探討二氧化氯在飲用水中消毒副產(chǎn)物的生成情況分析

陳建貴

摘要：分析在使用二氧化氯對飲用水進(jìn)行消毒時(shí)副毒物的生成情況。方法：以小河水和湖水為處理對象，分析研究了再消毒過程中二氧化氯的消耗量以及亞鋁酸鹽的生產(chǎn)量之間的聯(lián)系，測定二氧化氯對COD的去除情況。結(jié)果：在對飲用水進(jìn)行消毒時(shí)副產(chǎn)物亞鋁酸鹽的產(chǎn)生量與二氧化氯的消耗量成正比，與二氧化氯的投入量與水體中COD濃度沒有直接關(guān)系。結(jié)論：在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室，隨著二氧化氯在水樣中投入量的加大，二氧化氯余量、余氯、亞氯酸鹽含量、二氧化氯消耗量、COD去除率都逐漸加大，副產(chǎn)物亞鋁酸鹽的產(chǎn)生量與二氧化氯的消耗量成正比。

關(guān)鍵詞：二氧化氯；飲用水消毒；副產(chǎn)物；生成情況

二氧化氯在處理微污染水和出廠水消毒處理中應(yīng)用相對比較廣泛。針對二氧化氯在飲用水消毒過程中出現(xiàn)的副產(chǎn)物亞氯酸鹽超標(biāo)現(xiàn)象，消毒對保障飲用水衛(wèi)生安全具有重要意義[1]。二氧化氯因具有光譜殺菌性、對絕大多數(shù)細(xì)菌和病原微生物的滅活效果好、不易生產(chǎn)抗藥性、鹵代副產(chǎn)生物生成量少等優(yōu)點(diǎn)而日益受到人們的廣泛關(guān)注[2]。但二氧化氯在消毒過程中也產(chǎn)生副產(chǎn)物，主要是亞鋁酸鹽和鋁酸鹽，其中鋁酸鹽的生成量遠(yuǎn)小于亞鋁酸鹽的生成量，因此本文將亞鋁酸鹽作為二氧化氯消毒副產(chǎn)物的代表物質(zhì)，通過對多種水樣的二氧化氯消毒試驗(yàn)，研究二氧化氯投加量、二氧化氯消耗量、COD濃度等因素與亞鋁酸鹽生成量之間的關(guān)系，探索二氧化氯消毒副產(chǎn)物的生成規(guī)律及影響因素。

1.實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1一般資料

選取實(shí)驗(yàn)原水源為湖水和小河水2種，湖水：清澈透明，pH值=7.84，COD=310mg/L；小河水：清澈透明，pH值=7.73，COD=16mg/L。兩者在試驗(yàn)中采取的試驗(yàn)方法完全一致。

1.2 試驗(yàn)方法

針對采取的小河水和湖水的水樣，使用新一代二氧化氯制備反應(yīng)器，制備濃度分別為594.08、524.23、672.92mg/L的二氧化氯消毒液，然后分別將一定數(shù)量的消毒液投放在300mL的未經(jīng)過處理的水樣中，對水廠的消毒方法進(jìn)行模擬，待消毒液在水樣中反應(yīng)60min之后，檢測水樣中余氯、二氧化氯余量、氯酸鹽、亞氯酸鹽和COD濃度等。為檢測二氧化氯在水樣中的使用濃度是否會對腐殖酸氯化消毒產(chǎn)生副產(chǎn)物的產(chǎn)生造成影響，在試驗(yàn)中，控制二氧化氯的預(yù)氧化時(shí)間，和二氧化氯的使用量。

1.3 評定方法

根據(jù)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）規(guī)定的限值（0.7mg/L），余氯值符合（GB5749-2006）的要求。

2 結(jié)果

2.1 二氧化氯對小河水水樣的消毒情況

在小河水的消毒試驗(yàn)當(dāng)中，二氧化氯的使用量為0.52-5.27mg/L，檢測了余氯、二氧化氯余量、氯酸鹽、亞氯酸鹽和COD濃度等指標(biāo)。試驗(yàn)的條件下，二氧化氯剩余量為0.03-2.24mg/L，余氯值為0.01-0.79mg/L，亞氯鹽酸含量總值為0.20-3.16mg/L，對COD的去除率為1.42%-22.85%；經(jīng)試驗(yàn)結(jié)果表明，在試驗(yàn)中，隨著二氧化氯投入量的加大，二氧化氯余量、余氯、亞氯酸鹽含量、二氧化氯消耗量、COD去除率都逐漸加大，當(dāng)二氧化氯的投入量減小到2.08ml/L時(shí)，亞氯酸鹽含量為0.75ml/L、余氯值為0.08mg/L，此時(shí)亞氯酸鹽的含量已經(jīng)超出《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）規(guī)定的限值（0.7mg/L），而且，余氯值也不符合（GB5749-2006）的要求（≥0.1mg/L）。

2.2 二氧化氯對湖水水樣的消毒情況

湖水水樣的COD濃度相對比較高，使用去離子水進(jìn)行10倍稀釋后方可進(jìn)行使用，稀釋后的湖水水樣COD值為32.0mg/L。針對湖水水樣進(jìn)行試驗(yàn)，二氧化氯的投加量為0.40-6095mg/L，余氯值為0.13-（>1.0）mg/L，亞鋁酸鹽含量為0.02-0.68mg/L，COD的去除率為1.25%-7.50%；經(jīng)試驗(yàn)表明，隨著二氧化氯投入量的加大，二氧化氯的余量、亞鋁酸鹽含量、余氯、二氧化氯消耗量、COD去除率都逐漸加大，二氧化氯余量明顯增加，對COD的去除率在二氧化氯加入量>1.0mg/L之后變化不明顯。在試驗(yàn)的前提條件下，湖水水樣經(jīng)過使用不同量的二氧化氯消毒后，亞鋁酸鹽含量均低于0.7mg/L，余氯值高于0.1mg/L，符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）規(guī)定的限值要求。

3 討論

近年來，化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)成為一種重要的水處理方法，并在水處理工作上得到了越來越廣泛的應(yīng)用。化學(xué)預(yù)氧化市通過預(yù)氧化劑氧化分解水中的有機(jī)物，滅活水中的藻類和微生物，具有除臭、除味和降低后續(xù)凈水工藝負(fù)荷的特點(diǎn)[3]。最近幾年來人們也越來越關(guān)注二氧化氯預(yù)氧化效果，其氧化勢為1.5V，是一種強(qiáng)氧化劑和消毒劑，作用效果不受氨氮和pH變化的影響，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于微污染原水預(yù)處理和出廠水消毒處理過程中。在微污染原水預(yù)處理方面，二氧化氯可以起到較好的除臭、除藻、脫色、助凝、除鐵錳、除酚的作用[4]。

二氧化氯在飲用水消毒的應(yīng)用過程中，副產(chǎn)物亞鋁酸鹽的產(chǎn)生量和待消毒水體對二氧化氯的消耗量有直接關(guān)聯(lián)，待消毒水體對二氧化氯的消耗量與壓氯酸鹽的生成量呈正比[5]。待消毒水樣對二氧化氯的消耗量與水樣的COD濃度沒有直接關(guān)聯(lián)，二氧化氯的消耗量不隨水樣的COD濃度升高而加大[6]。經(jīng)試驗(yàn)表明，湖水水樣的COD濃度明顯對小河水水樣要高，但小河水水樣所消耗的二氧化氯卻高于湖水水樣。因此雖然二氧化氯氧化性較強(qiáng)，但是在對水中COD進(jìn)行去除時(shí)具有一定的選擇性，與水中所含的有機(jī)物性質(zhì)有很大的關(guān)聯(lián)。二氧化氯的使用濃度超過一定范圍之后，其潛能迅速增加，過量的二氧化氯會和有機(jī)物產(chǎn)生反應(yīng)生成乙醛，使得DCAN的生成量加大。

經(jīng)試驗(yàn)表明，不管是小河水水樣試驗(yàn)還是湖水水樣試驗(yàn)，隨著二氧化氯投入量的加大，二氧化氯余量、余氯、亞氯酸鹽含量、二氧化氯消耗量、COD去除率都逐漸加大。湖水水樣經(jīng)過使用不同量的二氧化氯消毒后，亞鋁酸鹽含量均低于0.7mg/L，余氯值高于0.1mg/L，符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）規(guī)定的限值要求。

綜上所述，飲用水消毒時(shí)消毒副產(chǎn)物的生成量與二氧化氯的消耗量呈正比，與二氧化氯在消毒時(shí)的用量和COD的濃度沒有直接關(guān)聯(lián)。

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