核心內(nèi)容為(wèi)吸附去(q•♥"ù)除技(jì)術(shù)和(hé)沿程非破σ→壁除藻技(jì)術(shù)，其工(gōng)藝流程為(wèi)：原水(sh★" uǐ)-預處理(lǐ)（高(gāo)錳酸鉀、粉炭）-機(jī)械混合池-≠→隔闆/網格反應池-斜管沉澱池-砂濾池-加氯消毒-清水(shuǐ)池。

改造內(nèi)容是(shì)預處理(lǐ)工(gōnβ®g)藝的(de)優化(huà)，利用(yòng)♠♦γKMnO₄适度的(de)預氧化(huà)作(zuò)用(yòn♥γg)，達到(dào)強化(huà)混凝的(de)效果，避免藻類胞內(nèi)δ✔✔嗅味物(wù)質的(de)釋放(fàng)；通(≈₩™tōng)過粉炭吸附，去(qù)除大(dà)部分(fēn)胞 ₹♥外(wài)的(de)嗅味物(wù)質，利用(yòng)後續的(de)沉✔→澱混凝和(hé)過濾工(gōng)藝，實現(xiàn)對(d↑₽♠uì)藻細胞的(de)截流去(qù)除；通(tōng)過沉澱池 ≈及濾池系統的(de)改造，實現(xiàn)←₹☆反沖和(hé)排泥的(de)優化(huà)，降低(d$‌ī)藻類及嗅味物(wù)質二次進入工(gōng)藝池的(de)風↕δ∏€(fēng)險；優化(huà)消毒投加工(gōng)藝，防止後續加氯消毒過程中♥↕←δ嗅味物(wù)質的(de)釋放(fàng)，從(cóng)而實現(xiàn×≥)嗅味物(wù)質的(de)多(duō)屏障控制(zhì‌™)技(jì)術(shù)示範功能(néng)^[5]。升級改造後的(de)工(gōng)藝流程如(rú)圖3所示。

新增1套一(yī)體(tǐ)化(huà)粉末活性炭投加系γ  統，設計(jì)投加量為(wèi)50 mg/≠ ♦ L，儲存量為(wèi)35 t，配藥濃度為(wèi)10%♦↑，投加點設置在原水(shuǐ)總管。試驗确定粉末活性炭投加量為(wèi)20~30 mg/×∞L，接觸時(shí)間(jiān)保持在60 min以上(≈©$αshàng)，從(cóng)而吸附去(qù)除原水(↓"♦shuǐ)中已有(yǒu)的(de)嗅味物(wù)質。

（1）替代Cl₂預氧化(huà)技(jì)術(shù)：采用(yòng)KMnO₄替代Cl₂預氧化(huà)，投加量控制(zhì)在0.1~0.α®÷'3 mg/L，配藥濃度為(wèi)3%，減少‌™(shǎo)預氧化(huà)引起的(de)藻細胞破壁情況，從(cóng)而♦α®↔降低(dī)細胞破碎産生(shēng)的(★≈φde)緻嗅物(wù)質釋放(fàng)。

（2）強化(huà)混凝沉澱技(jì)術(shù≈★↑↔)：采用(yòng)新型U型斜管代替傳統蜂窩型斜管，優≈"化(huà)自(zì)控排泥方式，進一(yī)步>₩→強化(huà)混凝效果，提高(gāo)對(du춀≥)藻細胞的(de)沉澱去(qù)除，同時(shα✔í)減少(shǎo)沉澱池積泥引起的(de)嗅味物(wù)質釋£γ​放(fàng)。

（3）濾池反沖洗系統改造：新增反沖洗水(shuǐ)泵2台，流量為(wè∞®i)1400 m³/h，H=11 m，變頻(pín)控制(zhì)；羅茨鼓風(®✔Ωfēng)機(jī)2台，Q=100 m³/min，變頻(pín)控制(zhì)，代替原有(yǒu)→↕&流量偏小(xiǎo)的(de)反沖洗水(shuǐ)泵和(hé)鼓風↔✘‌♥(fēng)機(jī)，改善濾池反沖洗效果，保持濾池良好(hǎo)的(de)過>"&π濾效果，提高(gāo)濾池對(duì)藻類的(de)截流作(•≤®€zuò)用(yòng)。

（4）清水(shuǐ)池消毒工(gōng)藝優化('"↕huà)：改造清水(shuǐ)池的(de)導流牆，導流牆間(jiān)距平均≤ε寬度為(wèi)7.7 m。水(shuǐ)流廊道(dà<↔γ∏o)長(cháng)寬比為(wèi)59.7，L/D＞ Ω∑™50，提高(gāo)了(le)消毒效果，控制(±÷zhì)氯化(huà)消毒劑的(de)使用(yòng™‌₩)量，可(kě)避免藻類細胞破裂；優化(huà)NaC®₽lO投加系統，采用(yòng)模糊控制(zhì)算(s✔♦↕uàn)法改進常規的(de)PID控制(zhì)器(qì)，使N÷<↑aClO投加自(zì)控系統穩定性更好(h™λ§πǎo)，可(kě)精确控制(zhì)NaClO的(de)投加量，減≠♠¶≈少(shǎo)過度投加而加劇(jù)藻細胞破碎。

（1）通(tōng)過全流程非破壁除藻、粉末活性$  ₹炭吸附技(jì)術(shù)的(de)應☆​₹♦用(yòng)，嗅味物(wù)質的(de)去(qù)除效果改≥ ★↔善明(míng)顯，其去(qù)除率平均值為(wèi)90.27%，較改造前≠•∞提高(gāo)了(le)48.9%，出廠(chǎng)水(shuǐ)的(de)γ×λ2-MIB濃度基本上(shàng)低(dī)于Ω↔5 ng/L。

由表2可(kě)知(zhī)：改造前出廠(chǎng)水(shuǐ)的(d β↑∏e)2-MIB濃度長(cháng)期超出标準（10 ng/L）；改造後穩定<≤€‍運行(xíng)的(de)出廠(chǎng✘±±÷)水(shuǐ)2-MIB濃度低(dī)于5 ng/L，符合要(yào)求±$™σ，表示示範工(gōng)程對(duì)2-MIB'≥™δ起到(dào)了(le)很(hěn)好(hǎo)的(de)♠"去(qù)除效果。

（2）通(tōng)過優化(huà)預氧化(huà)工(gōn≤<g)藝，采用(yòng)KMnO₄代替Cl₂預氧化(huà)工(gōng)藝，藻細胞基本無破碎現(xiàn)象。因此，經過預處理(lǐ)後，2-MIB含量基本不(bù)變，KMnO₄預氧化(huà)基本不(bù)會(huì)導緻藻細胞2-MIB的(d£←'e)釋放(fàng)。

（3）改造斜管沉澱池和(hé)優化(huà)沉澱池排泥控制(z‌₽↑hì)技(jì)術(shù)大(dà)大(dà)提高(↕≤£gāo)了(le)除藻效果。改造前後，沉澱池除藻率提升了(le)10.06%，®€出廠(chǎng)水(shuǐ)總藻數(€•☆×shù)下(xià)降了(le)80.0%。

（4）本次示範工(gōng)程單位制(zhì)水(shu÷ ǐ)成本為(wèi)0.0693元/m³，相(xiàng)比同類型水(shuǐ)廠(ch¶≤↕ǎng)、同等規模的(de)工(gōng)藝，改造成本較低(dī)，表3所示。