水厂臭氧投加准确控制的问题与思索

小编导读

现在海内对水厂深度处置惩罚工艺中生物活性炭滤池的余臭氧的研究相对较少，臭氧的准确投加也并非现阶段水厂一样平常运营中关注的重点，但作为水厂运行治理的前沿课题，臭氧的准确投加必将在未来成为一项主要的研究事情
。本期专栏讨论了水厂臭氧投加现在所保存的问题，剖析所保存的手艺瓶颈和治理瓶颈，并提出了响应建议，为呼吁未来相关的研究投入发声
。

 江文华

工程师，主要从事水质在线监测仪器的应用研究，对自来水及污水处置惩罚的生产工艺和监测要领有富厚的实践履历
。

近年来，市政自来水厂的出厂水水诘责题获得了社会的高度重视，在实现水质标准106项达标的基础上，越来越多的水司和相关科研手艺职员进一步将眼光转向了消毒副产品、微量污染物的检测和去除等前沿课题
。由此，以臭氧-活性炭工艺深度处置惩罚工艺的应用和优化，逐渐成为了供水行业的热门
。但在应用深度处置惩罚工艺的水厂一样平常运行历程中，实现真正的细腻化治理仍保存一定提升的空间，本文以臭氧为例提出余臭氧问题和臭氧准确投加的想法
。

1.臭氧准确投加的须要性

在整个制水历程中，臭氧一样平常被用于高藻原水预臭氧环节，和生物活性炭滤池前接触氧化环节
。臭氧的投加主要作用于水体中自然有机物（NOM，Nature Organic Matter），通过高级氧化作用，使大分子有机物剖析为小分子有机物，从而便于后续生物活性炭滤池的吸赞许生物降解
。臭氧投加量的缺乏，可能会造成接触氧化的不充分，使生物活性炭滤池生物降解有机污染物效果不佳，导致出厂水有机物指标超标
；过量投加一方面会直接导致水厂能耗和运行本钱的增添，另一方面关春雨等研究发明，臭氧过量会增添NOM电负性，增添NOM和活性炭的静电斥力，倒运于活性炭吸附，同时剩余臭氧会破损活性炭微孔结构并改变其外貌化学性子，影响活性炭的使用寿命，更为主要的是，臭氧投加量的增添，容易带来溴酸盐等消毒副产品问题，带来公共情形危害
。

在一样平常的生产历程中，由于原水水质相对较为稳固的特征和预臭氧投加的目的性，关于原水臭氧投加的准确控制须要性相对不是那么主要，一样平常情形下（不包括突发性水源污染事故）凭证响应设计参数，并参考水质的纪律性转变情形作出响应调解即可抵达响应要求
。但水厂中由于各个环节影响因素较为重大，水质转变也相对较为频仍，生物活性炭滤池前的臭氧投加量的即时调解显得相对较量主要
。因此，准确控制水厂生物活性炭滤池前臭氧投加量，严酷控制进入生物活性炭滤池的剩余臭氧浓度，对水厂出厂水水质的稳固和水厂的运行治理很是主要
。

2.臭氧准确投加保存的问题

2.1臭氧流量计量保存的问题

准确投加在于准确计量、快速响应、准确投加
。从PLC控制原理角度思量，臭氧的准确投加量，需要由进水水质实时数据及生物活性炭滤池剩余臭氧浓度两个参数配合决议，前者决议臭氧应投加的理论量，后者通过实践反响投加的现实效果并优化投加量
。更主要的是，为包管准确投加的有用性，对现实投加量的计量，即臭氧投加的源头控制是准确投加，直接决议了后续事情是否具有意义
。然而现在在上述相关因素的在线计量和在线检测方面都保存手艺短板或手艺难题
。

（1）臭氧投加源头控制禁绝确

臭氧爆发器的出口管道上的臭氧流量和浓度的计量，是准确控制臭氧投加量的要害
。现在行业内普遍使用的金属转子流量计或孔板差压流量计对臭氧和纯氧的混淆物计量准确度都不高
；热式质量流量计虽然具有较好的计量准确度，但其价钱高昂，由于臭氧和纯氧的混淆物具备强侵蚀性导致该装备在现实应用中也保存故障率较高的问题
。关于高量程臭氧在线浓度测定的手艺也相对匮乏，现阶段海内的计量检测机构不可对臭氧爆发器出口的高量程臭氧浓度检测仪器举行计量检测或校准，臭氧的浓度检测准确度只能依赖于臭氧浓度检测仪器自己的准确度
。市场上高量程臭氧浓度检测仪品牌繁多，质量良莠不齐，少部分产品质量较好，可是随着事情时间的延伸，仪器自己也会爆发较大的误差，无法包管真实的反应臭氧爆发器出口臭氧的浓度
。

在水厂的现实应用中，用于臭氧投加量的计量仪器，往往由臭氧爆发器厂商配套提供，用于实现该厂商装备事情状态的闭环控制，对该臭氧投加量的运行情形认真，无法作为可信数值运用于后续的准确控制，因此在臭氧投加的源头计量便失控的条件下，实现臭氧的准确投加就保存很大的难度
。臭氧的投加主要照旧参照水量以及设计院提供的运行参数盘算得出
。

（2）余臭氧浓度检测的滋扰

现在水厂中普遍使用的余臭氧浓度检测有两类要领，一类为在线仪器检测，一类为实验室检测
。在线仪器检测一样平常使用接纳极谱法电极式仪器举行丈量，这类仪器对低浓度余臭氧的迅速度不敷，且恒久应用于低浓度（0.2 mg/L以下）事情情形下会爆发钝化征象，爆发钝化征象后这类仪器对臭氧的浓度转变不响应，因此这类型仪器的可靠度保存较大的问题
。实验室检测一样平常接纳DPD比色法，效果相对较为可靠
。可是对生产工艺中接纳了前加氯工艺的水厂，DPD比色法会爆发较大误差，缘故原由是水中的剩余氯会对DPD比色法的效果造成正向滋扰，使丈量值高于现实值
。关于这种情形必需接纳步伐去除余氯对余臭氧的丈量滋扰
。现在大部分水厂对余臭氧的实验室检测频率太低，甚至很难抵达一周一次检测频率，实验室的检测手段关于准确投加控制而言，价值不大
。

2.2审核指标约束与水厂重视不敷

（1）缺乏审核指标指导

现在对水厂运营的审核聚焦点在于出厂水水质水量以及水厂能耗和运营本钱，对臭氧准确投加，特殊是余臭氧的控制关注度相对较低，缺乏审核指标的约束，并且余臭氧的问题属于相对前沿的细腻化控制方面的课题，在正常运行的情形下，对水厂的现实运行情形所带来的影响可以暂时忽略，以是细腻化方面的响应事情的推动就保存内在动力上的缺乏
。

（2）水厂主观重视水平缺乏

由于清水手艺的一直优化和提升和原水质量的包管，现在不少水厂通例工艺已基本可以抵达国标的限值要求，与臭氧投加细密相关的TOC、CODMn等指标也基本可以知足要求，以是水厂对臭氧的准确投加暂未举行关注
。并且水厂作为运营单位，响应科研方面的投入保存短板，不具备足够的科研实力举行响应的研发攻关，在缺乏有用的解决计划的条件下，大部分水厂照旧主要以设计院所提供的运行参数为依据开展运营治理，对臭氧投加的优化事情难以提上议程
。

3对水厂臭氧投加准确控制的建议

虽然水厂余臭氧的控制和臭氧投加的准确控制尚不是水厂运营的主要焦点问题，但从久远角度以及细腻化治理的大偏向看，臭氧投加的准确控制一定是未来水厂在追求更高水质、更高效经济运行历程中所需要攻克的难题，就此提出如下建议：

（1）团结在线检测装备供应商、研究机构、设计院，在有条件的水厂开展一些前瞻性的试验性研究，逐步解决臭氧投加准确控制中所保存的准确计量、在线浓度检测等瓶颈问题，为准确控制解决前序环节的手艺难点
；

（2）逐步形成一套有用应对臭氧准确控制的解决计划，用成熟的解决计划指导水厂实验臭氧投加的准确控制，同时增强余臭氧浓度和生物活性炭滤池运行之间的影响研究，增强水厂对臭氧准确投加的重视水平
。

讨 论：

楚文海

同济大学情形科学与工程学院，教授，博士生导师，环保部青年拔尖人才

饮用水水源的污染和人们对水质要求的提高，使得古板通例给水处置惩罚工艺已无法知足众多自来水厂的制水要求
。臭氧化手艺因具有氧化能力强、反应速率快等优点, 在自来水厂清水历程的各个阶段均获得较普遍应用，如预臭氧化、后臭氧化（活性炭前）和消毒等
。无论臭氧应用于哪个阶段，臭氧的准确投加都尤为主要，直接关系到出水水质是否达标
。正如本文所说的溴酸盐问题，与臭氧的粗放式投加有较大关系
。同时，近年的研究也发明，当臭氧投加不稳固时，会造成后续生物处置惩罚中微生物的代谢杂乱，从而爆发大宗消毒副产品前体物（消融性微生物产品等），导致后续氯化消毒时高毒性新型消毒副产品的形成（Chemosphere, 2015, 121, 33-38）
。实现臭氧准确投加的一个要害环节是实现剩余臭氧的准确在线监测
。臭氧在线监测装备精度（检测限）不达标，会造成反响投加信息禁绝确，进而导致臭氧的粗放式投加和一系列水诘责题
。总之，臭氧氧化对后续生物处置惩罚工艺的影响机制以及高精度臭氧在线监测装备的研发和国产化都是需要进一步研究的课题
。

王铮

上海都会水资源开发使用国家工程中心有限公司，研发部制水部司理，高级工程师

由于水源微污染问题日趋严重，以及人们对饮用水清静的高度重视，现在水厂臭氧生物活性炭深度工艺应用越来越广
。臭氧氧化是臭氧生物活性炭深度处置惩罚工艺的要害环节，实现准确控制水厂生物活性炭滤池前臭氧投加量，严酷控制进入生物活性炭滤池的剩余臭氧浓度，对水厂出厂水水质的稳固和水厂的运行治理很是主要
。准确控制臭氧投加量能够节约水厂运行本钱，也是提高企业治理水平，推动企业向细腻化治理生长的主要方面
。

 李俊英

Endress+Hauser公司区域司理，同济情形专业博士

臭氧爆发器的的出口管道上的臭氧流量和浓度的计量，是准确控制臭氧投加量的要害
。现在主要使用转子或叫做浮子流量计、涡街流量计和热式气体质量流量计，其中行业内普遍使用的金属转子流量计或孔板差压流量计对臭氧和纯氧的混淆物计量准确度都不高，将会逐渐被镌汰
；涡街流量计可以丈量气体和液体的体积流量，装置方法上对直管段和抗震惊都有较高的要求，且不适合小流量气体的检测
；热式质量流量计可以直接检测质量流量，具有高精度、高量程比的优点，适合小流量检测要求低，另外对直管段抗震惊，没有获得推广的主要缘故原由是价钱较高
。另外，由于臭氧和纯氧的混淆物具备强侵蚀性导致该装备在现实应用中也保存故障率较高的问题
。使用PVDF材质的垫圈可阻止由于臭氧的穿透能力侵蚀仪表的线路板等电子部件，包管恒久稳固准确的丈量，为用户提供可靠的丈量数据，用于工艺的优化，实现节能降耗
。 

范姝兴

百灵达，中国区总司理

水中残留臭氧浓度的检测一直以来都是水厂深度处置惩罚工艺中较量难的一个环节
。据《生涯饮用水标准磨练要领-消毒剂指标》（GB/T 5750.11-2006），现在我国关于水中臭氧浓度检测的标准要领为碘量法或靛蓝分光光度法，前者操作繁复，能在实验室中举行，易受到如余氯等其它氧化性物质的滋扰
。现在臭氧水处置惩罚工艺中普遍应用的现场检测要领有靛蓝法和DPD法
。靛蓝法使用预制式试剂可实现现场快速检测，但预制式试剂本钱高，难以实现高频次、多样品的恒久检测
；相反，DPD的预制式试剂生产手艺成熟、操作轻盈、试剂本钱低廉，可是DPD易受余氯等氧化性物质的滋扰
。近年来，新一代的臭氧检测手艺，即安培计时法，已应用到水处置惩罚工艺中，例如一种被称为“第三代氧化性消毒剂检测手艺”的一次性印刷芯片手艺，该平台有用解决了种种氧化性消毒剂间相互滋扰的问题，能做到准确区分检测，单个样品检测时间短，且单次检测本钱较低
。该要领在水厂臭氧准确投加控制方面将具有辽阔的应用场景
。

编辑札记

首次接触余臭氧的看法，是在一次很无意的对话中，其时江总关于臭氧准确投加的思索和探索让人印象深刻
。作为提倡水科技立异的期刊，提出前瞻性的思索和想法，并为这些想法提供交流平台，供更多行业内专家人士探讨和交流，从而推动行业的前进和生长，是ezweb易利娱乐平台责任
。本看法的提出，旨在抛砖引玉，引发同仁的思索，并期待更多热情的响应
。