AOC在給水管網(wǎng)中的變化規(guī)律和控制標準

AOC在給水管網(wǎng)中的變化規(guī)律和控制標準研究論文名稱：AOC在給水管網(wǎng)中的變化規(guī)律和控制標準研究

作者：劉文君王占生

摘要：本文主要討論了生物可同化有機碳（AOC）在給水管網(wǎng)中的變化規(guī)律模型，在分析某市典型水廠給水管網(wǎng)中AOC含量特點和水質(zhì)特點后提出了我國給水管網(wǎng)中AOC控制濃度的建議值，以保證管網(wǎng)水的生物穩(wěn)定性，控制細菌在管網(wǎng)中的繁殖。

關鍵字：AOC控制標準變化規(guī)律氯胺AOC（AssimilableOrganicCarbon，生物可同化有機碳）是指飲用水中有機物能被細菌同化成生物體的部分，它是衡量飲用水生物穩(wěn)定性也即細菌在飲用水中生長潛力的水質(zhì)參數(shù)。在詳細分析某市5個典型水廠管網(wǎng)水中AOC的變化特性基礎上，結(jié)合氯和氯胺對AOC的影響和細菌對有機營養(yǎng)基質(zhì)的的利用，初步建立AOC在給水管網(wǎng)中變化規(guī)律的一般模型。模型的建立將有助于理解AOC變化的普遍規(guī)律，并根據(jù)各地的具體情況分析其管網(wǎng)中AOC的變化特點，從而采取相應的對策。

根據(jù)前面的分析，在水廠加氯后水中AOC的變化主要受氯氧化作用和細菌分解作用的影響。因此加氯后清水池或管網(wǎng)中（如果在二泵站加氯則只對管網(wǎng)點而言）任一點水中AOC的濃度可由公式(1)表示。AOC=AOCO+AOCCl-AOCB(1)

式中AOC：加氯后管網(wǎng)中任意一點水中AOC的實際濃度；

AOCO：加氯前水中AOC的實際濃度；

AOCCl：加氯后由于氯氧化引起的AOC增加的濃度；

AOCB：由于細菌利用使AOC降低的濃度。

式(1)表明加氯后管網(wǎng)中任一點水中AOC的濃度等于加氯前水樣中AOC的濃度與加氯后氯氧化作用使AOC濃度增加部分之和再減去細菌對AOC利用引起的濃度下降部分。由于目前還缺少精確的數(shù)學模型來描述氯氧化和管網(wǎng)中細菌利用對水中AOC影響，因此建立定性化的概念模型來描述這種變化，以便更深入理解AOC在管網(wǎng)中的變化規(guī)律。根據(jù)氯和氯胺對AOC的影響特點不同，模型分成兩個基本類型：氯消毒型和氯胺消毒型。

一、AOC在給水管網(wǎng)中的變化模型1.氯消毒型

圖1為氯消毒型水廠其管網(wǎng)水中AOC的變化趨勢圖。A線表示水處理廠加氯前水中AOC的本底濃度(AOCO)，此值為定值；B線表示由于水廠加氯引起AOC增加量(AOCCl)的變化，由于氯與有機物反應生成AOC較快，在20℃時30min可以達到最大，因此B線在較短時間達到最大，然后不再變化。如果水廠在清水池進水口加氯，則B線中AOC增加的過程隨清水池停留時間的長短和流態(tài)的不同而可能完全發(fā)生在廠內(nèi)或離廠較近的管網(wǎng)區(qū)。C線為細菌利用引起的AOC減少量(AOCB)的變化，離水廠越遠，減少越多；D線是出廠水AOC實際濃度的變化趨勢，是上述三條線總和的結(jié)果，即出廠水加氯前的AOC值加上氯氧化后增加值再減去細菌的消耗值。D線的峰點為出廠水AOC在管網(wǎng)中達到最大濃度的位置，在峰點前AOC增加，在峰點后AOC減少。也即一般情況下管網(wǎng)水中AOC先增加后減少的現(xiàn)象。根據(jù)不同的情況峰點位置有所區(qū)別：如果加氯后水在廠內(nèi)有足夠的停留時間，峰點就在廠內(nèi)，管網(wǎng)中AOC將一直下降，如水廠1春秋季的情況；如果加氯后在水廠停留時間不夠，氯氧化的AOC未完全生成，則峰點在管網(wǎng)中；如果用水量大，管網(wǎng)水流速快，如夏季用水高峰，峰點將向遠離水廠的方向移動；如果用水量小，管網(wǎng)水流速慢，峰點將向近水廠方向移動。從抑制細菌生長而言，峰點離水廠越遠越有利，能使峰點前的管網(wǎng)水中AOC含量相對較少，減少細菌生長的營養(yǎng)物。水溫對AOC的變化也有一定的影響，因為溫度的變化影響細菌的活性和氯氧化速度，對前者的影響是主要的。在冬季水溫較低時(<5℃)氯消毒型管網(wǎng)水AOC變化由圖1基本型變成圖2的低溫型。由于細菌活性受到很大程度的抑制，對AOC的消耗較少，而氯氧化速度相應降低，因此使峰點向遠離廠區(qū)方向移動，甚至在管網(wǎng)中沒有峰點出現(xiàn)，使管網(wǎng)中AOC持續(xù)上升，如本研究中三個地表水源水廠冬季管網(wǎng)中AOC的變化。

2.氯胺消毒型

圖3為氯胺消毒型水廠其管網(wǎng)水中AOC的變化趨勢圖。各條線意義同圖1，只是氯變成氯胺。由于氯胺與有機物反應生成AOC較慢，因此B線達到最大值時間要長，然后不再變化。如果整個管網(wǎng)的水力停留時間不能滿足氯胺氧化的要求，則B線可能不會有平臺，呈持續(xù)上升趨勢。與氯消毒型相比，在相同條件下D線的峰點向遠離水廠方向移動。在小型給水管網(wǎng)或大型給水管網(wǎng)的用水高峰期，由于水力停留時間短，管網(wǎng)中最長的管線也可能不出現(xiàn)氯胺消毒型的峰點，管網(wǎng)末梢處于峰點與水廠之間的位置。因此氯胺消毒對控制AOC的生成和細菌生長有利。

在溫度較低的季節(jié)氯胺消毒型管網(wǎng)水AOC變化趨勢線與圖2類似，只是氯胺氧化引起AOC的變化更慢，使管網(wǎng)中AOC的變化曲線D更趨平緩，對控制細菌的生長更有利。概而言之，在低溫條件下管網(wǎng)中細菌生長受到水溫低、營養(yǎng)少的不利影響，如果冬季水源不受意外污染，管網(wǎng)水中冬季的細菌學危害相對較小。夏季則是應該重點注意的季節(jié)，好在夏季水溫高能使水處理工藝對AOC的去除效率提高，使加氯胺前AOC濃度相對降低，也降低了細菌的過度繁殖。光二尤、研務飲帝用米水奸中誓A露O虹C?？囟菩軜肆鶞仕┑囊蔡綕櫽懝?伴.泰宰飲仇用盲水齡中騰A眨O灶C溫現(xiàn)莊狀膽分織析

男阻提某廉市支的鴨5辛個懼典痰型化自寶來河水鉛廠怒的舅水香源順水紋質(zhì)術、鉆處息理盯工完藝鏟和洋出睛廠曾水畝、噴管殿網(wǎng)呈水顧水截質(zhì)節(jié)在澇國割內(nèi)宜頗引有項代流表元性瓣，須分搖析貨其挨水肚質(zhì)堂特企點含可講以東為搜提詢出追國源內(nèi)早飲州用橡水牽A利O附C淘4放4慈的悲控擦制置標體準計提繩供職參股考遍。

太耳此飲奏用滿水鑰中槍A生O桂C室的妙現(xiàn)邪狀肺分煎析鞋

璃糧齊5液個就水順廠勻出考廠粉水宋、島管正網(wǎng)鐵水雄和慣管剩網(wǎng)段末抄梢乒水規(guī)中荒A智O什C凱在票不良同窯季國節(jié)碰中從濃興度巧如勻表鐘1氏所鋒示捉。關每恩個霸水廁廠恥所蔬有昨水住樣污A腦O竄C滴濃泡度肯分披布茶情撞況玻見囑表匙2慘。疑三練個貸地享表盛水柴源越水濃廠崗中殲，膠水萌廠拋1隔穿A缺O(jiān)皂C微最超低渠為圣9脆7盒m吹g惕/匪L剖，暴最喚高阿為領2理8促5紫m屯g曲/鉛L鐵，皆低袋于拋2欣0筋0味m儀g著/籃L翻的閑水訂樣吧占伙其疾總羽水竊樣箱的恐8它0土%殺，青低霞于暮1扔0轎0得m徑g孫/富L饞的諸水將樣文約河占趣7悔%唇，局是昌三窯個盜地蹤表蜜水庭源侍水拍廠卷中蜂A辮O睛C顛平條均圾濃疤度地最后低午的泄水漲廠揮，擋也鏟是橫包把括都地躬下炭水片源申水澆廠濕在既內(nèi)爬的共5職個垮水網(wǎng)廠醋中啞A吧O爺C禽濃碧度雅最勻低殲的軌水渾廠挖。太水軍廠弦2緣最盜低罪為弦1劑2令1削m屢g捉/埋L虛，煌最容高元為貿(mào)3你1尺3埋m訪g芳/糞L膽，并所擁有死水轉(zhuǎn)樣坦中父低戰(zhàn)于心2積0森0線m便g捉/騰L脅占液4丸0歐%決，陳沒婚有旺低蟲于分1邪0和0判m鉗g顧/以L剩的健水需樣刷，頌其含總傘體注A挎O涉C帆濃苗度算水隙平撕居喘中飼游遇。雹水酒廠逢3下騙A驚O饅C稀最礎低驅(qū)為彈1嬸1救1傾m脅g恰/臟L貨，譯最熟高職為體2廢9畜3到m牙g憶/黃L似，商水果樣數(shù)中過A澡O報C壁低曬于城2嚷0孝0周m規(guī)g前/撈L火占雄總堆水約樣夫的仔3橋3尾%副，閥沒敬有用低漿于杠1拾0絮0額m拖g朽/式L跪的稍水屋樣舍，禽水沸樣腦A抄O難C壤濃卸度鴉總賢體瓦水跨平晴在嗓三藝個及地證表搖水杜源啄水理廠羅中月最變高蘇。潤說陷明走A蜂O棍C錯含暈量膀與橋水駱源勞水瓦質(zhì)肢密城切澆相淺關觀。師出廠水及管網(wǎng)中AOC(mg/L)濃度表1取樣點出廠水管網(wǎng)水管網(wǎng)末梢水水廠冬春夏秋春冬春夏秋春冬春夏秋春水廠1130/16820219824010618318618628597163176183水廠2203121191193342249293189264299297121171246228水廠3263153201235247290164175228238/111156249234水廠410811617623021721723623727418712092138296146水廠538315620116030148222723516533297271177180157欣注胳：趴取寇樣敗時扶間授順顫序鄉(xiāng)為找9虹6痰年務冬講、警9霜7縮年站春屢、杠9壤7從年么夏好、劉9敘7威年印秋醉和蠅9繞8亞年橋春宗泡贏孟地架下逝水建源雀水贊廠洗中漲水層廠健4低培A斧O連C怪最勾低礙為初9心2景m短g紅/殺L乏，釘最報高虹為葵2悶9訪6刺m袖g征/重L橫，荒低怒于皇2僅0充0障m出g功/款L攀占稱總掃水允樣帆的厘5孕4都%邀左廈右咳，佩低乞于協(xié)1蜻0漁0休m城g提/垂L脹占利7尾%食，尾是艷兩彎個糕地輸下中水校源窮水蓮廠沖中亦A沖O燕C席含坊量勾較給少夠的顆水繼廠士。吧水衛(wèi)廠可5響摘A貢O適C爐最兼高蜜為危4雅8印2梯m侍g餅/難L際，源最殃低罰9拿7木m羽g沫/悔L偵，膏在旬9尸7抬年姐與儀水哨廠躁1精巨供涌水旨混辣合勾后董A壽O戲C所濃惡度胸有勺一舌定報降換低尺，非所喜有唉水困樣醋中立低邁于嘆2回0冠0問m塌g劣/險L使占悉4晚7送%粗，崗低鳴于聽1麗0代0暗m衡g阿/語L漁養(yǎng)占貴7味%零。盼

糕砌披5匙個歪水揪廠璃水洗樣并中沈低碌于電1次0授0耳m僑g派/貍L獲僅挑占炮總蘋水楊樣敲的橡4怪%睬，欠低俯于茅2渣0丹0旗m抵g醫(yī)/促L饑占旱5乓0拍%桶，腰因獲此削基夫本蠻上備都沖達顧不釣到藍國駁外泄學黑者量提扮出箭的姐在慧加俱氯仔條錢件弦下替5嬸0遙～靜1埋0蒙0售m斷g飽/蜜L瞧的員A拉O既C孫控呼制塑要少求德，漲其介它鳥的逐研賽究屬也意確外實均證窗明槳該鳥市雞給趟水壩管再網(wǎng)祥中斧管盒壁降上此普嗚遍沸存蝴在灘細轟菌燭生萌長現(xiàn)的充現(xiàn)肝象恭，悠因育此娃該效市意飲妹用猶水皺屬魔生士物薯不肉穩(wěn)些定屬的莖飲滿用已水感。某市5個典型水廠出廠水及管網(wǎng)水中AOC(mg/L)范圍統(tǒng)計表2

不同AOC濃度范圍的水樣個數(shù)及占該水廠總水樣比例

<100mg/L比例(%)100～200mg/L比例(%)>200mg/L比例(%)水廠116.671173.33320水廠200640960水廠300533.331066.67水廠416.67746.67746.67水廠516.67640853.33總計343546.673749.332.飲用水AOC控制標準的探討

AOC是反應飲用水生物穩(wěn)定性，即水中能成為細菌營養(yǎng)物的有機物含量多少的替代參數(shù)，因此研究AOC含量和給水管道中細菌生長情況之間的關系以確定合適的AOC控制濃度便是目前這方面研究中的重點。國外研究者的研究方法主要是基于對實際管道中細菌生長情況和AOC含量的實測值進行統(tǒng)計分析，然后提出控制標準，這方面的領先者無疑是荷蘭的VanDerKooij教授。他研究認為在保持適量余氯的條件下，出廠水AOC濃度在50～100mg/L或不加氯時保持10～20mg/L時可以達到水質(zhì)生物穩(wěn)定（即不會引起細菌在其中生長）。LouisA.Kaplan等人對美國和加拿大的79個水廠調(diào)查表明95%的地表水源水廠和50%的地下水源水廠不能達到50～100mg/L的標準，所有的水廠均不能達到10～20mg/L的標準。

要準確的確定這一指標是十分困難的，應該進行長期的模擬管網(wǎng)試驗，研究管網(wǎng)中細菌生長特性，綜合考慮影響管網(wǎng)中細菌生長的各項因素，如：余氯、水溫、有機營養(yǎng)物和其它因素，才能提出科學的指標。對給水管網(wǎng)中細菌生長特性和飲用水生物穩(wěn)定性關系的研究是近年來研究的新課題，因此還缺少比較全面的研究成果和足夠的基礎數(shù)據(jù)，國外目前也沒有立法規(guī)定的AOC控制標準的先例，只是一些研究者根據(jù)本人的研究成果提出了建議值。

就國內(nèi)而言，清華大學1995年首先開展對飲用水AOC特性的初步研究，1996年開始比較系統(tǒng)和全面地研究典型水廠中AOC特性，積累了一批有價值的基礎數(shù)據(jù)。根據(jù)研究結(jié)果并基于以下幾點原因，提出我國飲用水AOC的控制建議值分別為：200mg/L。

(1).以目前水質(zhì)最優(yōu)水廠AOC濃度作參考。所調(diào)查的5個水廠中水廠1水源水質(zhì)居全國領先水平，采用常規(guī)處理和活性炭深度處理結(jié)合的處理工藝水平也屬國內(nèi)領先，因此水廠1可以作為較優(yōu)水質(zhì)的代表，其自來水中AOC代表了目前國內(nèi)地表水源水廠可能達到的最好水平。水廠1水中AOC濃度低于200mg/L的水樣占其總水樣的80%，因此大多數(shù)情況下是低于建議值的。

(2).水廠采用一定的處理技術后可以達到的標準要求。盡管水廠1目前也不能完全達到AOC嘴的混控丘制悔建溝議滴值棄，錦但抄根曲據(jù)食對娃其錘工糟藝汗的擊分冶析屠可殊以貌肯途定師，壽在鑄選蔬擇綁合階適聰?shù)暮杉忧陕雀确骄w式盈、脂強銳化惰其沒常扔規(guī)煌處摟理撈效標果份和輩強巖化蚊活縮性惕炭置上否微輩生膛物場功衫能智后森是桂完的全腳有汗可圈能騙達構(gòu)到迫的熔。零生喬物饞處粗理擊技陸術布在銜飲偶用妻水春處鍬理裂中妄的預應混用墻也遺是遭本括建握議胸值鏟可標以退達灘到礎的師保俯證香之暮一騰。嘆有晉研客究庫表著明宵：繼某偉自求來蓋水禍廠協(xié)水近源苗水貼A潛O零C鋤達紀7堪7蘆4砍m跡g怖/經(jīng)L將，券經(jīng)渠常欄規(guī)驅(qū)工研藝映處虹理輔出禿水系A歲O祖C眉為圣3泰3吃9嫁m究g幣/吊L薪，橫而兼單烏經(jīng)巷生由物糊預飽處套理礦即攤可營達魯2堅1聯(lián)4里m陳g師/互L景，床去麗除冶率百達鄉(xiāng)7坦2愈.旬3伏5番%鍋；僑生寫物但預屠處慶理穗與琴混巷凝重沉角淀敢的漂組恢合注出爺水賴可撓達沒4斜9慰m犁g課/嶼L沾，象低樸于衰2箏0滔0壺m堅g帆/剃L鑼。返盡樓管勒這掩只未是糊中島試搞研襲究播結(jié)掠果膝，泥與堤實游際投規(guī)輕模性的純水虜處職理站結(jié)燕果鞋會封有吳一影定毛的忍差迅距投，赴也灘說聰明劉生小物叼處疊理虛對互降擁低炊A綱O扛C昌有舟美佳好礎前鼓景形。援膜要技礎術駝在尊給指水輸處斯理翅中越應三用桌也伸是勺降扒低仇飲厭用棋水鳴中黃A姑O殲C盟含濾量