“臭氧-生物活性炭”深度處理是利用臭氧氧化和顆粒活性炭吸附及生物降解所組成的凈水工藝。隨著我國對水質要求的提高，“臭氧-生物活性炭”工藝在國內自來水廠中的應用日益廣泛，成為提升水質的重要手段。于是，對于“臭氧-生物活性炭”工藝的精確投加自然成為這些水廠的重要課題之一。今天我們就來談談其中的后臭氧投加控制優化的問題。

如果要優化后臭氧的投加控制，我們至少需要回答兩個問題：應該加多少和加進去多少。

問題1：應該加多少臭氧？

回答了“應該加多少臭氧”的問題就等于回答了控制問題！

通常水廠采用的方法是流量控制法，根據進水流量等比例投加，保持噸水的臭氧加注量恒定。這種方法是有一定道理的，這個道理是建立在眾多水廠的經驗基礎上，并且一些地方已經形成臭氧加注量指導值和控制指標。但這種方式顯然存在一個盲區，因為進水水質是不斷變化的，我們不能確切地知道到底需要消耗多少臭氧，才能經濟高效地發揮出臭氧氧化的效能，為整個“臭氧-生物活性炭”服務。

【DB32/T 3701-2019 《江蘇省城市自來水廠關鍵水質指標控制標準》：

5.3.5 自來水廠采用臭氧-生物活性炭深度處理工藝時，宜在深度處理工藝前、后設置質量控制點，監測渾濁度、余氯（預氯化時）、耗氧量、氨氮等指標。

5.3.6 生物活性炭池進水的余臭氧濃度應保持穩定，控制在0.1 mg/L以下；余氯不超過0.05 mg/L。】

【DB31T451-2021《凈水廠用煤質顆粒活性炭選擇、使用及更換技術規范》：

5.4臭氧生物活性炭使用

5.4.1臭氧活性炭深度處理工藝可有效去除水中微量有機物。

5.4.2 使用臭氧活性炭聯合工藝時，應采取以下措施對臭氧投加量進行控制:

a)原水高錳酸鹽指數、藻類等指標較高時，可適當增加預臭氧投加量，宜控制在0.5 mg/L`1.0mg/L;

b)夏季宜將預臭氧投加改為預臭氧與氯聯合投加。氯投加量視原水藻類情況決定，同時控制沉淀池出口余氯濃度;

c)后臭氧投加量宜控制在0.5mg/L~1.5mg/L，應根據不同水源、不同季節以及溴酸鹽指標情況適當調整。進活性炭濾池的余臭氧濃度應控制在0.10mg/L 以下。】

我們走訪過很多采用“流量控制法”的水廠，在線余臭氧的數據會出現兩種現象，一種是在線水中余臭氧的測量數據為零（圖1 某水廠沒有響應的在線余臭氧分析儀），一種是在線水中余臭氧的測量數據波動大（圖2 流量等比例控制的水中余臭氧）。其中在線水中余臭氧的測量數據為零的原因有二：在線水中余臭氧監測儀對這種應用環境下沒有響應或者臭氧的實際加注量不夠。

圖1 某水廠沒有響應的在線余臭氧分析儀

圖2 流量等比例控制的水中余臭氧

顯然，如果我們能弄明白水中余臭氧到底是多少以及把余臭氧的濃度控制在穩定值，對發揮后臭氧工藝的效能有很大價值。

于是，水廠首當其沖需要確保有在線水中余臭氧分析儀，且能夠勝任0.1mg/L以下濃度的工作環境。艾晟特從2019年以來，陸續幫助眾多水廠更新了水中余臭氧分析儀。艾晟特采用紫外可見光全光譜掃描法的水中余臭氧分析儀，結合超聲波自動清洗系統，實現了可靠、免試劑、少維護地在線測量水中余臭氧。為確保水中余臭氧分析儀的準確性，每年將水中余臭氧分析儀送往計量院做校準（圖3 紫外可見光掃描法的水中余臭氧分析儀計量校準數據）。

圖3 紫外可見光掃描法的水中余臭氧分析儀計量校準數據

有了可靠的、實時在線的水中余臭氧分析儀，便可以實現后臭氧投加的閉環控制。

水廠可以在“流量控制法”的基礎上完善成“流量前饋+余臭氧反饋控制法”：流量前饋結合水中余臭氧反饋。這種控制方法在應對水質、流量變化時，可以更加科學經濟穩定地控制后臭氧的加注量。（圖4 某智慧化水廠后臭氧逐漸實現閉環控制后的數據）

圖4 某智慧化水廠后臭氧逐漸實現閉環控制后的數據

如果在“流量前饋+余臭氧反饋控制法”的基礎上考慮臭氧接觸時間，便可進一步優化后臭氧的投加系統，這就是我們所說的“CT值法”（CT值是水中臭氧濃度C與接觸時間T的乘積）。不過這種方法在實際工程應用上存在一定困難，全面反映后臭氧接觸池的水中臭氧濃度分布是一大挑戰，受制于取樣點監測儀的分布和水力模型的構建。另外，CT值的確定除了與水質及處理目標相關以外，跟水廠供水量也緊密相關。但CT值法可以激發水廠進一步深入研究臭氧對有機物去除情況、溴酸鹽指標情況以及與生物活性炭池連用的作用。每家水廠的CT值均不同，水廠可以考慮搭建中試裝置來探究CT值的優化組合，并把CT值應用到后臭氧投加控制中。

艾晟特還建議通過“有機物去除法”來優化后臭氧的投加控制（圖5 艾晟特應用全光譜分析儀在某水廠炭濾池出口監測有機物），這是一種直接且回歸“臭氧-生物活性炭”深度處理本源的控制邏輯，該工藝最主要目的是降低自來水中有機物、異味和色度等，減少消毒副產物的產生。通過在后臭氧接觸池進水、出水和炭池出水設置實時、免試劑的紫外可見光全光譜法的有機物在線監測儀，可實現DOC和UV254的實時可靠監測。將其與余臭氧實時在線監測相結合，可以更好地實現對后臭氧的精準高效投加。

圖5 艾晟特應用全光譜分析儀在某水廠炭濾池出口監測有機物

問題2：加進去多少臭氧？

以上我們談論了優化后臭氧的投加控制問題，上面所有控制邏輯和方法都是建立在一個基礎上，那就是水廠的臭氧投加系統要完好！投加到臭氧接觸池的臭氧都加進去并與水充分接觸反應了。但艾晟特在為水廠提供臭氧在線監測和臭氧投加閉環控制的實施過程中發現臭氧投加系統出問題的水廠不在少數。

這里可以講一個小故事。在一個項目現場，為了驗證水中余臭氧對臭氧加注量的響應情況，逐漸加大后臭氧的加注量，但水中余臭氧分析儀沒有響應，隨即檢查了一下臭氧尾氣破壞器進口處的臭氧濃度測量值，發現高達500ppm。顯然，投加的臭氧基本沒有與水充分接觸反應。可以推斷，臭氧加注的曝氣管或曝氣盤可能存在嚴重的堵塞或破損問題，導致臭氧以大氣泡方式直接被抽吸到尾氣破壞系統。該問題也在后續開展的檢修工作中得到驗證。

要想評估臭氧的加注效率，最好在尾破進口管安裝臭氧濃度監測儀（圖6某水廠臭氧尾氣破壞器進口處的臭氧濃度在線監測），但很多水廠當初在建設臭氧系統時，往往都沒有在臭氧尾氣破壞器進口安裝臭氧濃度監測儀，這樣就難以在第一時間判斷加注系統本身是否存在問題。根據長期使用經驗，由于臭氧氣體中含有不少水蒸氣，艾晟特建議這個位置的臭氧濃度監測儀須適用高濕度環境使用，比如選用適應濕式臭氧氣體的傳感器或者前置安裝除濕裝置。

圖6某水廠臭氧尾氣破壞器進口的臭氧濃度在線監測

結語

自來水廠采用“臭氧-活性炭工藝”是為了提高水質，滿足人們對更加安全、健康飲用水的需求。自來水廠“臭氧-生物活性炭”工藝中的后臭氧投加控制需嚴格遵循地方標準，在后臭氧接觸池出口增設穩定可信在線的水中余臭氧監測儀、尾氣破壞器進口的臭氧濃度監測儀，有條件的水廠可以更深入地監測有機物的去除和出水濃度情況，通過精準調控、實時監測和物料平衡評估，確保水質安全與合規性。未來，隨著技術進步和標準升級，后臭氧投加控制必將更加智能化、綠色化，為居民提供更優質的自來水。