水廠常用消毒劑對(duì)水質(zhì)的影響及應(yīng)對(duì)措施

袁雪君(佛山市禪城區(qū)供水有限公司，廣東 佛山 528000)

0 引言

近年來(lái)，隨著大眾對(duì)水質(zhì)安全的關(guān)注，越發(fā)引起市民對(duì)制水工藝的興趣。自來(lái)水廠的制水過(guò)程包括混凝、沉淀、過(guò)濾、消毒，其中消毒的目的是殺死水中的病原菌和減少微生物的風(fēng)險(xiǎn)。但是這些消毒劑的大量使用也產(chǎn)生了消毒副產(chǎn)物等水質(zhì)分析問(wèn)題。因此，從安全、優(yōu)質(zhì)的供水角度出發(fā)，有必要了解各種消毒劑對(duì)自來(lái)水質(zhì)量的影響。本文選擇了自來(lái)水廠常用的四種消毒劑氯胺、液氯、次氯酸鈉和二氧化氯，研究了它們?cè)谧詠?lái)水廠中的添加所引起的主要水質(zhì)問(wèn)題，并給出了相應(yīng)的生產(chǎn)實(shí)例。

1 共性問(wèn)題

1.1 有機(jī)鹵化物

含氯消毒劑與水中的有機(jī)物進(jìn)行反應(yīng)，會(huì)生成對(duì)我們?nèi)梭w心理健康發(fā)展有害的有機(jī)金屬鹵化物，主要內(nèi)容包括三鹵甲烷、鹵乙酸和三氯乙醛等。在氯胺、液氯、次氯酸鈉和二氧化氯四種消毒劑中，液氯和次氯酸鈉最容易形成有機(jī)鹵化物。

一些研究比較了在相同注射和添加條件下生產(chǎn)7種液態(tài)氯和氯胺的有機(jī)鹵化物，發(fā)現(xiàn)氯胺消毒有機(jī)鹵化物的產(chǎn)量明顯低于液氯消毒的產(chǎn)量[1]。

可吸附能力有機(jī)鹵化物(AOX)做為自己一個(gè)經(jīng)濟(jì)總量進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)，可以從總體上反映含氯消毒劑產(chǎn)生的有機(jī)鹵化物。試驗(yàn)結(jié)果表明，采用液氯或次氯酸鈉消毒的水廠出水AOX含量明顯高于采用氯胺或二氧化氯消毒的水廠。使用次氯酸鈉的水廠改造成二氧化氯消毒后，出廠水中AOX濃度降低了三分之二左右[2]。

應(yīng)對(duì)措施：控制有機(jī)鹵化物產(chǎn)生的方法主要有三種：(1)使用不產(chǎn)生有機(jī)鹵化物或更少有機(jī)鹵化物的消毒劑；(2)在添加消毒劑之前去除水中有機(jī)鹵化物的前體；(3)去除消毒后產(chǎn)生的有機(jī)鹵化物。實(shí)際生產(chǎn)中一般是采用第1、2種途徑。

四川某水廠的原水為水庫(kù)水，由于不同原水中有機(jī)物含量存在較多，采用次氯酸鈉消毒后三氯甲烷容易出現(xiàn)超標(biāo)。水廠后來(lái)采用次氯化鈉與二氧化氯消毒相結(jié)合的工藝，過(guò)濾后先加二氧化氯，在水箱末端加入次氯酸鈉，確保消毒副產(chǎn)品不超標(biāo)[3]。

深圳南山水廠采用多種技術(shù)手段控制三氯乙醛生產(chǎn)，包括：添加粉末活性炭吸附前體；用高錳酸鉀代替氯作預(yù)氧化劑；采用強(qiáng)化混凝沉淀技術(shù)去除前體；增加消毒劑投藥點(diǎn)，降低單點(diǎn)投藥量。這些技術(shù)應(yīng)用后效果良好，三氯乙醛降至國(guó)標(biāo)限值的30%以下[4]。

1.2 pH

液氯、氯胺投加到水中后，會(huì)分別可以發(fā)生具有以下問(wèn)題反應(yīng)：

隨著HClO和NH2Cl的消耗，反應(yīng)持續(xù)向右進(jìn)行，產(chǎn)生HCl，使出廠水的pH值降低。此外，水廠加入的聚合氯化鋁和其他絮凝劑都是強(qiáng)酸弱堿鹽，也會(huì)造成pH值偏低。如果原水的pH偏低，經(jīng)過(guò)絮凝、沉淀、消毒后，出廠水的pH值有可能會(huì)接近或低于6.5。

強(qiáng)堿弱酸鹽的次氯酸鈉對(duì)自來(lái)水pH值的影響與液氯和氯胺相反，會(huì)增加出廠水的pH值。東莞某水廠的濾后水pH值為6.9，當(dāng)次氯酸鈉投量為1.5 mg/L時(shí)，出廠水的pH升高到7.8左右[5]。

應(yīng)對(duì)措施：液氯、氯胺消毒的水廠，如果原水pH值偏低，可以投加氫氧化鈉或石灰[6,7]，使出廠水的pH升高到7.5左右。

2 個(gè)性問(wèn)題

2.1 氯胺消毒的亞硝酸鹽問(wèn)題

氯胺在供水系統(tǒng)管網(wǎng)設(shè)計(jì)中會(huì)分解出氨氮，在硝化細(xì)菌的作用下形成對(duì)我們?nèi)梭w健康有害的亞硝酸鹽。有研究表明，在出廠水余氯相同的情況下，氨氮濃度越高，硝化作用越明顯。隨著硝基細(xì)菌的繁殖[8]，管網(wǎng)中的殘留氯加速衰減，導(dǎo)致殘留氯和細(xì)菌總數(shù)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。

應(yīng)對(duì)措施：氯胺消毒的水廠，可以在水廠內(nèi)進(jìn)行適當(dāng)有效降低氨的投加量，也即提高氯氨比；也可以通過(guò)適當(dāng)發(fā)展提高產(chǎn)品出廠水的余氯濃度，保證系統(tǒng)管網(wǎng)末梢水中主要含有余氯，抑制硝化作用細(xì)菌的繁殖[9]。

也可轉(zhuǎn)用短期液氯消毒法，使用液氯比氯胺消毒更有效，殺死網(wǎng)絡(luò)中的硝化細(xì)菌，然后再轉(zhuǎn)用原來(lái)的氯胺消毒法[10]。但是這種方法會(huì)導(dǎo)致水中消毒副產(chǎn)物的增加，所以要注意監(jiān)測(cè)水中三鹵甲烷、鹵乙酸等消毒副產(chǎn)物的濃度。

2.2 次氯酸鈉消毒的氯酸鹽問(wèn)題

近年來(lái)，隨著我們國(guó)家對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品的管理趨嚴(yán)，越來(lái)越大越多企業(yè)原來(lái)可以采用液氯消毒的自來(lái)水廠改為次氯酸鈉進(jìn)行消毒。水廠一般使用購(gòu)買(mǎi)的次氯酸鈉溶液。結(jié)果表明，氯酸鹽的生產(chǎn)與次氯酸鈉溶液的貯藏溫度和儲(chǔ)存時(shí)間密切相關(guān)。溫度越高，氯酸鹽濃度增加越快；儲(chǔ)存時(shí)間越長(zhǎng)，氯酸鹽濃度越高[11]。

應(yīng)對(duì)措施：次氯酸鈉溶液應(yīng)儲(chǔ)存在一個(gè)陰涼的地方，避免陽(yáng)光直接照射。水廠不要儲(chǔ)存太多，盡快使用。在裝入新一批次氯酸鈉溶液之前，盡量用完儲(chǔ)罐中的次氯酸鈉溶液。定期對(duì)儲(chǔ)罐數(shù)據(jù)進(jìn)行直接放空和清洗。

2.3 二氧化氯消毒的氯酸鹽問(wèn)題

二氧化氯作為一種優(yōu)良的消毒劑，具有較強(qiáng)的氧化、良好的消毒效果，而且生產(chǎn)有機(jī)鹵化物較少，已廣泛應(yīng)用于中小型水廠。如果將反應(yīng)后的殘液加入水中，原料中的氯酸鹽會(huì)導(dǎo)致工廠水中氯酸鹽濃度過(guò)高。特別是在冬季，低溫環(huán)境造成不良反應(yīng)時(shí)間不完全，出廠檢測(cè)水中氯酸鹽有超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)。

應(yīng)對(duì)措施：由氯酸鹽制備二氧化氯的反應(yīng)程度與反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間有關(guān)。反應(yīng)溫度越高，反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，則反應(yīng)越完全，殘液中氯酸鹽的濃度越低[12]。反應(yīng)溫度和時(shí)間應(yīng)適當(dāng)提高。最好是采用氣液分離的方式，把反應(yīng)后的二氧化氯從殘液中分離培養(yǎng)出來(lái)，再投加到環(huán)境水中，反應(yīng)殘液則回收進(jìn)行處理。

2.4 二氧化氯消毒的亞氯酸鹽問(wèn)題

二氧化氯利用強(qiáng)氧化性對(duì)自來(lái)水進(jìn)行消毒，同時(shí)氧化水中的有機(jī)物和還原性物質(zhì)。在此過(guò)程中，二氧化氯被減少，以在還原產(chǎn)品中含有氯酸鹽。如果沒(méi)有水中主要含有較多的有機(jī)物，有可能發(fā)展造成亞氯酸鹽超標(biāo)。

應(yīng)對(duì)措施：可采用強(qiáng)化凝聚及粉狀活性炭吸附法，以減少水中有機(jī)物的含量。也可以與其他消毒劑聯(lián)合使用，減少二氧化氯的用量，從而減少亞氯酸鹽的生成。

2.5 二氧化氯消毒的色度和渾濁度問(wèn)題

二氧化氯具有強(qiáng)氧化性，在常用的消毒劑中，其氧化技術(shù)能力成為僅次于中國(guó)臭氧。如果自來(lái)水廠濾后水中Mn2+濃度偏高，二氧化氯氧化后會(huì)形成不溶于水的黃褐色二氧化錳膠體，導(dǎo)致出廠水色度和濁度增加。

應(yīng)對(duì)措施：二氧化氯可以添加到原水中，Mn2+加氧化成二氧化錳串聯(lián)，然后通過(guò)凝固過(guò)濾去除二氧化錳。也可以進(jìn)行適當(dāng)有效降低濾后水中二氧化氯的投加量，或者一個(gè)臨時(shí)政策改為次氯酸鈉消毒[13]。也可以改為二氧化氯結(jié)合次氯酸鈉的消毒方式。

個(gè)人實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明圖1，不同濃度的氧化氯樣品在360 nm波長(zhǎng)下的吸光度大于其他幾個(gè)波長(zhǎng)下的吸光度，并且該波長(zhǎng)下的濃度-吸光度曲線呈良好的線性關(guān)系。采用360 nm作為吸收波長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果更為穩(wěn)定，也保證了實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。對(duì)于高濃度二氧化氯的測(cè)定，上述幾個(gè)波長(zhǎng)都可以作為定量測(cè)定的依據(jù)。但是本研究針對(duì)的是生活飲用水中低濃度的二氧化氯測(cè)定，所以采用波長(zhǎng)360 nm更為理想。

圖1 不同波長(zhǎng)下二氧化氯濃度與吸光度關(guān)系曲線圖

3 結(jié)語(yǔ)

自來(lái)水廠常用的氯胺、液氯、次氯酸鈉和二氧化氯，在降低自來(lái)水微生物風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，對(duì)水質(zhì)也有一定影響，特別是衍生出的消毒副產(chǎn)物。本文通過(guò)分析了產(chǎn)生水質(zhì)安全問(wèn)題的原因和主要的影響社會(huì)因素，并給出了水廠的實(shí)際情況應(yīng)對(duì)實(shí)例。保證居民用水安全，在運(yùn)用合適的檢測(cè)手段與檢測(cè)方法的一定程度上，大力推廣符合國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)完善高效低能的消毒技術(shù)的發(fā)展。希望能為自來(lái)水廠的運(yùn)行管理和安全優(yōu)質(zhì)供水提供幫助。