專欄|“飲用水嗅味物質(zhì)來源解析和工藝控制專欄”搶先看
給水排水
工藝技術(shù)
供水管理
摘要:習(xí)近平總書記在二十大報(bào)告中明確提出,必須堅(jiān)持在發(fā)展中保障和改善民生,鼓勵(lì)共同奮斗創(chuàng)造美好生活,不斷實(shí)現(xiàn)人民對(duì)美好生活的向往。
專欄主編:
清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院副研究員 王小亻毛
清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院院長(zhǎng)/《給水排水》編委 劉書明
習(xí)近平總書記在二十大報(bào)告中明確提出,必須堅(jiān)持在發(fā)展中保障和改善民生,鼓勵(lì)共同奮斗創(chuàng)造美好生活,不斷實(shí)現(xiàn)人民對(duì)美好生活的向往。城鄉(xiāng)供水是基本民生保障工程,供水水質(zhì)在很大程度上影響老百姓的生活品質(zhì)。人們對(duì)高品質(zhì)供水是一種自然而然的需求,供水行業(yè)也在不斷努力提升供水品質(zhì)。
普通民眾對(duì)供水水質(zhì)的評(píng)價(jià)主要基于感官性狀指標(biāo),即高品質(zhì)的飲用水首先應(yīng)該是清澈透明、無色無味無臭的。但由于人為活動(dòng)或自然原因,一些水源水存在臭和味的問題。有臭和味的水一般認(rèn)為是不適合飲用的,甚至是不安全的。能使水致臭和味的物質(zhì)種類非常多,既包括無機(jī)物如硫化氫,也包括有機(jī)物如藻類等微生物代謝產(chǎn)物、人工合成化學(xué)品以及部分消毒副產(chǎn)物。這就要求供水行業(yè)從業(yè)者更多地了解臭和味,并科學(xué)合理地采用管理或技術(shù)的手段對(duì)臭和味加以控制和去除,從而提升供水水質(zhì)。供水水質(zhì)監(jiān)管部門也重點(diǎn)對(duì)供水的臭和味等感官指標(biāo)加強(qiáng)監(jiān)管。早在1954年,我國(guó)頒布的第一部生活飲用水技術(shù)法規(guī)——《自來水水質(zhì)暫行標(biāo)準(zhǔn)》就包含臭和味指標(biāo);《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749)在首次頒布和歷次修訂中始終將臭和味置于重要地位,并在2022年版中將2-甲基異崁醇(2-MIB)和土臭素列為強(qiáng)制性的擴(kuò)展指標(biāo)。
在我國(guó),嗅味物質(zhì)問題以由富營(yíng)養(yǎng)化所導(dǎo)致的藍(lán)藻等藻類季節(jié)性爆發(fā)直接或間接釋放致臭性代謝產(chǎn)物最為典型,而其中最為常見的嗅味物質(zhì)為2-MIB和土臭素。兩種嗅味物質(zhì)的嗅閾值很低,在4~15 ng/L。而我國(guó)部分湖庫水源水在嗅味物質(zhì)問題嚴(yán)重時(shí),2-MIB等的濃度可高達(dá)數(shù)百甚至上千ng/L,這給供水企業(yè)帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。雖然大多數(shù)給水廠都配置有粉末活性炭和高錳酸鉀投加等應(yīng)急性預(yù)處理設(shè)施,部分給水廠采用了臭氧-活性炭深度處理工藝,但在工程實(shí)踐中卻發(fā)現(xiàn)這些預(yù)處理或深度處理工藝并不總能經(jīng)濟(jì)有效地解決原水嗅味物質(zhì)超標(biāo)問題。這就要求高校、科研院所以及企業(yè)研發(fā)部門的科研工作者們重新審視和研究這些處理技術(shù)和工藝:對(duì)這些技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化,開發(fā)更高效實(shí)用的技術(shù)也勢(shì)在必行。
本專欄聚焦飲用水供水嗅味物質(zhì)(特別是2-MIB)問題,以供水水質(zhì)達(dá)標(biāo)為指引,內(nèi)容主要涵蓋嗅味物質(zhì)來源解析以及嗅味物質(zhì)去除技術(shù)和工藝兩部分。所有文章都來自國(guó)內(nèi)知名企業(yè)、科研院所和高校,既有綜述類文章,更有具體案例的研究報(bào)導(dǎo)。處理技術(shù)包括較傳統(tǒng)的粉末活性炭投加和臭氧-活性炭技術(shù),以及較新型的高級(jí)氧化技術(shù)。在專欄中精選這些技術(shù)并不是推薦哪一種具體技術(shù)或者排斥其他技術(shù),而是希望起到拋磚引玉的作用,引發(fā)讀者從原理角度和技術(shù)層面進(jìn)行更多思考,以此促進(jìn)水處理嗅味物質(zhì)去除技術(shù)的更廣泛研究以及實(shí)際推廣應(yīng)用。實(shí)際上,某種技術(shù)的適用性在很大程度上取決于原水水質(zhì)、氣候因素以及已有水處理工藝流程等各種影響因素。
飲用水原水和供水嗅味物質(zhì)問題在世界范圍內(nèi)都是一個(gè)由來已久的問題,也會(huì)是一個(gè)長(zhǎng)期存在的問題,我國(guó)也不例外。嗅味物質(zhì)等感官指標(biāo)超標(biāo)問題會(huì)嚴(yán)重影響民眾對(duì)飲用水水質(zhì)的認(rèn)可和對(duì)供水企業(yè)的信心。受多種因素所限,本專欄涉及的方面較為有限,例如未能涵蓋水源地保護(hù)、水源水質(zhì)原位提升、輸配水系統(tǒng)嗅味物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化、末端處理等飲用水“取輸凈配”全過程。略有遺憾,也敬請(qǐng)各位專家讀者批評(píng)指正!
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博士,研究員。主要研究方向?yàn)轱嬘盟蛷U水中有害污染物的識(shí)別和控制。
題目:我國(guó)飲用水主要致嗅物及其控制策略
作者:王春苗、蘇命、王齊、于建偉、楊敏
作者單位:中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心 工業(yè)廢水無害化與資源化國(guó)家工程研究中心、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)
摘要:現(xiàn)行《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749-2022)加強(qiáng)了對(duì)嗅味物質(zhì)的關(guān)注,將2-甲基異莰醇(2-MIB)、土臭素(Geosmin)兩種藻源致嗅物列為強(qiáng)制管控對(duì)象,并將二甲基二硫醚和二甲基三硫醚列入標(biāo)準(zhǔn)附錄。人類對(duì)嗅味非常敏感,一些致嗅物含量達(dá)到10 ng/L水平時(shí)就會(huì)導(dǎo)致飲用水產(chǎn)生異味,而且水廠常規(guī)工藝對(duì)于多數(shù)致嗅物都無去除效果。新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施給供水行業(yè)帶來巨大挑戰(zhàn),供水企業(yè)亟需提升嗅味管控能力。“十一五”開始我國(guó)針對(duì)飲用水嗅味問題開展了系統(tǒng)的研究。研究結(jié)果表明,我國(guó)飲用水嗅味污染比較普遍,主要嗅味類型為由2-MIB主導(dǎo)的土霉味和由硫醚主導(dǎo)的腥臭味,局部還存在由環(huán)狀縮醛類物質(zhì)等主導(dǎo)的化學(xué)品味。不同致嗅物適用的控制技術(shù)也不同。系統(tǒng)總結(jié)了我國(guó)飲用水的嗅味特征與主要嗅味物質(zhì),并概括性地介紹了針對(duì)2-MIB的水源調(diào)控技術(shù)及針對(duì)不同致嗅物的水廠分類凈化技術(shù),旨在為供水行業(yè)應(yīng)對(duì)飲用水嗅味問題提供參考和借鑒。
關(guān)鍵詞:飲用水;嗅味;水源調(diào)控;水廠控制
引用本文:王春苗,蘇命,王齊,等. 我國(guó)飲用水主要致嗅物及其控制策略[J]. 給水排水,2024,50(11):32-39.
教授,博士生導(dǎo)師。主要研究方向?yàn)樗{(lán)藻水華與飲用水安全、智慧水質(zhì)、水質(zhì)儀器/設(shè)備開發(fā)等。
題目:給水廠不同處理工藝對(duì)2-MIB去除效果及影響因素分析
作者:李丹杰、黎雷
作者單位:同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院
摘要:2-甲基異莰醇(2-MIB)是造成水質(zhì)嗅味的關(guān)鍵物質(zhì)之一。自然條件下,其主要來自于藻類等微生物的細(xì)胞合成和釋放,因此2-MIB在空間上可分為胞外和胞內(nèi)兩部分;另外,2-MIB會(huì)與水中溶解性有機(jī)物(DOM)因?yàn)榉肿娱g作用力相互結(jié)合,因此又可分為游離態(tài)和結(jié)合態(tài)。上述不同賦存形態(tài)對(duì)水廠去除效果產(chǎn)生不同影響:預(yù)處理(預(yù)氧化、活性炭吸附等)可去除部分胞外2-MIB,但預(yù)氧化易造成藻細(xì)胞的破裂和胞內(nèi)2-MIB的釋放;常規(guī)處理(混凝、沉淀、過濾)對(duì)藻細(xì)胞及胞內(nèi)2-MIB具有理想去除效果,但對(duì)胞外2-MIB的去除有限。深度處理(如納濾、高級(jí)氧化等)能夠有效攔截或降解2-MIB,特別是納濾工藝,對(duì)結(jié)合態(tài)2-MIB具有更好的攔截效果(因?yàn)榻Y(jié)合后分子變大),但是投資和運(yùn)行成本較高。在實(shí)際水處理過程中,應(yīng)根據(jù)水源水質(zhì)及2-MIB的賦存形態(tài),合理采用組合處理技術(shù),提高水廠對(duì)2-MIB的去除效果。
關(guān)鍵詞:飲用水處理廠;2-甲基異莰醇;溶解性有機(jī)質(zhì)
引用本文:李丹杰,黎雷. 給水廠不同處理工藝對(duì)2-MIB去除效果及影響因素分析[J]. 給水排水,2024,50(11):40-47,55.
博士后,主要研究方向?yàn)榻o水處理膜分離技術(shù)與污染控制、嗅味物質(zhì)源解析、高級(jí)氧化技術(shù)。
題目:南方湖庫型原水典型嗅味物質(zhì)的臭氧/雙氧水工藝去除特性研究
作者:沈萬峰、陳琳、郭世柏、魏恒、王昱锜、郭馭、王小亻毛、劉書明
作者單位:寧波市水務(wù)環(huán)境集團(tuán)有限公司、清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院
摘要:以寧波某地實(shí)際原水為進(jìn)水,對(duì)臭氧/雙氧水(O3/H2O2)高級(jí)氧化技術(shù)去除原水中典型嗅味物質(zhì)—2-甲基異莰醇(2-MIB)的必要性和可行性進(jìn)行了中試研究。采用對(duì)氯苯甲酸作為2-MIB的替代化合物(·OH探針)。運(yùn)行參數(shù)包括O3投加量、H2O2/O3投加比、pH和反應(yīng)時(shí)間等。結(jié)果表明,相比于僅臭氧投加條件,H2O2的催化作用能明顯提高反應(yīng)速率與去除率。在>50 ng/L的較高濃度2-MIB的進(jìn)水條件下,為達(dá)到出水要求(<10 ng/L),需采用O3/H2O2高級(jí)氧化工藝代替僅臭氧氧化,且適宜的H2O2/O3投加比在20%左右。同時(shí),適當(dāng)提升原水pH也能優(yōu)化處理效果,在一定程度上減少臭氧投加量。另外,在原水堿度、NOM不高且進(jìn)水2-MIB濃度較低的情況下,僅通過臭氧氧化也可能實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)要求。通過運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化,O3/H2O2工藝可穩(wěn)定、高效地去除嗅味物質(zhì),6 min反應(yīng)時(shí)間即可滿足對(duì)2-MIB的去除要求。
關(guān)鍵詞:沈萬峰,陳琳,郭世柏,等. 南方湖庫型原水典型嗅味物質(zhì)的臭氧/雙氧水工藝去除特性研究[J]. 給水排水,2024,50(11):48-55.
引用本文:沈萬峰,陳琳,郭世柏,等. 南方湖庫型原水典型嗅味物質(zhì)的臭氧/雙氧水工藝去除特性研究[J]. 給水排水,2024,50(11):48-55.
環(huán)境工程碩士,正高級(jí)工程師。主要研究方向?yàn)槭姓o排水工藝及水環(huán)境生態(tài)修復(fù)。
題目:給水廠常規(guī)工藝嗅味應(yīng)對(duì)措施試驗(yàn)研究
作者:沈中明、周艷春、萬春、馮志、趙銀秀、胡小琴、涂茜、張凱
作者單位:武漢市給排水工程設(shè)計(jì)院有限公司、
武漢市水務(wù)集團(tuán)有限公司
摘要:通過中試及生產(chǎn)性追蹤監(jiān)測(cè),研究以預(yù)處理+絮凝沉淀池+砂濾池為主的常規(guī)處理工藝對(duì)以2-MIB為主的嗅味物質(zhì)的有效應(yīng)對(duì)措施。研究結(jié)果表明,在常規(guī)處理工藝基礎(chǔ)上投加預(yù)臭氧對(duì)2-MIB的去除效率較單獨(dú)投加粉末活性炭或與粉末活性炭聯(lián)用均較高,投加預(yù)臭氧是有效的預(yù)處理措施。粉末活性炭或高錳酸鉀對(duì)2-MIB有一定的去除率,但去除效果不及臭氧。粉末活性炭與臭氧、高錳酸鉀等氧化劑聯(lián)用,應(yīng)確保一定的水力停留時(shí)間間隔,否則會(huì)削弱藥劑聯(lián)用效果。
關(guān)鍵詞:常規(guī)工藝;嗅味應(yīng)對(duì);預(yù)臭氧;粉末活性炭;高錳酸鉀;GSM;2-MIB
引用本文:沈中明,周艷春,萬春,等. 給水廠常規(guī)工藝嗅味應(yīng)對(duì)措施試驗(yàn)研究[J]. 給水排水,2024,50(11):56-61,76.
博士,高級(jí)工程師。主要研究方向?yàn)樗廴究刂婆c生態(tài)修復(fù)。
題目:平原水庫典型嗅味污染物主要來源分析
作者:李鑫斐、韓宏大、趙林、韓正雙
作者單位:天津大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院、天津市自來水集團(tuán)有限公司、天津水務(wù)集團(tuán)有限公司、天津市公用事業(yè)設(shè)計(jì)研究所
摘要:藍(lán)藻與放線菌均能產(chǎn)生2-甲基異莰醇(2-MIB)、土臭素(GSM),但已有研究往往只聚焦產(chǎn)嗅藍(lán)藻或者放線菌,探究嗅味污染主要來源的研究匱乏,而這對(duì)平原水庫嗅味污染防治至關(guān)重要。針對(duì)此現(xiàn)狀,以天津市兩座平原水庫為研究對(duì)象,對(duì)水體與底泥進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)。兩座水庫主要嗅味物質(zhì)均為2-MIB,水庫底泥中放線菌門微生物相對(duì)豐度在夏季均會(huì)上升,在八月達(dá)到最高。但是BR水庫溶解態(tài)2-MIB在爆發(fā)期間占比會(huì)顯著降低至20%左右,且2-MIB濃度與顫藻屬呈極顯著相關(guān)(P<0.01);而WQ水庫在嗅味濃度達(dá)到高峰時(shí),溶解態(tài)2-MIB占比仍為90%左右,且2-MIB濃度與產(chǎn)嗅藻相關(guān)性不顯著。因此推斷,BR水庫嗅味污染爆發(fā)的主要原因是顫藻的增殖,而WQ水庫受產(chǎn)嗅藍(lán)藻的影響較小,放線菌是嗅味污染的主要來源。比較兩座水庫水質(zhì)和地形發(fā)現(xiàn),主要嗅味來源不同可能是因?yàn)閃Q水庫平均水深為7 m,而BR水庫平均水深為4.6 m,水深淺更利于中下層產(chǎn)嗅藻光照的吸收;WQ水庫總磷(TP)平均值為0.01 mg/L,而BR水庫TP平均值為0.04 mg/L,可為藻類生長(zhǎng)提供更多營(yíng)養(yǎng)鹽。結(jié)果表明同地區(qū)的平原水庫嗅味主要來源可能不同,可通過溶解態(tài)嗅味物質(zhì)占比、嗅味濃度與產(chǎn)嗅藻相關(guān)性進(jìn)行分析。
關(guān)鍵詞:水庫;嗅味物質(zhì);2-MIB;GSM;顫藻
引用本文:李鑫斐,韓宏大,趙林,等. 平原水庫典型嗅味污染物主要來源分析[J]. 給水排水,2024,50(11):62-69.
碩士,高級(jí)工程師。主要研究方向?yàn)楣┧a(chǎn)運(yùn)營(yíng)、水處理技術(shù)。
題目:PAC強(qiáng)化飲用水常規(guī)工藝去除2-MIB的優(yōu)化及應(yīng)用
作者:劉岳峰、邵志昌、李土雄、潘博倫、李抄、劉葉芳、劉麗君
作者單位:深圳市深水寶安水務(wù)集團(tuán)有限公司、深圳市環(huán)境水務(wù)集團(tuán)有限公司
摘要:《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749-2022)中將2-甲基異莰醇(2-MIB)調(diào)整為水質(zhì)擴(kuò)展指標(biāo),限值為10 ng/L,并于2023年4月1日正式實(shí)施。為確保出水水質(zhì)滿足新國(guó)標(biāo)要求,S水廠開展了去除2-MIB的生產(chǎn)試驗(yàn)。試驗(yàn)表明,常規(guī)工藝水廠通過強(qiáng)化生物作用可削減12~15 ng/L的2-MIB,但原水2-MIB大于25 ng/L時(shí),需投加粉末活性炭強(qiáng)化去除2-MIB。恒溫吸附試驗(yàn)結(jié)果表明,同時(shí)滿足碘值≥950 mg/g和亞甲基藍(lán)值≥190 mg/g的粉末活性炭對(duì)2-MIB吸附效果明顯;粉末活性炭吸附效率隨著一次性投加量的增加而降低,在總投加量50、40和30 mg/L時(shí),多點(diǎn)投加方式相比于原水單點(diǎn)投加能分別提升18.4%、15.3%和39.6%;為解決多點(diǎn)投加特別是濾前投加對(duì)濁度的影響,應(yīng)選擇粒徑集中在200~400目的粉末活性炭,且粒徑小于400目的比例應(yīng)小于5%。
關(guān)鍵詞:2-甲基異莰醇;粉末活性炭;飲用水;應(yīng)急處理
引用本文:劉岳峰,邵志昌,李土雄,等. PAC強(qiáng)化飲用水常規(guī)工藝去除2-MIB的優(yōu)化及應(yīng)用[J]. 給水排水,2024,50(11):70-76.