aoc在给水管网中的变化规律和控制标准研究(1)

AOCAOC 在给水管网中的变化规律和控制标在给水管网中的变化规律和控制标 准研究准研究(1)(1) 摘要：本文主要讨论了生物可同化有机碳（AOC）在给 水管网中的变化规律模型，在分析某市典型水厂给水管网 中 AOC 含量特点和水质特点后提出了我国给水管网中 AOC 控制浓度的建议值，以保证管网水的生物稳定性，控制细 菌在管网中的繁殖。 关键词：AOC 控制标准变化规律氯胺 AOC（AssimilableOrganicCarbon，生物可同化有机碳） 是指饮用水中有机物能被细菌同化成生物体的部分，它是 衡量饮用水生物稳定性也即细菌在饮用水中生长潜力的水 质参数。在详细分析某市 5 个典型水厂管网水中 AOC 的变 化特性基础上，结合氯和氯胺对 AOC 的影响和细菌对有机 营养基质的的利用，初步建立 AOC 在给水管网中变化规律 的一般模型。模型的建立将有助于理解 AOC 变化的普遍规 律，并根据各地的具体情况分析其管网中 AOC 的变化特点， 从而采取相应的对策。 根据前面的分析，在水厂加氯后水中 AOC 的变化主要 受氯氧化作用和细菌分解作用的影响。因此加氯后清水池 或管网中（如果在二泵站加氯则只对管网点而言）任一点 水中 AOC 的浓度可由公式表示。 AOC=AOCOAOCCl-AOCB 式中 AOC：加氯后管网中任意一点水中 AOC 的实际浓 度； AOCO：加氯前水中 AOC 的实际浓度； AOCCl：加氯后由于氯氧化引起的 AOC 增加的浓度； AOCB：由于细菌利用使 AOC 降低的浓度。 式表明加氯后管网中任一点水中 AOC 的浓度等于加氯 前水样中 AOC 的浓度与加氯后氯氧化作用使 AOC 浓度增加 部分之和再减去细菌对 AOC 利用引起的浓度下降部分。由 于目前还缺少精确的数学模型来描述氯氧化和管网中细菌 利用对水中 AOC 影响，因此建立定性化的概念模型来描述 这种变化，以便更深入理解 AOC 在管网中的变化规律。根 据氯和氯胺对 AOC 的影响特点不同，模型分成两个基本类 型：氯消毒型和氯胺消毒型。 一、AOC 在给水管网中的变化模型 1.氯消毒型 图 1 为氯消毒型水厂其管网水中 AOC 的变化趋势图。A 线表示水处理厂加氯前水中 AOC 的本底浓度，此值为定值； B 线表示由于水厂加氯引起 AOC 增加量的变化，由于氯与有 机物反应生成 AOC 较快，在 20时 30min 可以达到最大， 因此 B 线在较短时间达到最大，然后不再变化。如果水厂 在清水池进水口加氯，则 B 线中 AOC 增加的过程随清水池 停留时间的长短和流态的不同而可能完全发生在厂内或离 厂较近的管网区。C 线为细菌利用引起的 AOC 减少量的变化， 离水厂越远，减少越多；D 线是出厂水 AOC 实际浓度的变化 趋势，是上述三条线总和的结果，即出厂水加氯前的 AOC 值加上氯氧化后增加值再减去细菌的消耗值。D 线的峰点为 出厂水 AOC 在管网中达到最大浓度的位置，在峰点前 AOC 增加，在峰点后 AOC 减少。也即一般情况下管网水中 AOC 先增加后减少的现象。 根据不同的情况峰点位置有所区别：如果加氯后水在 厂内有足够的停留时间，峰点就在厂内，管网中 AOC 将一 直下降，如水厂 1 春秋季的情况；如果加氯后在水厂停留 时间不够，氯氧化的 AOC 未完全生成，则峰点在管网中； 如果用水量大，管网水流速快，如夏季用水高峰，峰点将 向远离水厂的方向移动；如果用水量小，管网水流速慢， 峰点将向近水厂方向移动。从抑制细菌生长而言，峰点离 水厂越远越有利，能使峰点前的管网水中 AOC 含量相对较 少，减少细菌生长的营养物。 水温对 AOC 的变化也有一定的影响，因为温度的变化 影响细菌的活性和氯氧化速度，对前者的影响是主要的。 在冬季水温较低时氯消毒型管网水 AOC 变化由图 1 基本型 变成图 2 的低温型。由于细菌活性受到很大程度的抑制， 对 AOC 的消耗较少，而氯氧化速度相应降低，因此使峰点 向远离厂区方向移动，甚至在管网中没有峰点出现，使管 网中 AOC 持续上升，如本研究中三个地表水源水厂冬季管 网中 AOC 的变化。 2.氯胺消毒型 图 3 为氯胺消毒型水厂其管网水中 AOC 的变化趋势图。 各条线意义同图 1，只是氯变成氯胺。由于氯胺与有机物反 应生成 AOC 较慢，因此 B 线达到最大值时间要长，然后不 再变化。如果整个管网的水力停留时间不能满足氯胺氧化 的要求，则 B 线可能不会有平台，呈持续上升趋势。与氯 消毒型相比，在相同条件下 D 线的峰点向远离水厂方向移 动。在小型给水管网或大型给水管网的用水高峰期，由于 水力停留时间短，管网中最长的管线也可能不出现氯胺消 毒型的峰点，管网末梢处于峰点与水厂之间的位置。因此 氯胺消毒对控制 AOC 的生成和细菌生长有利。 在温度较低的季节氯胺消毒型管网水 AOC 变化趋势线 与图 2 类似，只是氯胺氧化引起 AOC 的变化更慢，使管网 中 AOC 的变化曲线 D 更趋平缓，对控制细菌的生长更有利。 概而言之，在低温条件下管网中细菌生长受到水温低、营 养少的不利影响，如果冬季水源不受意外污染，管网水中 冬季的细菌学危害相对较小。夏季则是应该重点注意的季 节，好在夏季水温高能使水处理工艺对 AOC 的去除效率提 高，使加氯胺前 AOC 浓度相对降低，也降低了细菌的过度 繁殖。 二、饮用水中 AOC 控制标准的探讨 1.饮用水中 AOC 现状分析 某市的 5 个典型自来水厂的水源水质、处理工艺和出 厂水、管网水水质在国内颇有代表性，分析其水质特点可 以为提出国内饮用水 AOC44 的控制标准提供参考。 饮用水中 AOC 的现状分析 5 个水厂出厂水、管网水和管网末梢水中 AOC 在不同季 节中浓度如表 1 所示。每个水厂所有水样 AOC 浓度分布情 况见表 2。三个地表水源水厂中，水厂 1AOC 最低为 97mg/L，最高为 285mg/L，低于 200mg/L 的水样占其总水样 的 80%，低于 100mg/L 的水样约占 7%，是三个地表水源水 厂中 AOC 平均浓度最低的水厂，也是包括地下水源水厂在 内的 5 个水厂中 AOC 浓度最低的水厂。水厂 2 最低为 121mg/L，最高为 313mg/L，所有水样中低于 200mg/L 占 40%， 没有低于 100mg/L 的水样，其总体 AOC 浓度水平居中游。 水厂 3AOC 最低为 111mg/L，最高为 293mg/