专栏|“饮用水嗅味物质来源解析和工艺控制专栏”抢先看
给水排水
工艺技术
供水管理
摘要:习近平总书记在二十大报告中明确提出,必须坚持在发展中保障和改善民生,鼓励共同奋斗创造美好生活,不断实现人民对美好生活的向往。
专栏主编:
清华大学环境学院副研究员 王小亻毛
清华大学环境学院院长/《给水排水》编委 刘书明
习近平总书记在二十大报告中明确提出,必须坚持在发展中保障和改善民生,鼓励共同奋斗创造美好生活,不断实现人民对美好生活的向往。城乡供水是基本民生保障工程,供水水质在很大程度上影响老百姓的生活品质。人们对高品质供水是一种自然而然的需求,供水行业也在不断努力提升供水品质。
普通民众对供水水质的评价主要基于感官性状指标,即高品质的饮用水首先应该是清澈透明、无色无味无臭的。但由于人为活动或自然原因,一些水源水存在臭和味的问题。有臭和味的水一般认为是不适合饮用的,甚至是不安全的。能使水致臭和味的物质种类非常多,既包括无机物如硫化氢,也包括有机物如藻类等微生物代谢产物、人工合成化学品以及部分消毒副产物。这就要求供水行业从业者更多地了解臭和味,并科学合理地采用管理或技术的手段对臭和味加以控制和去除,从而提升供水水质。供水水质监管部门也重点对供水的臭和味等感官指标加强监管。早在1954年,我国颁布的第一部生活饮用水技术法规——《自来水水质暂行标准》就包含臭和味指标;《生活饮用水卫生标准》(GB 5749)在首次颁布和历次修订中始终将臭和味置于重要地位,并在2022年版中将2-甲基异崁醇(2-MIB)和土臭素列为强制性的扩展指标。
在我国,嗅味物质问题以由富营养化所导致的蓝藻等藻类季节性爆发直接或间接释放致臭性代谢产物最为典型,而其中最为常见的嗅味物质为2-MIB和土臭素。两种嗅味物质的嗅阈值很低,在4~15 ng/L。而我国部分湖库水源水在嗅味物质问题严重时,2-MIB等的浓度可高达数百甚至上千ng/L,这给供水企业带来了严峻的挑战。虽然大多数给水厂都配置有粉末活性炭和高锰酸钾投加等应急性预处理设施,部分给水厂采用了臭氧-活性炭深度处理工艺,但在工程实践中却发现这些预处理或深度处理工艺并不总能经济有效地解决原水嗅味物质超标问题。这就要求高校、科研院所以及企业研发部门的科研工作者们重新审视和研究这些处理技术和工艺:对这些技术进行优化,开发更高效实用的技术也势在必行。
本专栏聚焦饮用水供水嗅味物质(特别是2-MIB)问题,以供水水质达标为指引,内容主要涵盖嗅味物质来源解析以及嗅味物质去除技术和工艺两部分。所有文章都来自国内知名企业、科研院所和高校,既有综述类文章,更有具体案例的研究报导。处理技术包括较传统的粉末活性炭投加和臭氧-活性炭技术,以及较新型的高级氧化技术。在专栏中精选这些技术并不是推荐哪一种具体技术或者排斥其他技术,而是希望起到抛砖引玉的作用,引发读者从原理角度和技术层面进行更多思考,以此促进水处理嗅味物质去除技术的更广泛研究以及实际推广应用。实际上,某种技术的适用性在很大程度上取决于原水水质、气候因素以及已有水处理工艺流程等各种影响因素。
饮用水原水和供水嗅味物质问题在世界范围内都是一个由来已久的问题,也会是一个长期存在的问题,我国也不例外。嗅味物质等感官指标超标问题会严重影响民众对饮用水水质的认可和对供水企业的信心。受多种因素所限,本专栏涉及的方面较为有限,例如未能涵盖水源地保护、水源水质原位提升、输配水系统嗅味物质迁移转化、末端处理等饮用水“取输净配”全过程。略有遗憾,也敬请各位专家读者批评指正!
博士,研究员。主要研究方向为饮用水和废水中有害污染物的识别和控制。
题目:我国饮用水主要致嗅物及其控制策略
作者:王春苗、苏命、王齐、于建伟、杨敏
作者单位:中国科学院生态环境研究中心 工业废水无害化与资源化国家工程研究中心、中国科学院大学
摘要:现行《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2022)加强了对嗅味物质的关注,将2-甲基异莰醇(2-MIB)、土臭素(Geosmin)两种藻源致嗅物列为强制管控对象,并将二甲基二硫醚和二甲基三硫醚列入标准附录。人类对嗅味非常敏感,一些致嗅物含量达到10 ng/L水平时就会导致饮用水产生异味,而且水厂常规工艺对于多数致嗅物都无去除效果。新标准的实施给供水行业带来巨大挑战,供水企业亟需提升嗅味管控能力。“十一五”开始我国针对饮用水嗅味问题开展了系统的研究。研究结果表明,我国饮用水嗅味污染比较普遍,主要嗅味类型为由2-MIB主导的土霉味和由硫醚主导的腥臭味,局部还存在由环状缩醛类物质等主导的化学品味。不同致嗅物适用的控制技术也不同。系统总结了我国饮用水的嗅味特征与主要嗅味物质,并概括性地介绍了针对2-MIB的水源调控技术及针对不同致嗅物的水厂分类净化技术,旨在为供水行业应对饮用水嗅味问题提供参考和借鉴。
关键词:饮用水;嗅味;水源调控;水厂控制
引用本文:王春苗,苏命,王齐,等. 我国饮用水主要致嗅物及其控制策略[J]. 给水排水,2024,50(11):32-39.
教授,博士生导师。主要研究方向为蓝藻水华与饮用水安全、智慧水质、水质仪器/设备开发等。
题目:给水厂不同处理工艺对2-MIB去除效果及影响因素分析
作者:李丹杰、黎雷
作者单位:同济大学环境科学与工程学院
摘要:2-甲基异莰醇(2-MIB)是造成水质嗅味的关键物质之一。自然条件下,其主要来自于藻类等微生物的细胞合成和释放,因此2-MIB在空间上可分为胞外和胞内两部分;另外,2-MIB会与水中溶解性有机物(DOM)因为分子间作用力相互结合,因此又可分为游离态和结合态。上述不同赋存形态对水厂去除效果产生不同影响:预处理(预氧化、活性炭吸附等)可去除部分胞外2-MIB,但预氧化易造成藻细胞的破裂和胞内2-MIB的释放;常规处理(混凝、沉淀、过滤)对藻细胞及胞内2-MIB具有理想去除效果,但对胞外2-MIB的去除有限。深度处理(如纳滤、高级氧化等)能够有效拦截或降解2-MIB,特别是纳滤工艺,对结合态2-MIB具有更好的拦截效果(因为结合后分子变大),但是投资和运行成本较高。在实际水处理过程中,应根据水源水质及2-MIB的赋存形态,合理采用组合处理技术,提高水厂对2-MIB的去除效果。
关键词:饮用水处理厂;2-甲基异莰醇;溶解性有机质
引用本文:李丹杰,黎雷. 给水厂不同处理工艺对2-MIB去除效果及影响因素分析[J]. 给水排水,2024,50(11):40-47,55.
博士后,主要研究方向为给水处理膜分离技术与污染控制、嗅味物质源解析、高级氧化技术。
题目:南方湖库型原水典型嗅味物质的臭氧/双氧水工艺去除特性研究
作者:沈万峰、陈琳、郭世柏、魏恒、王昱锜、郭驭、王小亻毛、刘书明
作者单位:宁波市水务环境集团有限公司、清华大学环境学院
摘要:以宁波某地实际原水为进水,对臭氧/双氧水(O3/H2O2)高级氧化技术去除原水中典型嗅味物质—2-甲基异莰醇(2-MIB)的必要性和可行性进行了中试研究。采用对氯苯甲酸作为2-MIB的替代化合物(·OH探针)。运行参数包括O3投加量、H2O2/O3投加比、pH和反应时间等。结果表明,相比于仅臭氧投加条件,H2O2的催化作用能明显提高反应速率与去除率。在>50 ng/L的较高浓度2-MIB的进水条件下,为达到出水要求(<10 ng/L),需采用O3/H2O2高级氧化工艺代替仅臭氧氧化,且适宜的H2O2/O3投加比在20%左右。同时,适当提升原水pH也能优化处理效果,在一定程度上减少臭氧投加量。另外,在原水碱度、NOM不高且进水2-MIB浓度较低的情况下,仅通过臭氧氧化也可能实现达标要求。通过运行参数的优化,O3/H2O2工艺可稳定、高效地去除嗅味物质,6 min反应时间即可满足对2-MIB的去除要求。
关键词:沈万峰,陈琳,郭世柏,等. 南方湖库型原水典型嗅味物质的臭氧/双氧水工艺去除特性研究[J]. 给水排水,2024,50(11):48-55.
引用本文:沈万峰,陈琳,郭世柏,等. 南方湖库型原水典型嗅味物质的臭氧/双氧水工艺去除特性研究[J]. 给水排水,2024,50(11):48-55.
环境工程硕士,正高级工程师。主要研究方向为市政给排水工艺及水环境生态修复。
题目:给水厂常规工艺嗅味应对措施试验研究
作者:沈中明、周艳春、万春、冯志、赵银秀、胡小琴、涂茜、张凯
作者单位:武汉市给排水工程设计院有限公司、
武汉市水务集团有限公司
摘要:通过中试及生产性追踪监测,研究以预处理+絮凝沉淀池+砂滤池为主的常规处理工艺对以2-MIB为主的嗅味物质的有效应对措施。研究结果表明,在常规处理工艺基础上投加预臭氧对2-MIB的去除效率较单独投加粉末活性炭或与粉末活性炭联用均较高,投加预臭氧是有效的预处理措施。粉末活性炭或高锰酸钾对2-MIB有一定的去除率,但去除效果不及臭氧。粉末活性炭与臭氧、高锰酸钾等氧化剂联用,应确保一定的水力停留时间间隔,否则会削弱药剂联用效果。
关键词:常规工艺;嗅味应对;预臭氧;粉末活性炭;高锰酸钾;GSM;2-MIB
引用本文:沈中明,周艳春,万春,等. 给水厂常规工艺嗅味应对措施试验研究[J]. 给水排水,2024,50(11):56-61,76.
博士,高级工程师。主要研究方向为水污染控制与生态修复。
题目:平原水库典型嗅味污染物主要来源分析
作者:李鑫斐、韩宏大、赵林、韩正双
作者单位:天津大学环境科学与工程学院、天津市自来水集团有限公司、天津水务集团有限公司、天津市公用事业设计研究所
摘要:蓝藻与放线菌均能产生2-甲基异莰醇(2-MIB)、土臭素(GSM),但已有研究往往只聚焦产嗅蓝藻或者放线菌,探究嗅味污染主要来源的研究匮乏,而这对平原水库嗅味污染防治至关重要。针对此现状,以天津市两座平原水库为研究对象,对水体与底泥进行连续监测。两座水库主要嗅味物质均为2-MIB,水库底泥中放线菌门微生物相对丰度在夏季均会上升,在八月达到最高。但是BR水库溶解态2-MIB在爆发期间占比会显著降低至20%左右,且2-MIB浓度与颤藻属呈极显著相关(P<0.01);而WQ水库在嗅味浓度达到高峰时,溶解态2-MIB占比仍为90%左右,且2-MIB浓度与产嗅藻相关性不显著。因此推断,BR水库嗅味污染爆发的主要原因是颤藻的增殖,而WQ水库受产嗅蓝藻的影响较小,放线菌是嗅味污染的主要来源。比较两座水库水质和地形发现,主要嗅味来源不同可能是因为WQ水库平均水深为7 m,而BR水库平均水深为4.6 m,水深浅更利于中下层产嗅藻光照的吸收;WQ水库总磷(TP)平均值为0.01 mg/L,而BR水库TP平均值为0.04 mg/L,可为藻类生长提供更多营养盐。结果表明同地区的平原水库嗅味主要来源可能不同,可通过溶解态嗅味物质占比、嗅味浓度与产嗅藻相关性进行分析。
关键词:水库;嗅味物质;2-MIB;GSM;颤藻
引用本文:李鑫斐,韩宏大,赵林,等. 平原水库典型嗅味污染物主要来源分析[J]. 给水排水,2024,50(11):62-69.
硕士,高级工程师。主要研究方向为供水生产运营、水处理技术。
题目:PAC强化饮用水常规工艺去除2-MIB的优化及应用
作者:刘岳峰、邵志昌、李土雄、潘博伦、李抄、刘叶芳、刘丽君
作者单位:深圳市深水宝安水务集团有限公司、深圳市环境水务集团有限公司
摘要:《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2022)中将2-甲基异莰醇(2-MIB)调整为水质扩展指标,限值为10 ng/L,并于2023年4月1日正式实施。为确保出水水质满足新国标要求,S水厂开展了去除2-MIB的生产试验。试验表明,常规工艺水厂通过强化生物作用可削减12~15 ng/L的2-MIB,但原水2-MIB大于25 ng/L时,需投加粉末活性炭强化去除2-MIB。恒温吸附试验结果表明,同时满足碘值≥950 mg/g和亚甲基蓝值≥190 mg/g的粉末活性炭对2-MIB吸附效果明显;粉末活性炭吸附效率随着一次性投加量的增加而降低,在总投加量50、40和30 mg/L时,多点投加方式相比于原水单点投加能分别提升18.4%、15.3%和39.6%;为解决多点投加特别是滤前投加对浊度的影响,应选择粒径集中在200~400目的粉末活性炭,且粒径小于400目的比例应小于5%。
关键词:2-甲基异莰醇;粉末活性炭;饮用水;应急处理
引用本文:刘岳峰,邵志昌,李土雄,等. PAC强化饮用水常规工艺去除2-MIB的优化及应用[J]. 给水排水,2024,50(11):70-76.