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应对新冠病毒疫情的供水水质精准控制经验

字体: 放大字体  缩小字体 发布日期:2020-06-19  来源:净水技术  浏览次数:303

2019年末,武汉爆发的新型冠状病毒引发的肺炎疫情由新命名的2019-nCoV冠状病毒所致。据《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案》(试行第五版)中明确,冠状病毒对紫外线和热敏感,56 ℃下持续30 min、乙醚、75%乙醇、含氯消毒剂、过氧乙酸和氯仿等脂溶剂均可有效灭活病毒,但氯已定不能有效灭活病毒。针对冠状病毒的特征及为了今后更好地应对诸如此类的突发情况,建议供水行业提倡多水源供水格局,源头上减少风险;厂内精准加氯;严控滤后水浊度、出厂余氯,保障消毒效果;加密关注管网末梢水质情况,确保百姓饮水安全。

01

多水源供水提升应对原水污染能力

城市供水是城市资源供给的重要组成部分,杭州萧山水司水源均取自钱塘江。 钱塘江不仅是生活饮用水水源,还接纳了大量工业废水和城镇农村污水,部分河段和支流污染严重,导致沿线城镇供水水质安全面临很大压力。

近年来,萧山原水多次发生污染或疑似风险事件,如2011年“杭州新安江苯酚污染事件”、2017年“浦阳江诸暨段化工桶掉江事件”、2018年“钱塘江 为了提升应对突发水源污染的能力,目前萧山以千岛湖水作为第二水源。原水水质异味事件”,以及2020年“新型冠状病毒引发肺炎疫情”等均造成了不同程度的社会影响。千岛湖江南线工程将于2022年6月竣工,标志着萧山供水格局从以钱塘江为主的单一水源供应,转变为千岛湖、钱塘江等多水源供水格局(净水技术 | 千岛湖配供水工程正式通水! )。

02

根据原水水质合理选择消毒方式

原水氨氮、高锰酸盐指数对消毒方式的选择有较大影响,一般原水氨氮大于0.5 mg/L时选择化合氯消毒,因为考虑到折点加氯现象,理论上达到折点加氯点时,反应完全的氯投加量与氨氮含量的质量比应为(3×71)∶(2×14)=7.6∶1。

由于存在起始需氯量消耗及其他副反应, 实际折点对应的加氯量将会后移,过折点后,基本没有消耗氯的杂质,出现游离氯,进入线性加氯阶段,加氯量和氨氮比往往达到9∶1~10∶1,如采用游离氯消毒方式,加氯量将会很高,造成浪费。当原水高锰酸盐指数较高时,如大于3 mg/L时,表明水中微量有机物较多,尤其是夏季水温较高时,建议采用化合氯消毒,以降低消毒副产物偏高或超标风险,根据2019年至今的运行经验,三江口氨氮平均值为0.20 mg/L,最大为0.34 mg/L,高锰酸盐指数平均为2.04 mg/L,最大为3.05 mg/L,因此厂内采用游离氯消毒,并严格设定出厂水余氯内控指标。

相关水厂出厂水游离氯与水接触至少30 min,出厂余氯不超过1.0 mg/L,不低于0.4 mg/L。对80个管网点余氯监控的结果均符合国家标准,因此根据不同水质选择合理的消毒工艺尤其重要。

03

严控消毒剂有效浓度,确保消毒效果

虽然我国现行的《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)没有明确限定病毒的最高允许浓度,但该标准中对浊度和消毒有严格的规定和要求,保证了饮用水处理工艺对病毒的去除和灭活。美国环保局(USEPA)饮用水水质标准对菌落总数、总大肠菌群 (包括粪大肠菌群和大肠埃希氏菌)、军团菌、病毒、隐孢子虫、贾第鞭毛虫等微生物指标进行了限定,其中病毒指肠道病毒,要求病毒的削减率不低于4 log(即99.99%)。

解跃峰等指出, 水中微生物的削减一般通过处理工艺的去除和后续消毒工艺的灭活来实现,处理工艺之后残留的病毒需通过控制消毒工艺CT值来实现灭活。CT值为消毒剂有效浓度(即消毒剂余量,mg/L)与有效接触时间(min)的乘积,与微生物种类、消毒剂类型、有效浓度、水温和pH等密切相关,如表1所示。

表1 不同消毒剂病毒灭活的CT值和剂量

萧山水厂采用的常规处理工艺、臭氧活性炭(O 3-BAC)深度处理工艺以及后续的次氯酸钠消毒工段对病毒均有去除效果。只要保证饮用水处理工艺运行正常,保证足够的消毒剂浓度和接触时间(CT值),就能够实现充分的消毒效果。新冠疫情期间,常规工艺出水余氯由平均约0.65 mg/L增加至平均约0.75 mg/L,消毒剂有效接触时间约为48 min,CT值为38.4 mg·L-1·min;采用深度处理工艺的水厂因输送距离较远,且采用臭氧消毒,余氯由平均约0.75 mg/L增加至平均约0.80 mg/L(因深度处理工艺水厂供水范围较广,为满足管网末梢余氯达标,该工艺出厂余氯相对常规工艺偏高),深度水工艺消毒剂有效接触时间约60 min,CT值为48 mg·L-1·min,远远大于11.6 mg·L-1·min,满足病毒灭活率为4 log,即99.99%。

此外,通过对深度处理工艺水厂的管网末梢约38 km的党湾营业所管网水及常规水厂管网末梢约9.6 km的宁围营业所管网水进行检测,余氯分别为0.05 mg/L和0.10 mg/L,满足《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)管网末梢水余氯量≥0.05 mg/L的要求。

04

加强水质监控

4.1 新冠疫情期间对原水水质的影响

新冠疫情期间,对高锰酸盐指数、氨氮等12项指标的检测结果显示,三江口及南片源水基本符合《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅱ类水标准 ,其中菌落总数以及粪大肠菌群自2020年1月开始明显减少,菌落总数由2019年9月4 900 CFU/mL下降为320 CFU/mL;粪大肠菌群由2019年9月9 000 CFU/L下降为1 400 CFU/L,粪大肠菌群由地表水Ⅲ类标准降低为地表水Ⅱ类标准(2 000 CFU/L),微生物指标变化如图1所示,这可能与疫情期间室外各公共场所大量使用次氯酸钠、84消毒液等消毒剂有关。

图1 疫情前后微生物指标变化趋势

4.2 严控滤后水浊度指标

依据美国联邦环保局饮用水病毒去除技术,当滤后水浊度低于0.3 NTU时,病毒去除率高达99%。对此,制定了严格的滤后水内控标准,即常规工艺滤后水浑浊度不超过0.3 NTU,深度水工艺滤后水浑浊度内控标准不超过0.2NTU。疫情期间,对两个月的检测结果进行分析 ,常规水厂滤后水浑浊度平均约为0.12 NTU,深度水滤水浑浊度平均约为0.07 NTU,有利于对病毒的控制,能够保障出厂水质安全。

4.3 加强管网水余氯浊度监控

疫情期间,因常规工艺出厂水余氯上调0.1 mg/L,深度处理工艺出厂水余氯上调0.05 mg/L,对管网末梢余氯以及重点关注指标浑浊度进行监控。由图2可知,出厂水余氯为0.85 mg/L,浑浊度为0.05 NTU,随着输水距离的增加,其管网水余氯基本呈下降趋势,在21 km时由于坎山加压站,受加压影响水量增大,对余氯有一定的波动,余氯有小幅上升。输送至管网末梢38 km时,余氯下降为0.05 mg/L,仍能满足国标要求。浑浊度随着输送距离的增长呈现增加趋势,至管网末端增加为0.57 NTU。

图2 输水距离对浊度与余氯的影响

4.4 精细管理、精准加氯、严格控制消毒副产物

疫情期间,钱塘江原水因氨氮<0.5 mg/L、高锰酸盐指数基本<3 mg/L,采用游离氯消毒效果较好,但对厂内提高加氯量将有可能造成出水消毒副产物升高的风险。

经资料显示, 消毒副产物生成,除与消毒副产物前驱物有关系外,还和游离氯浓度和水温有较大关系。钱塘江冬天水温在10 ℃左右时,常规工艺沉淀池出口游离氯浓度控制在0.05~0.2 mg/L,出厂水三卤甲烷基本约为0.39,可控制在国标限值的50%以下,出厂游离氯控制1.0 mg/L以下。夏天温度高达29.3 ℃时,反应速度快,沉淀池出口余氯控制在0.1 mg/L左右,在有效的消毒CT值≥15 mg· L-1·min时,出厂水游离氯在0.7~0.9 mg/L。

图3为常规工艺与深度处理工艺中三卤甲烷的变化趋势图。 与常规工艺相比,臭氧生物活性炭深度处理工艺出水三卤甲烷明显较低,基本稳定在0.12左右,可控制在国标限值的20%以下,主要是因为经臭氧生物活性炭深度处理工艺后,小分子有机物大大减少,可降低消毒副产物三卤甲烷的生成,炭滤池后进行加氯消毒至少30 min后,游离氯浓度不低于0.5 mg/L,满足CT值≥15 mg· L-1·min,即达到有效消毒效果的同时,消毒副产物含量也较低。

6月~8月水温较高,反应速度快,生产消毒副产物三卤甲烷有缓慢增加的趋势,但趋势相对较小,出厂水余氯控制在0.7~0.9 mg/L。因此,可得出初步结论:

(1) 当原水高锰酸盐指数稳定在3 mg/L以下,如控制沉淀池出口游离氯浓度在0.2 mg/L以下,及出厂水游离氯浓度在0.9 mg/L以下,常规工艺三卤甲烷最高值能控制在国标限值50%以下,深度处理工艺三卤甲烷最高值可控制在20%以下;

(2)适当增加出厂水余氯, 出水余氯控制在1.0 mg/L以下,对出厂和管网消毒副产物三卤甲烷进行检测,未见明显变化。

图3 不同工艺出厂水三卤甲烷趋势

05

结论

新型冠状病毒期间,水厂根据原水水质选择游离氯消毒方式,通过精准加氯、出厂水余氯保持相对稳定等精细化管理措施,采取沉淀池、出厂水余氯考核机制,有效提升管理水平。

(1)通过构建 多水源供水格局可提升水厂应对原水突发污染的能力。

(2)针对钱塘江水质,新冠疫情期间, 出厂余氯适当提高,常规工艺出水余氯平均提高0.1 mg/L,深度处理工艺平均提高0.05 mg/L,可保证管网末梢余氯达标。

(3)钱塘江原水水质中高锰酸盐指数<3.0 mg/L、氨氮<0.5 mg/L时, 选择游离氯消毒方式较为合理。

(4)严控消毒剂有效浓度CT值≥15 mg· L-1·min,确保消毒效果,加强出厂及管网消毒副产物监测, 在有机物含量及前驱物较少时,适当提高出厂余氯,当出厂余氯在1.0 mg/L以下时,可消除消毒副产物增加风险。

(5)加强各工艺段水质监控,滤后水浊度控制在0.3 NTU以下,管网游离氯≥0.05 mg/L。

目前,对于精准加氯仍存在一定的问题,如消毒点的精准选择、补氯设施的增设等,为了更精准有效的消毒,清水池前应设有消毒接触池,应适当增设补氯设施,安装余氯及浊度在线仪。适当降低出厂余氯,通过增压泵站补氯,保障管网余氯平稳达标,并通过实时监控余氯浊度变化,适当调节补氯量,进而达到优质供水,改善饮水口感的长远目标。

侯宝芹

来源:本文来自净水万事屋

校对:王佳

 
 
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