直接饮用水回用示范厂通过有机物监测增强当地抗旱能力与效能

总结

示范厂厂址 – 美国犹他州南乔丹市（South Jordan）

技术应用 – 直接饮用水回用（DPR，Direct Potable Reuse）工艺中的有机物监测

技术设备 – Sievers®总有机碳TOC分析仪

项目简介 – 直接饮用水回用（DPR）项目的成功实施能够极大增强当地的抗旱能力。为了消除公众对作为饮用水源的DPR水的误解，并使DPR水处理工艺保持最 佳运行水平，水处理厂需要使用能够实时监测水质的技术设备，例如总有机碳TOC分析仪。水质监测是优化膜生物反应器（MBR，Membrane Bioreactor）和臭氧氧化工艺性能的关键步骤。

影响技术选择的因素 – DPR示范厂需要一台能够灵活监测多个不同水质样品流的TOC分析仪。他们还需要用紫外过硫酸盐氧化和膜电导（MC，Membrane Conductometric）检测技术来进行可靠、准确的TOC测量。

关键词 – 直接饮用水回用（DPR）、总有机碳（TOC）、有机物监测、Sievers M5310 C TOC分析仪

项目背景

犹他州是美国最 干旱的州之一，其5400万英亩的土地中有90%极度干旱。犹他州盐湖县南乔丹市的地下水被尾矿污染，因此当地没有饮用水源。城市的饮用水大多购自尤因塔山区（Uintah Mountain）和普罗沃河地区（Provo River）的供水商。犹他州政府资助了DPR示范项目，以测试未来在当地实施DPR计划的可行性。示范厂将运行3到5年，为未来DPR计划的正式实施提供参考架构。

图1. DPR示范项目的鸟瞰图

DPR示范项目的水源是处理后的南谷下水道系统（South Valley Sewer）的废水。DPR示范厂采用先进工艺组合以求实现高水质目标，并成功实施稳健的多重障蔽除污法的废水处理工艺。示范厂由5个不同的工艺部分组成，即臭氧化处理（Ozonation）、生物活性过滤（BAF，Biologically Active Filter）、超滤（UF，Ultrafiltration）、颗粒活性炭处理（GAC，Granular Activated Carbon）、紫外消毒（UV Disinfection）。

来自膜生物反应器的进水滤液通过臭氧化处理之后，进入深度处理工艺部分。臭氧是强氧化剂，能够分解有机污染物。在臭氧化工艺之后，是生物活性过滤工艺，为生物提供生长介质，并进一步分解污染物。超滤工艺过滤掉微生物，而粒状活性炭处理工艺吸附残留的微量污染物。DPR示范项目的最后一步是紫外消毒工艺，能够有效地消除水中的病原体。

挑战

DPR计划成功与否，取决于公众对DPR的接受程度和意见。由于公众普遍对DPR认知不足，因此需要花时间向公众讲解有关废水回用及净化处理的知识。DPR示范项目未来能否成功，很大程度上还取决于基于监测数据的决策，因此项目工程师面临如何实时连续监测工艺中的有机污染物含量的难题。废水处理工艺的目的是去除源水和废水中有害人体健康和破坏环境的有机污染物，因此掌握一套使用便捷和性能可靠的水质监测方法就至关重要，其中最 关键的是必须能够了解和测量初始工艺和后续工艺中的水中的有机物含量。

解决方案

犹他州南乔丹市的DPR示范厂将总有机碳测量值作为主要的关键工艺指标（KPI，Key Process Indicator），因此需要使用能够灵活测量多个不同水质的样品流的TOC分析仪。示范厂为了达到监测要求，选用Sievers M5310 C TOC分析仪，这款分析仪采用膜电导（MC，Membrane Conductometric）检测和紫外过硫酸盐氧化技术。图2是示范厂的总体工艺流程图和各个工艺部分。在DPR工艺开始时进行TOC监测。严密监测从废水厂进入DPR示范厂的废水，并根据监测结果来调整深度处理工艺。在生物活性过滤工艺之后再次进行TOC监测，以确保污染物的去除率。在紫外消毒工艺之后，可以通过TOC分析来确定最 终水质。

图2. 直接饮用水回用示范项目工艺步骤[1]

结论

许多地区面临饮用水短缺的问题，而DPR项目等创新性解决方案是未来提高当地抗旱能力和自主供水的不二选择。有了这种严格的水质监测系统，水处理厂就能够根据监测结果来做决策，并用准确可靠的监测数据来消除公众对DPR等新饮用水源的不信任。用于监测有机物的TOC分析法是一种简便而功能强大的方法，可用于优化工艺、保证水质、满足法规要求等领域。南乔丹市选用Sievers M5310 C分析仪来成功展示DPR项目的可行性，并为未来此类项目提供参考框架，从而为当地社区提供足够安全和低廉的饮用水。

参考文献

[1]. Whotcott, G., & Rasmussen, J. (2019, July 29). South Jordan City – DPR Demonstration Project. Arizona Reuse Symposium. Symposium conducted at the meeting of Water Reuse Arizona & AZ Water Association, Flagstaff, AZ.