供水企業(yè)如何做好原水水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警的感知層建設(shè)?2020-11-12 15:11來源:水務(wù)加作者:清時(shí)捷科技
導(dǎo)語 一 風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警建立的技術(shù)邏輯 生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB5749-2006中,對(duì)出廠水106項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了限值要求。哪些指標(biāo)持續(xù)上升易引發(fā)水質(zhì)問題,是建立水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警機(jī)制的核心問題。 風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的篩選需要通過全面深入分析所在地多年原水、出廠水及管網(wǎng)水水質(zhì)數(shù)據(jù),結(jié)合水質(zhì)日常監(jiān)測情況,提取重要水質(zhì)指標(biāo)的預(yù)警指導(dǎo)值。 結(jié)合不同指標(biāo)現(xiàn)行的檢測方式和檢測能力,制定多級(jí)監(jiān)測頻率。在此基礎(chǔ)上,確定水質(zhì)出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)的相應(yīng)監(jiān)測方案和針對(duì)性解決措施。 二 風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警建立的指標(biāo) 01 濁度 濁度是一個(gè)綜合性水質(zhì)指標(biāo),與水的外觀、色、嗅和味等其他水質(zhì)指標(biāo)緊密相關(guān)。 作為凈水廠處理的主要對(duì)象之一,濁度是一種廣泛用于控制和監(jiān)測水處理廠運(yùn)行中顆粒物去除率的替代參數(shù),其波動(dòng)對(duì)水廠的生產(chǎn)會(huì)造成較大的沖擊。因此,建議將濁度作為原水水質(zhì)波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)警指標(biāo)。 原水濁度波動(dòng)可能主要受降雨和水源的影響,季節(jié)性泄洪或調(diào)配也會(huì)造成影響。 降雨導(dǎo)致水中大量的泥沙翻滾,使原水濁度明顯升高;水庫水源的水相對(duì)較為靜態(tài)和穩(wěn)定,濁度比較穩(wěn)定,值較低;而河流水源的水一般不太穩(wěn)定且處于流動(dòng)狀態(tài),濁度變化相對(duì)較大。 不同水廠的水源地類型,呈現(xiàn)不同變化規(guī)律。 比如河流性水源地、水庫型水源地會(huì)呈現(xiàn)出不同的變化范圍。不同供水企業(yè)應(yīng)當(dāng)根據(jù)水源地三年內(nèi)監(jiān)測結(jié)果,確定濁度的常規(guī)范圍。 以深圳某水庫型水源地為例,常規(guī)范圍與河流型有顯著不同:水庫水源小于30NTU;河流水源低于100NTU。與此對(duì)應(yīng)出水的濁度均符合國家標(biāo)準(zhǔn),這說明水廠的現(xiàn)行的工藝和參數(shù)基本是與原水相適應(yīng)的。 因此,濁度作為預(yù)警指標(biāo)時(shí),需根據(jù)歷史數(shù)據(jù)分析出常規(guī)范圍。然后根據(jù)出水質(zhì)量,判斷現(xiàn)行工藝應(yīng)對(duì)水質(zhì)波動(dòng)的能力。進(jìn)而確定預(yù)警限值。 圖1a 某水庫水源的原水濁度變化示例 圖1b 某河流水源水廠的原水水濁度變化示例 濁度的檢測目前市場上有成熟的在線檢測裝置,也有成熟的手持便攜式檢測裝置,裝置配件損耗少,綜合來講,此指標(biāo)的檢測難度和成本較低,建議供水企業(yè)創(chuàng)造條件,保持較高監(jiān)測頻率。 02 pH pH值反映水的酸堿性,pH過低的水具有腐蝕性和侵蝕性,會(huì)造成管網(wǎng)銹蝕,水質(zhì)發(fā)黃,另外pH超出一定范圍也會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生影響,對(duì)水質(zhì)處理工藝運(yùn)行效果有顯著影響。 因此,水的pH必須控制在合理的范圍內(nèi),國家標(biāo)準(zhǔn)為6-9,根據(jù)水質(zhì)處理工藝效果的要求,需要進(jìn)行階段性必要調(diào)控。 pH在混凝、消毒等水處理工藝中是一個(gè)重要的控制因素,比如pH會(huì)影響混凝沉淀中膠體和藻類的電荷,控制水中化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué);決定混凝劑的水解速度和水解產(chǎn)物類型、濃度和電荷;控制金屬氫氧化物沉淀在水中的溶解度等。 不同反應(yīng)對(duì)pH的要求是有差異的,同時(shí)化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果又會(huì)一定程度的改變pH值。 因此,pH需要在一個(gè)比較平衡的范圍,才不會(huì)對(duì)工藝過程產(chǎn)生顯著的影響,一般認(rèn)為,原水pH在6.5-8.5之間時(shí),工藝不需要做太大調(diào)整。 圖2a是深圳多個(gè)水廠的歷史原水pH值的情況。 圖2a 某多水廠原水pH變化示例 各水廠原水pH基本在6.5-7.5間,平均pH值為7.07,最大值為8.65;出水的pH為7.0-8.0,弱堿性。 各供水企業(yè)應(yīng)對(duì)水廠原水歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行相似分析,以提取常見范圍,評(píng)估工藝運(yùn)行效率。 圖2b 某多水廠出水pH變化示例 pH的檢測難度和成本與濁度情況類似,且對(duì)多個(gè)工藝運(yùn)行效果有顯著影響,建議供水企業(yè)創(chuàng)造條件,保持較高監(jiān)測頻率。 03 嗅味 嗅味是人類最能直接感受得到的飲用水水質(zhì)指標(biāo)之一,也是用戶敏感的感官指標(biāo)之一。 水中嗅味問題異常復(fù)雜,嗅味來源物質(zhì)多樣,嗅味種類往往也差別較大。 圖3是深圳歷史上多個(gè)水廠檢測出的原水嗅味情況。 圖3 多水廠原水嗅味變化情況 從圖中看出,嗅味是長期以來原水一直存在的水質(zhì)現(xiàn)象,而且異常嗅味等級(jí)從0到3均有一定頻率地出現(xiàn)。當(dāng)嗅味等級(jí)達(dá)到3時(shí),用戶會(huì)有較多關(guān)注。且普通的工藝難以控制達(dá)標(biāo),屬于防控措施較復(fù)雜的指標(biāo)。 由于嗅味是感官性指標(biāo),檢測存在個(gè)體感知差異,同時(shí)卻是用戶較敏感的水質(zhì)指標(biāo)。 市面上暫無機(jī)械性定量檢測工具,需要建立專業(yè)檢測人員團(tuán)隊(duì)實(shí)施檢測。檢測方法的專業(yè)程度能將檢測人員的主觀誤差保持較低水平。 建議供水企業(yè)視能力范圍,以用戶體驗(yàn)為導(dǎo)向,盡量提高監(jiān)測頻率。 04 溶解氧 水的溶解氧與受污染程度密切相關(guān),當(dāng)水體受到有機(jī)物污染,耗氧嚴(yán)重,溶解氧得不到及時(shí)補(bǔ)充,水中有機(jī)物會(huì)發(fā)生腐敗而使水體變黑、發(fā)臭,從而產(chǎn)生色度和嗅味異常的問題。 另外溶解氧也會(huì)影響鐵、錳去除效果,當(dāng)溶解氧偏低時(shí),鐵、錳去除率降低,存在鐵、錳超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)。 圖4是深圳歷史上多個(gè)水廠的溶解氧情況,基本在5-10mg/L之間變動(dòng),當(dāng)溶解氧低于5mg/L時(shí),水體受到的污染應(yīng)予以關(guān)注。 圖4 某多水廠原水溶解氧變化示例 此指標(biāo)的檢測方法為化學(xué)氧化法,市面上也存在成熟的便攜式檢測工具。建議企業(yè)保持較高監(jiān)測頻率。 05 氨氮 水中的氨氮主要來源于生活污水中含氮有機(jī)物的初始污染,受微生物作用,可分解成亞硝酸鹽氮,繼續(xù)分解最終成為硝酸鹽氮。 當(dāng)水中的亞硝酸鹽氮過高,飲用此水將和蛋白質(zhì)結(jié)合形成亞硝胺,是一種強(qiáng)致癌物質(zhì),長期飲用對(duì)身體極為不利。 此外,氨氮的高低會(huì)對(duì)氯消毒工藝產(chǎn)生影響(加氯量和加氯點(diǎn)),操作不當(dāng)會(huì)引起消毒副產(chǎn)物的問題。 圖5表示了多水廠原水氨氮的示例,水廠原水氨氮含量大部分時(shí)候在0.05-0.35mg/L之間變動(dòng),偶有受到生活污水的污染的風(fēng)險(xiǎn),但總體仍在水廠處理可控范圍之內(nèi)。 圖5 多水廠原水氨氮變化示例 因此,根據(jù)水源地水質(zhì)情況,以地表水Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)0.5mg/L建立氨氮突變水質(zhì)的預(yù)警和應(yīng)急調(diào)控。當(dāng)氨氮超過該值時(shí),應(yīng)調(diào)整工藝,保證出水水質(zhì)。 此指標(biāo)的檢測一般使用分光光度法,需要購置分光光度計(jì)和專用化學(xué)檢測藥劑,并由專業(yè)檢測人員進(jìn)行檢測。 06 高錳酸鹽指數(shù)(CODMn) 高錳酸鹽指數(shù)反映了水受有機(jī)物污染的程度。 水體中的耗氧有機(jī)物來源較多,排放量大,是一種普遍性的污染。耗氧有機(jī)物一般不具有毒性,且易為微生物所利用分解。 但這類有機(jī)物在氧化分解時(shí)會(huì)消耗水體中大量的溶解氧從而引起水質(zhì)的惡化,破壞水體功能;水中耗氧有機(jī)物的分解常常釋放出營養(yǎng)物質(zhì)——氮、磷、硫等,引起水體中藻類的大量繁殖,容易引起水體的富營養(yǎng)化。 圖6分別為原水和處理出水的高錳酸鹽指數(shù)情況。從數(shù)據(jù)看出,原水的CODMn一般在1-3mg/L之間,去除率為20%-65%。 圖6a 原水高錳酸鹽指數(shù)示例 圖6b 相應(yīng)去除率 雖然出水CODMn始終<3mg/L,符合國家生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)。但應(yīng)看到,水廠常規(guī)處理工藝對(duì)CODMn去除率有限,現(xiàn)有工藝很難滿足飲用水處理要求。 因此,此案例中CODMn應(yīng)作為水廠原水水質(zhì)突變的預(yù)警指標(biāo),預(yù)警值為小于3mg/L?!耙粡S一策”,供水企業(yè)需要根據(jù)歷史原水及出水水質(zhì)情況,評(píng)估原水水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)及現(xiàn)行工藝處理能力。 此指標(biāo)的檢測一般使用化學(xué)滴定法,所需購置的儀器和藥劑成本低,但需要專業(yè)檢測人員進(jìn)行操作。建議企業(yè)保持一定的監(jiān)測頻率。 07 總錳 錳易引發(fā)“黃水”問題,導(dǎo)致用戶投訴。水源為地表水的,總錳含量相對(duì)不高,但易出現(xiàn)季節(jié)性變化。地下水則相應(yīng)較高。 圖7為深圳歷史多水廠的原水和總錳去除率情況。 圖7a 原水總錳變化情況 圖7b 總錳去除率 從圖中看出,原水總錳含量一般都小于0.1mg/L,但也存在大于0.2mg/L的情況;錳去除率為40%-90%,出廠水含量一般小于0.02mg/L,低于飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)錳的要求(低于0.1mg/L)。 根據(jù)我司原水正常錳含量范圍,原水總錳預(yù)警值定為小于0.2mg/L?!耙粡S一策”,供水企業(yè)需要根據(jù)歷史原水及出水水質(zhì)情況,評(píng)估原水水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)及現(xiàn)行工藝處理能力。 此指標(biāo)的檢測可采用原子分光光度法或化學(xué)分光光度法,需購置對(duì)應(yīng)儀器和藥劑,對(duì)專業(yè)檢測人員的操作水平要求較高。 在線監(jiān)測儀器的檢出限值較高,需要進(jìn)行比對(duì)和儀器維護(hù)。建議企業(yè)保持一定的監(jiān)測頻率。 08 2-MIB(二甲基異茨醇)和土臭素(二甲基萘烷醇) MIB和土臭素是飲用水中的最為普遍的致嗅物質(zhì),是一種由地表水中藍(lán)藻(藍(lán)綠藻)和放線菌(細(xì)菌)產(chǎn)生的一種天然萜烯醇化合物。 在水中的溶解度不高,是微極性脂溶性化合物。 它們?cè)谑覝叵鲁拾霌]發(fā)性,在含量低時(shí)分別為霉味和土臭味,人的嗅覺對(duì)其極為敏感,嗅閾值僅為ng級(jí)別。 因此,2-MIB和土臭素經(jīng)常成為研究關(guān)注的對(duì)象。 研究表明,傳統(tǒng)的工藝對(duì)于2-MIB和土臭素的去除雖有部分效果,但并不理想(僅達(dá)到50%),還需依賴其他深度處理工藝。 研究顯示,人類嗅覺對(duì)土臭素感知濃度為30ng/L。 其檢測方法一般需要使用GC-MS儀器,所需儀器成本較高,對(duì)檢測操作人員的專業(yè)程度要求也較高。建議企業(yè)視能力范圍進(jìn)行外委檢測。 09 藻類 南方濕熱氣候,每年的4、5月和7、8月份都會(huì)發(fā)生水源藻類大量繁殖的情況。由于藻類爆發(fā)會(huì)引起一些問題: (1)部分藻類分解或腐爛時(shí)會(huì)產(chǎn)生異嗅物質(zhì),比如土臭素、二甲基異莰醇等; (2)藻類及其可溶性代謝產(chǎn)物是Ames試驗(yàn)氯化致突變前體物; (3)增加預(yù)氧化劑、混凝劑及消毒劑的投加量; (4)藻細(xì)胞密度過高,或某些具有聚集性能的藻類會(huì)引起濾池嚴(yán)重堵塞,嚴(yán)重影響水廠的供水能力。 引起濾池堵塞的藻類以硅藻為主,由于硅藻有堅(jiān)硬的外殼,不能被一般的氧化劑滅活和破壞,在濾池表面不斷積累后,形成一層厚厚的毯狀物覆蓋在濾池表面。導(dǎo)致濾池堵塞的硅藻一般沒有產(chǎn)毒素能力。 (5)微囊藻、魚腥藻等藍(lán)藻在腐爛或分解時(shí),會(huì)產(chǎn)生毒性很強(qiáng)的藻毒素。我國現(xiàn)行的飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,藻毒素含量不能超過10μg/L。北方地區(qū)季節(jié)性變化明顯。 藻類主要是通過增加水處理難度間接影響其它水質(zhì)指標(biāo),因此將其列入預(yù)警指標(biāo)。當(dāng)超過1×107個(gè)/L時(shí)易出現(xiàn)水質(zhì)問題,因此,預(yù)警指導(dǎo)值定為不大于1×107個(gè)/L。 深圳歷史原水藻類基本低于1×107個(gè)/L,如圖9所示。 圖9 原水藻類變化示例 10 橈足類浮游動(dòng)物 國內(nèi)外大量研究發(fā)現(xiàn)浮游動(dòng)物體表和體內(nèi)含有大量的細(xì)菌等病原體,由于其生命頑強(qiáng),且有游動(dòng)性,易穿過水處理工藝設(shè)施進(jìn)入城市管網(wǎng),對(duì)飲用水安全構(gòu)成了潛在威脅。 以劍水蚤為代表的橈足類浮游動(dòng)物具有堅(jiān)硬的甲殼,抗氧化性強(qiáng)。較大的劍水蚤肉眼可見,似白色肉蟲,其在飲用水中出現(xiàn),給用戶的感官印象非常差,而且劍水蚤類浮游動(dòng)物是血吸蟲等致病生物的中間宿主,是疾病傳播的途徑之一,會(huì)給飲用水安全帶來潛在威脅。 劍水蚤繁殖能力強(qiáng),游動(dòng)性大,容易穿透濾池進(jìn)入管網(wǎng);它還具有較強(qiáng)的抗氧化性,常規(guī)水處理的消毒工藝難以將其殺滅。 以往,以劍水蚤為代表的橈足類浮游動(dòng)物已在許多城市水源特別是水庫、湖泊類水源水中出現(xiàn)。 劍水蚤等在常規(guī)給水處理工藝過程還可能發(fā)生二次繁殖,使得出廠水的劍水蚤增加。主要原因可能有: (1)當(dāng)殘余劍水蚤流人沉淀池后,會(huì)隨形成的絮凝體沉淀下來,但在排泥周期較長情況下,污泥沉積區(qū)為沉降下來的劍水蚤提供了良好的生活場所,劍水蚤得以大量繁殖,并游動(dòng)到上部清水層,使沉淀池出水劍水蚤增加。 (2)在過濾過程中,劍水蚤由于其個(gè)體較大一般會(huì)被濾池截留,但濾料為截留的劍水蚤提供了良好的棲息場所,使劍水蚤得以增殖,增殖的蚤卵或幼蟲有堵塞濾池甚至穿透濾料可能,濾池反沖洗水廢水再次回流進(jìn)水處理系統(tǒng)中,也會(huì)使濾池中劍水蚤富集。 由于以劍水蚤為代表的橈足類浮游動(dòng)物的這種二次繁殖的能力,我們需要對(duì)水廠原水進(jìn)行充分的預(yù)防和監(jiān)控,一般認(rèn)為,當(dāng)發(fā)現(xiàn)橈足類(數(shù)量超過1000個(gè)/100L),應(yīng)啟動(dòng)預(yù)警機(jī)制,調(diào)整工藝應(yīng)對(duì)。 此指標(biāo)的檢測需要對(duì)取樣點(diǎn)進(jìn)行掛網(wǎng),肉眼檢測即可。且用戶敏感度高,因此建議企業(yè)保持較高監(jiān)測頻率。 - END - 來源:水務(wù)加 免責(zé)聲明 微信圖片及文章系網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載,僅供分享不作商業(yè)用途,版權(quán)歸原作者和原出處所有。如原版權(quán)所有者不同意轉(zhuǎn)載的,請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系我們(0755-21033425),我們會(huì)立即刪除,謝謝! ●往期推薦 ● ● 清時(shí)捷/城鎮(zhèn)供水過程控制與水質(zhì)工藝管理信息化方案 ● 清時(shí)捷|次氯酸鈉消毒工藝全過程監(jiān)控解決方案 長 按 關(guān) 注 清時(shí)捷公眾號(hào) 微信號(hào) : sinsche-com 聯(lián)系熱線:400-660-7869 |