專欄|“飲用水嗅味物質來源解析和工藝控制專欄”搶先看
給水排水
工藝技術
供水管理
摘要:習近平總書記在二十大報告中明確提出,必須堅持在發(fā)展中保障和改善民生,鼓勵共同奮斗創(chuàng)造美好生活,不斷實現(xiàn)人民對美好生活的向往。
專欄主編:
清華大學環(huán)境學院副研究員 王小亻毛
清華大學環(huán)境學院院長/《給水排水》編委 劉書明
習近平總書記在二十大報告中明確提出,必須堅持在發(fā)展中保障和改善民生,鼓勵共同奮斗創(chuàng)造美好生活,不斷實現(xiàn)人民對美好生活的向往。城鄉(xiāng)供水是基本民生保障工程,供水水質在很大程度上影響老百姓的生活品質。人們對高品質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。
普通民眾對供水水質的評價主要基于感官性狀指標,即高品質的飲用水首先應該是清澈透明、無色無味無臭的。但由于人為活動或自然原因,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種類非常多,既包括無機物如硫化氫,也包括有機物如藻類等微生物代謝產物、人工合成化學品以及部分消毒副產物。這就要求供水行業(yè)從業(yè)者更多地了解臭和味,并科學合理地采用管理或技術的手段對臭和味加以控制和去除,從而提升供水水質。供水水質監(jiān)管部門也重點對供水的臭和味等感官指標加強監(jiān)管。早在1954年,我國頒布的第一部生活飲用水技術法規(guī)——《自來水水質暫行標準》就包含臭和味指標;《生活飲用水衛(wèi)生標準》(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)和土臭素列為強制性的擴展指標。
在我國,嗅味物質問題以由富營養(yǎng)化所導致的藍藻等藻類季節(jié)性爆發(fā)直接或間接釋放致臭性代謝產物最為典型,而其中最為常見的嗅味物質為2-MIB和土臭素。兩種嗅味物質的嗅閾值很低,在4~15 ng/L。而我國部分湖庫水源水在嗅味物質問題嚴重時,2-MIB等的濃度可高達數(shù)百甚至上千ng/L,這給供水企業(yè)帶來了嚴峻的挑戰(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急性預處理設施,部分給水廠采用了臭氧-活性炭深度處理工藝,但在工程實踐中卻發(fā)現(xiàn)這些預處理或深度處理工藝并不總能經濟有效地解決原水嗅味物質超標問題。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和工藝:對這些技術進行優(yōu)化,開發(fā)更高效實用的技術也勢在必行。
本專欄聚焦飲用水供水嗅味物質(特別是2-MIB)問題,以供水水質達標為指引,內容主要涵蓋嗅味物質來源解析以及嗅味物質去除技術和工藝兩部分。所有文章都來自國內知名企業(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導。處理技術包括較傳統(tǒng)的粉末活性炭投加和臭氧-活性炭技術,以及較新型的高級氧化技術。在專欄中精選這些技術并不是推薦哪一種具體技術或者排斥其他技術,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層面進行更多思考,以此促進水處理嗅味物質去除技術的更廣泛研究以及實際推廣應用。實際上,某種技術的適用性在很大程度上取決于原水水質、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問題在世界范圍內都是一個由來已久的問題,也會是一個長期存在的問題,我國也不例外。嗅味物質等感官指標超標問題會嚴重影響民眾對飲用水水質的認可和對供水企業(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、水源水質原位提升、輸配水系統(tǒng)嗅味物質遷移轉化、末端處理等飲用水“取輸凈配”全過程。略有遺憾,也敬請各位專家讀者批評指正!
博士,研究員。主要研究方向為飲用水和廢水中有害污染物的識別和控制。
題目:我國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:中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心 工業(yè)廢水無害化與資源化國家工程研究中心、中國科學院大學
摘要:現(xiàn)行《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB 5749-2022)加強了對嗅味物質的關注,將2-甲基異莰醇(2-MIB)、土臭素(Geosmin)兩種藻源致嗅物列為強制管控對象,并將二甲基二硫醚和二甲基三硫醚列入標準附錄。人類對嗅味非常敏感,一些致嗅物含量達到10 ng/L水平時就會導致飲用水產生異味,而且水廠常規(guī)工藝對于多數(shù)致嗅物都無去除效果。新標準的實施給供水行業(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”開始我國針對飲用水嗅味問題開展了系統(tǒng)的研究。研究結果表明,我國飲用水嗅味污染比較普遍,主要嗅味類型為由2-MIB主導的土霉味和由硫醚主導的腥臭味,局部還存在由環(huán)狀縮醛類物質等主導的化學品味。不同致嗅物適用的控制技術也不同。系統(tǒng)總結了我國飲用水的嗅味特征與主要嗅味物質,并概括性地介紹了針對2-MIB的水源調控技術及針對不同致嗅物的水廠分類凈化技術,旨在為供水行業(yè)應對飲用水嗅味問題提供參考和借鑒。
關鍵詞:飲用水;嗅味;水源調控;水廠控制
引用本文:王春苗,蘇命,王齊,等. 我國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,博士生導師。主要研究方向為藍藻水華與飲用水安全、智慧水質、水質儀器/設備開發(fā)等。
題目:給水廠不同處理工藝對2-MIB去除效果及影響因素分析
作者:李丹杰、黎雷
作者單位:同濟大學環(huán)境科學與工程學院
摘要:2-甲基異莰醇(2-MIB)是造成水質嗅味的關鍵物質之一。自然條件下,其主要來自于藻類等微生物的細胞合成和釋放,因此2-MIB在空間上可分為胞外和胞內兩部分;另外,2-MIB會與水中溶解性有機物(DOM)因為分子間作用力相互結合,因此又可分為游離態(tài)和結合態(tài)。上述不同賦存形態(tài)對水廠去除效果產生不同影響:預處理(預氧化、活性炭吸附等)可去除部分胞外2-MIB,但預氧化易造成藻細胞的破裂和胞內2-MIB的釋放;常規(guī)處理(混凝、沉淀、過濾)對藻細胞及胞內2-MIB具有理想去除效果,但對胞外2-MIB的去除有限。深度處理(如納濾、高級氧化等)能夠有效攔截或降解2-MIB,特別是納濾工藝,對結合態(tài)2-MIB具有更好的攔截效果(因為結合后分子變大),但是投資和運行成本較高。在實際水處理過程中,應根據(jù)水源水質及2-MIB的賦存形態(tài),合理采用組合處理技術,提高水廠對2-MIB的去除效果。
關鍵詞:飲用水處理廠;2-甲基異莰醇;溶解性有機質
引用本文:李丹杰,黎雷. 給水廠不同處理工藝對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,主要研究方向為給水處理膜分離技術與污染控制、嗅味物質源解析、高級氧化技術。
題目:南方湖庫型原水典型嗅味物質的臭氧/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:寧波市水務環(huán)境集團有限公司、清華大學環(huán)境學院
摘要:以寧波某地實際原水為進水,對臭氧/雙氧水(O3/H2O2)高級氧化技術去除原水中典型嗅味物質—2-甲基異莰醇(2-MIB)的必要性和可行性進行了中試研究。采用對氯苯甲酸作為2-MIB的替代化合物(·OH探針)。運行參數(shù)包括O3投加量、H2O2/O3投加比、pH和反應時間等。結果表明,相比于僅臭氧投加條件,H2O2的催化作用能明顯提高反應速率與去除率。在>50 ng/L的較高濃度2-MIB的進水條件下,為達到出水要求(<10 ng/L),需采用O3/H2O2高級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,適當提升原水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不高且進水2-MIB濃度較低的情況下,僅通過臭氧氧化也可能實現(xiàn)達標要求。通過運行參數(shù)的優(yōu)化,O3/H2O2工藝可穩(wěn)定、高效地去除嗅味物質,6 min反應時間即可滿足對2-MIB的去除要求。
關鍵詞:沈萬峰,陳琳,郭世柏,等. 南方湖庫型原水典型嗅味物質的臭氧/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,正高級工程師。主要研究方向為市政給排水工藝及水環(huán)境生態(tài)修復。
題目:給水廠常規(guī)工藝嗅味應對措施試驗研究
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計院有限公司、
武漢市水務集團有限公司
摘要:通過中試及生產性追蹤監(jiān)測,研究以預處理+絮凝沉淀池+砂濾池為主的常規(guī)處理工藝對以2-MIB為主的嗅味物質的有效應對措施。研究結果表明,在常規(guī)處理工藝基礎上投加預臭氧對2-MIB的去除效率較單獨投加粉末活性炭或與粉末活性炭聯(lián)用均較高,投加預臭氧是有效的預處理措施。粉末活性炭或高錳酸鉀對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,應確保一定的水力停留時間間隔,否則會削弱藥劑聯(lián)用效果。
關鍵詞:常規(guī)工藝;嗅味應對;預臭氧;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)工藝嗅味應對措施試驗研究[J]. 給水排水,2024,50(11):56-61,76.
博士,高級工程師。主要研究方向為水污染控制與生態(tài)修復。
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:天津大學環(huán)境科學與工程學院、天津市自來水集團有限公司、天津水務集團有限公司、天津市公用事業(yè)設計研究所
摘要:藍藻與放線菌均能產生2-甲基異莰醇(2-MIB)、土臭素(GSM),但已有研究往往只聚焦產嗅藍藻或者放線菌,探究嗅味污染主要來源的研究匱乏,而這對平原水庫嗅味污染防治至關重要。針對此現(xiàn)狀,以天津市兩座平原水庫為研究對象,對水體與底泥進行連續(xù)監(jiān)測。兩座水庫主要嗅味物質均為2-MIB,水庫底泥中放線菌門微生物相對豐度在夏季均會上升,在八月達到最高。但是BR水庫溶解態(tài)2-MIB在爆發(fā)期間占比會顯著降低至20%左右,且2-MIB濃度與顫藻屬呈極顯著相關(P<0.01);而WQ水庫在嗅味濃度達到高峰時,溶解態(tài)2-MIB占比仍為90%左右,且2-MIB濃度與產嗅藻相關性不顯著。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水庫受產嗅藍藻的影響較小,放線菌是嗅味污染的主要來源。比較兩座水庫水質和地形發(fā)現(xiàn),主要嗅味來源不同可能是因為WQ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,可為藻類生長提供更多營養(yǎng)鹽。結果表明同地區(qū)的平原水庫嗅味主要來源可能不同,可通過溶解態(tài)嗅味物質占比、嗅味濃度與產嗅藻相關性進行分析。
關鍵詞:水庫;嗅味物質;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,高級工程師。主要研究方向為供水生產運營、水處理技術。
題目:PAC強化飲用水常規(guī)工藝去除2-MIB的優(yōu)化及應用
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集團有限公司、深圳市環(huán)境水務集團有限公司
摘要:《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB 5749-2022)中將2-甲基異莰醇(2-MIB)調整為水質擴展指標,限值為10 ng/L,并于2023年4月1日正式實施。為確保出水水質滿足新國標要求,S水廠開展了去除2-MIB的生產試驗。試驗表明,常規(guī)工藝水廠通過強化生物作用可削減12~15 ng/L的2-MIB,但原水2-MIB大于25 ng/L時,需投加粉末活性炭強化去除2-MIB。恒溫吸附試驗結果表明,同時滿足碘值≥950 mg/g和亞甲基藍值≥190 mg/g的粉末活性炭對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,多點投加方式相比于原水單點投加能分別提升18.4%、15.3%和39.6%;為解決多點投加特別是濾前投加對濁度的影響,應選擇粒徑集中在200~400目的粉末活性炭,且粒徑小于400目的比例應小于5%。
關鍵詞:2-甲基異莰醇;粉末活性炭;飲用水;應急處理
引用本文:劉岳峰,邵志昌,李土雄,等. PAC強化飲用水常規(guī)工藝去除2-MIB的優(yōu)化及應用[J]. 給水排水,2024,50(11):70-76.