aoc（assimilable organic carbon，生物可同化有機(jī)碳）是指飲用水中有機(jī)物能被細(xì)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(xì)菌在飲用水中生長潛力的水質(zhì)參數(shù)。在詳細(xì)分析某市 5個(gè)典型水廠管網(wǎng)水中aoc的變化特性基礎(chǔ)上，結(jié)合氯和氯胺對aoc的影響和細(xì)菌對有機(jī)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(diǎn)，從而采取相應(yīng)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(xì)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(diǎn)而言）任一點(diǎn)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(diǎn)水中aoc的實(shí)際濃度；
　　　　　aoco：加氯前水中aoc的實(shí)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(xì)菌利用使aoc降低的濃度。

式(1)表明加氯后管網(wǎng)中任一點(diǎn)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(xì)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(xué)模型來描述氯氧化和管網(wǎng)中細(xì)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(diǎn)不同，模型分成兩個(gè)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(jī)物反應(yīng)生成aoc較快，在20℃時(shí)30min可以達(dá)到最大，因此b線在較短時(shí)間達(dá)到最大，然后不再變化。如果水廠在清水池進(jìn)水口加氯，則b線中aoc增加的過程隨清水池停留時(shí)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(xì)菌利用引起的aoc減少量(aocb)的變化，離水廠越遠(yuǎn)，減少越多；d線是出廠水a(chǎn)oc實(shí)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(xì)菌的消耗值。d線的峰點(diǎn)為出廠水a(chǎn)oc在管網(wǎng)中達(dá)到最大濃度的位置，在峰點(diǎn)前aoc增加，在峰點(diǎn)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(diǎn)位置有所區(qū)別：如果加氯后水在廠內(nèi)有足夠的停留時(shí)間，峰點(diǎn)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(shí)間不夠，氯氧化的aoc未完全生成，則峰點(diǎn)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(diǎn)將向遠(yuǎn)離水廠的方向移動(dòng)；如果用水量小，管網(wǎng)水流速慢，峰點(diǎn)將向近水廠方向移動(dòng)。從抑制細(xì)菌生長而言，峰點(diǎn)離水廠越遠(yuǎn)越有利，能使峰點(diǎn)前的管網(wǎng)水中aoc含量相對較少，減少細(xì)菌生長的營養(yǎng)物。

水溫對aoc的變化也有一定的影響，因?yàn)闇囟鹊淖兓绊懠?xì)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(shí)(<5℃)氯消毒型管網(wǎng)水a(chǎn)oc變化由圖1基本型變成圖2的低溫型。由于細(xì)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(yīng)降低，因此使峰點(diǎn)向遠(yuǎn)離廠區(qū)方向移動(dòng)，甚至在管網(wǎng)中沒有峰點(diǎn)出現(xiàn)，使管網(wǎng)中aoc持續(xù)上升，如本研究中三個(gè)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(jī)物反應(yīng)生成aoc較慢，因此b線達(dá)到最大值時(shí)間要長，然后不再變化。如果整個(gè)管網(wǎng)的水力停留時(shí)間不能滿足氯胺氧化的要求，則b線可能不會(huì)有平臺(tái)，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(diǎn)向遠(yuǎn)離水廠方向移動(dòng)。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(shí)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(diǎn)，管網(wǎng)末梢處于峰點(diǎn)與水廠之間的位置。因此氯胺消毒對控制aoc的生成和細(xì)菌生長有利。
 

在溫度較低的季節(jié)氯胺消毒型管網(wǎng)水a(chǎn)oc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(xì)菌的生長更有利。概而言之，在低溫條件下管網(wǎng)中細(xì)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(xì)菌學(xué)危害相對較小。夏季則是應(yīng)該重點(diǎn)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(xì)菌的過度繁殖。

二、 飲用水中aoc控制標(biāo)準(zhǔn)的探討

1. 飲用水中aoc現(xiàn)狀分析

某市的5個(gè)典型自來水廠的水源水質(zhì)、處理工藝和出廠水、管網(wǎng)水水質(zhì)在國內(nèi)頗有代表性，分析其水質(zhì)特點(diǎn)可以為提出國內(nèi)飲用水a(chǎn)oc44的控制標(biāo)準(zhǔn)提供參考。

飲用水中aoc的現(xiàn)狀分析

5個(gè)水廠出廠水、管網(wǎng)水和管網(wǎng)末梢水中aoc在不同季節(jié)中濃度如表1所示。每個(gè)水廠所有水樣aoc濃度分布情況見表2。三個(gè)地表水源水廠中，水廠1 aoc最低為97mg/l，最高為285mg/l，低于200mg/l的水樣占其總水樣的80%，低于100mg/l的水樣約占7%，是三個(gè)地表水源水廠中aoc平均濃度最低的水廠，也是包括地下水源水廠在內(nèi)的5個(gè)水廠中aoc濃度最低的水廠。水廠2最低為121mg/l，最高為313mg/l，所有水樣中低于200mg/l占40%，沒有低于100mg/l的水樣，其總體aoc濃度水平居中游。水廠3 aoc最低為111mg/l，最高為293mg/l，水樣中aoc低于200mg/l占總水樣的33%，沒有低于100mg/l的水樣，水樣aoc濃度總體水平在三個(gè)地表水源水廠中最高。說明aoc含量與水源水質(zhì)密切相關(guān)。

出廠水及管網(wǎng)中aoc(mg/l)濃度 　　　　　　　　　表1 

注：取樣時(shí)間順序?yàn)?6年冬、97年春、97年夏、97年秋和98年春

地下水源水廠中水廠4 aoc最低為92mg/l，最高為296mg/l，低于200mg/l占總水樣的54%左右，低于100mg/l占7%，是兩個(gè)地下水源水廠中aoc含量較少的水廠。水廠5 aoc最高為482mg/l，最低97mg/l，在97年與水廠1 供水混合后aoc濃度有一定降低，所有水樣中低于200mg/l占47%，低于100mg/l 占7%。

5個(gè)水廠水樣中低于100mg/l僅占總水樣的4%，低于200mg/l占50%，因此基本上都達(dá)不到國外學(xué)者提出的在加氯條件下50～100mg/l的aoc控制要求，其它的研究也確實(shí)證明該市給水管網(wǎng)中管壁上普遍存在細(xì)菌生長的現(xiàn)象，因此該市飲用水屬生物不穩(wěn)定的飲用水。

某市5個(gè)典型水廠出廠水及管網(wǎng)水中aoc(mg/l)范圍統(tǒng)計(jì) 表2 

2. 飲用水a(chǎn)oc控制標(biāo)準(zhǔn)的探討

aoc是反應(yīng)飲用水生物穩(wěn)定性，即水中能成為細(xì)菌營養(yǎng)物的有機(jī)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(xì)菌生長情況之間的關(guān)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(diǎn)。國外研究者的研究方法主要是基于對實(shí)際管道中細(xì)菌生長情況和aoc含量的實(shí)測值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，然后提出控制標(biāo)準(zhǔn)，這方面的領(lǐng)先者無疑是荷蘭的van der kooij教授。他研究認(rèn)為在保持適量余氯的條件下，出廠水a(chǎn)oc濃度在50～100mg/l或不加氯時(shí)保持10～20mg/l 時(shí)可以達(dá)到水質(zhì)生物穩(wěn)定（即不會(huì)引起細(xì)菌在其中生長）。louis a. kaplan等人對美國和加拿大的79個(gè)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(dá)到50～100mg/l的標(biāo)準(zhǔn)，所有的水廠均不能達(dá)到10～20mg/l的標(biāo)準(zhǔn)。

要準(zhǔn)確的確定這一指標(biāo)是十分困難的，應(yīng)該進(jìn)行長期的模擬管網(wǎng)試驗(yàn)，研究管網(wǎng)中細(xì)菌生長特性，綜合考慮影響管網(wǎng)中細(xì)菌生長的各項(xiàng)因素，如：余氯、水溫、有機(jī)營養(yǎng)物和其它因素，才能提出科學(xué)的指標(biāo)。對給水管網(wǎng)中細(xì)菌生長特性和飲用水生物穩(wěn)定性關(guān)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(chǔ)數(shù)據(jù)，國外目前也沒有立法規(guī)定的aoc控制標(biāo)準(zhǔn)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(xué)1995年首先開展對飲用水a(chǎn)oc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(jià)值的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。根據(jù)研究結(jié)果并基于以下幾點(diǎn)原因，提出我國飲用水a(chǎn)oc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(gè)水廠中水廠1水源水質(zhì)居全國領(lǐng)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(lǐng)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(dá)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(shù)后可以達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)要求。盡管水廠1目前也不能完全達(dá)到aoc的控制建議值，但根據(jù)對其工藝的分析可以肯定，在選擇合適的加氯方式、強(qiáng)化其常規(guī)處理效果和強(qiáng)化活性炭上微生物功能后是完全有可能達(dá)到的。生物處理技術(shù)在飲用水處理中的應(yīng)用也是本建議值可以達(dá)到的保證之一。有研究表明：某自來水廠水源水a(chǎn)oc達(dá)774mg/l，經(jīng)常規(guī)工藝處理出水a(chǎn)oc為339mg/l，而單經(jīng)生物預(yù)處理即可達(dá)214mg/l，去除率達(dá)72.35%；生物預(yù)處理與混凝沉淀的組合出水可達(dá)49mg/l，低于200mg/l。盡管這只是中試研究結(jié)果，與實(shí)際規(guī)模的水處理結(jié)果會(huì)有一定的差距，也說明生物處理對降低aoc有美好前景。膜技術(shù)在給水處理中應(yīng)用也是降低飲用水中aoc含量的有效手段。因此即使其它水源水質(zhì)相對較差的水廠，在采用合適的處理技術(shù)后是可以達(dá)到此建議值的。而且如果制定的控制標(biāo)準(zhǔn)要求太高，目前的原水水質(zhì)與水處理水平是根本達(dá)不到要求的。

(3) 提出的控制標(biāo)準(zhǔn)能在一定程度上防止細(xì)菌在管道中的生長。盡管被研究城市的給水管網(wǎng)中發(fā)現(xiàn)管壁普遍有細(xì)菌生長的現(xiàn)象，但在研究中所取管網(wǎng)水樣未發(fā)現(xiàn)有細(xì)菌和大腸桿菌檢出。國內(nèi)其它城市的管網(wǎng)水中普遍存在檢出細(xì)菌的情況，大腸桿菌也有部分檢出，且細(xì)菌和大腸桿菌隨管網(wǎng)延長而增加。因此說明被研究城市飲用水目前的aoc含量水平盡管不能完全控制細(xì)菌生長，但在一定程度上可以抑制細(xì)菌的過度繁殖，保證管網(wǎng)水細(xì)菌學(xué)指標(biāo)合格。如果其它水廠均達(dá)到aoc 200mg/l的要求，對提高國內(nèi)飲用水水質(zhì)是十分有利的。
 

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