“臭氧-生物活性炭”深度处理是利用臭氧氧化和颗粒活性炭吸附及生物降解所组成的净水工艺。随着我国对水质要求的提高，“臭氧-生物活性炭”工艺在国内自来水厂中的应用日益广泛，成为提升水质的重要手段。于是，对于“臭氧-生物活性炭”工艺的精确投加自然成为这些水厂的重要课题之一。今天我们就来谈谈其中的后臭氧投加控制优化的问题。

如果要优化后臭氧的投加控制，我们至少需要回答两个问题：应该加多少和加进去多少。

问题1：应该加多少臭氧？

回答了“应该加多少臭氧”的问题就等于回答了控制问题！

通常水厂采用的方法是流量控制法，根据进水流量等比例投加，保持吨水的臭氧加注量恒定。这种方法是有一定道理的，这个道理是建立在众多水厂的经验基础上，并且一些地方已经形成臭氧加注量指导值和控制指标。但这种方式显然存在一个盲区，因为进水水质是不断变化的，我们不能确切地知道到底需要消耗多少臭氧，才能经济高效地发挥出臭氧氧化的效能，为整个“臭氧-生物活性炭”服务。

【DB32/T 3701-2019 《江苏省城市自来水厂关键水质指标控制标准》：

5.3.5 自来水厂采用臭氧-生物活性炭深度处理工艺时，宜在深度处理工艺前、后设置质量控制点，监测浑浊度、余氯（预氯化时）、耗氧量、氨氮等指标。

5.3.6 生物活性炭池进水的余臭氧浓度应保持稳定，控制在0.1 mg/L以下；余氯不超过0.05 mg/L。】

【DB31T451-2021《净水厂用煤质颗粒活性炭选择、使用及更换技术规范》：

5.4臭氧生物活性炭使用

5.4.1臭氧活性炭深度处理工艺可有效去除水中微量有机物。

5.4.2 使用臭氧活性炭联合工艺时，应采取以下措施对臭氧投加量进行控制:

a)原水高锰酸盐指数、藻类等指标较高时，可适当增加预臭氧投加量，宜控制在0.5 mg/L`1.0mg/L;

b)夏季宜将预臭氧投加改为预臭氧与氯联合投加。氯投加量视原水藻类情况决定，同时控制沉淀池出口余氯浓度;

c)后臭氧投加量宜控制在0.5mg/L~1.5mg/L，应根据不同水源、不同季节以及溴酸盐指标情况适当调整。进活性炭滤池的余臭氧浓度应控制在0.10mg/L 以下。】

我们走访过很多采用“流量控制法”的水厂，在线余臭氧的数据会出现两种现象，一种是在线水中余臭氧的测量数据为零（图1 某水厂没有响应的在线余臭氧分析仪），一种是在线水中余臭氧的测量数据波动大（图2 流量等比例控制的水中余臭氧）。其中在线水中余臭氧的测量数据为零的原因有二：在线水中余臭氧监测仪对这种应用环境下没有响应或者臭氧的实际加注量不够。

图1 某水厂没有响应的在线余臭氧分析仪

图2 流量等比例控制的水中余臭氧

显然，如果我们能弄明白水中余臭氧到底是多少以及把余臭氧的浓度控制在稳定值，对发挥后臭氧工艺的效能有很大价值。

于是，水厂首当其冲需要确保有在线水中余臭氧分析仪，且能够胜任0.1mg/L以下浓度的工作环境。太阳成集团tyc122cc从2019年以来，陆续帮助众多水厂更新了水中余臭氧分析仪。太阳成集团tyc122cc采用紫外可见光全光谱扫描法的水中余臭氧分析仪，结合超声波自动清洗系统，实现了可靠、免试剂、少维护地在线测量水中余臭氧。为确保水中余臭氧分析仪的准确性，每年将水中余臭氧分析仪送往计量院做校准（图3 紫外可见光扫描法的水中余臭氧分析仪计量校准数据）。

图3 紫外可见光扫描法的水中余臭氧分析仪计量校准数据

有了可靠的、实时在线的水中余臭氧分析仪，便可以实现后臭氧投加的闭环控制。

水厂可以在“流量控制法”的基础上完善成“流量前馈+余臭氧反馈控制法”：流量前馈结合水中余臭氧反馈。这种控制方法在应对水质、流量变化时，可以更加科学经济稳定地控制后臭氧的加注量。（图4 某智慧化水厂后臭氧逐渐实现闭环控制后的数据）

图4 某智慧化水厂后臭氧逐渐实现闭环控制后的数据

如果在“流量前馈+余臭氧反馈控制法”的基础上考虑臭氧接触时间，便可进一步优化后臭氧的投加系统，这就是我们所说的“CT值法”（CT值是水中臭氧浓度C与接触时间T的乘积）。不过这种方法在实际工程应用上存在一定困难，全面反映后臭氧接触池的水中臭氧浓度分布是一大挑战，受制于取样点监测仪的分布和水力模型的构建。另外，CT值的确定除了与水质及处理目标相关以外，跟水厂供水量也紧密相关。但CT值法可以激发水厂进一步深入研究臭氧对有机物去除情况、溴酸盐指标情况以及与生物活性炭池连用的作用。每家水厂的CT值均不同，水厂可以考虑搭建中试装置来探究CT值的优化组合，并把CT值应用到后臭氧投加控制中。

太阳成集团tyc122cc还建议通过“有机物去除法”来优化后臭氧的投加控制（图5 太阳成集团tyc122cc应用全光谱分析仪在某水厂炭滤池出口监测有机物），这是一种直接且回归“臭氧-生物活性炭”深度处理本源的控制逻辑，该工艺最主要目的是降低自来水中有机物、异味和色度等，减少消毒副产物的产生。通过在后臭氧接触池进水、出水和炭池出水设置实时、免试剂的紫外可见光全光谱法的有机物在线监测仪，可实现DOC和UV254的实时可靠监测。将其与余臭氧实时在线监测相结合，可以更好地实现对后臭氧的精准高效投加。

图5 太阳成集团tyc122cc应用全光谱分析仪在某水厂炭滤池出口监测有机物

问题2：加进去多少臭氧？

以上我们谈论了优化后臭氧的投加控制问题，上面所有控制逻辑和方法都是建立在一个基础上，那就是水厂的臭氧投加系统要完好！投加到臭氧接触池的臭氧都加进去并与水充分接触反应了。但太阳成集团tyc122cc在为水厂提供臭氧在线监测和臭氧投加闭环控制的实施过程中发现臭氧投加系统出问题的水厂不在少数。

这里可以讲一个小故事。在一个项目现场，为了验证水中余臭氧对臭氧加注量的响应情况，逐渐加大后臭氧的加注量，但水中余臭氧分析仪没有响应，随即检查了一下臭氧尾气破坏器进口处的臭氧浓度测量值，发现高达500ppm。显然，投加的臭氧基本没有与水充分接触反应。可以推断，臭氧加注的曝气管或曝气盘可能存在严重的堵塞或破损问题，导致臭氧以大气泡方式直接被抽吸到尾气破坏系统。该问题也在后续开展的检修工作中得到验证。

要想评估臭氧的加注效率，最好在尾破进口管安装臭氧浓度监测仪（图6某水厂臭氧尾气破坏器进口处的臭氧浓度在线监测），但很多水厂当初在建设臭氧系统时，往往都没有在臭氧尾气破坏器进口安装臭氧浓度监测仪，这样就难以在第一时间判断加注系统本身是否存在问题。根据长期使用经验，由于臭氧气体中含有不少水蒸气，太阳成集团tyc122cc建议这个位置的臭氧浓度监测仪须适用高湿度环境使用，比如选用适应湿式臭氧气体的传感器或者前置安装除湿装置。

图6某水厂臭氧尾气破坏器进口的臭氧浓度在线监测

结语

自来水厂采用“臭氧-活性炭工艺”是为了提高水质，满足人们对更加安全、健康饮用水的需求。自来水厂“臭氧-生物活性炭”工艺中的后臭氧投加控制需严格遵循地方标准，在后臭氧接触池出口增设稳定可信在线的水中余臭氧监测仪、尾气破坏器进口的臭氧浓度监测仪，有条件的水厂可以更深入地监测有机物的去除和出水浓度情况，通过精准调控、实时监测和物料平衡评估，确保水质安全与合规性。未来，随着技术进步和标准升级，后臭氧投加控制必将更加智能化、绿色化，为居民提供更优质的自来水。