常規(guī)凈水工藝各流程水AOX含量的研究

何瀚濤

(佛山市綠健醫(yī)療廢物處置有限公司 廣東 佛山 528000)

現(xiàn)今我國(guó)大部分水廠的凈水工藝依舊采用“混凝—沉淀—過(guò)濾—消毒”的傳統(tǒng)常規(guī)工藝，消毒中，含氯消毒劑在殺滅水中微生物、病菌等致病細(xì)菌的同時(shí)，還可能與水中存在的溶解性有機(jī)物發(fā)生一系列的反應(yīng)，生成鹵代化合物質(zhì)，即消毒副產(chǎn)物(disinfection by-products， DBPs)。

消毒副產(chǎn)物對(duì)人體健康具有毒害性，可吸附有機(jī)鹵化物AOX是英文Absorbable Organic Halogens的縮寫。當(dāng)中的鹵化物包括氯化物、溴化物和碘化物，不含氟化物。絕大部分有機(jī)鹵化物具有致畸、致癌和致突變性，是一類持久性的有機(jī)污染物，越來(lái)越受到人們的關(guān)注。以AOX 表征的有機(jī)鹵化物已成為一項(xiàng)國(guó)際性水質(zhì)指標(biāo)。我國(guó)對(duì)AOX的研究還剛剛起步，通過(guò)檢測(cè)常規(guī)工藝各流程水中AOX，可以有效評(píng)估工藝能否有效控制AOX的產(chǎn)生，對(duì)控制消毒副產(chǎn)物產(chǎn)生有一定指導(dǎo)意義。

1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器

1.1 主要試劑及其配制

(1)水廠凈水用聚合氯化鋁(含6%Al2O3)；

(2)氫氧化鈉；0.1 mol/L。

(3)鹽酸；0.1 mol/L。

(4)水廠砂濾池石英砂。D=0.9～1.2 mm；K80=1.31～1.33

(5)對(duì)氯苯酚標(biāo)準(zhǔn)：10 μgCl/mL。

1.2 主要實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備

本章實(shí)驗(yàn)所用主要儀器設(shè)備如下(詳見表1)。

表1 實(shí)驗(yàn)中的主要儀器設(shè)備

2 實(shí)驗(yàn)方法

將原水倒入潔凈燒杯中，模擬水廠投加每升水樣投加約5.00 mg/L聚合氯化鋁后，置于ZR4-6型六聯(lián)攪拌機(jī)上攪拌，絮凝沉淀后，上清液過(guò)沙濾管過(guò)濾，出水分別投加次氯酸鈉與次氯酸混合氯化銨消毒劑至總氯0.80 mg/L，室溫28 ℃消毒1 h。后存于水管內(nèi)密封保存一天。各取水源水、沉淀水、過(guò)濾水、加氯消毒水以及管道浸泡水樣12份檢測(cè)其中各項(xiàng)水質(zhì)，各取5份檢測(cè)AOX，各水樣結(jié)果取平均。

將原水不經(jīng)凈水流程，直接投加氯酸鈉以及次氯酸混合氯化銨至總氯1.00 mg/L，消毒1 h，測(cè)量AOX。

2.1 原水水質(zhì)特性

檢測(cè)了實(shí)驗(yàn)用原水渾濁度、PH、色度、水溫、CODMn、總氮、氨氮、TOC及AOX各2～5次，檢測(cè)結(jié)果取平均，分別測(cè)得渾濁度32.1NTU、PH7.38、色度20、水溫28 ℃、CODMn1.86、氨氮0.15 mg/L、總氮2.11 mg/L、TOC2.03 mg/L、AOX8.6 μgCl/L。檢測(cè)消毒劑及聚合氯化鋁空白平行樣品，均未檢出AOX。

2.2 ZR4-6型六聯(lián)攪拌機(jī)攪拌程序

依據(jù)水廠實(shí)際生產(chǎn)工藝參數(shù)以及多次模擬實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)，六聯(lián)攪拌機(jī)燒杯混凝實(shí)驗(yàn)參數(shù)為模擬混合器轉(zhuǎn)速445 r/min，模擬混合時(shí)間35 s。

2.3 砂濾過(guò)濾

在玻璃管中填充約10 cm厚石英濾砂，用待濾水沖洗濾柱，棄去前200 mL水樣。設(shè)置流量約為0.5 L/h。

2.4 浸泡試驗(yàn)

取4分自來(lái)水管(內(nèi)徑15 mm、外徑22 mm)約1.3 m，往自來(lái)水管中注滿水樣后，兩頭用封頭密封，避光放置1天，取樣前混勻管中液體。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論

3.1 凈水工藝對(duì)水質(zhì)參數(shù)的影響

經(jīng)過(guò)燒杯試驗(yàn)?zāi)M常規(guī)凈水處理工藝對(duì)原水進(jìn)行處理后，取原水至末梢水樣各12份，檢測(cè)其水質(zhì)指標(biāo)。檢測(cè)發(fā)現(xiàn)當(dāng)經(jīng)過(guò)凈水工藝處理后，發(fā)現(xiàn)原水中的氨氮已幾乎被去除，故可認(rèn)為水中已無(wú)氨氮影響。當(dāng)經(jīng)過(guò)凈水工藝處理后，原水中的CODMn以及TOC均有不同程度下降，CODMn去除效率約為：35%～47%，TOC去除效率約為：24%～37%[1]。

3.2 凈水工藝各流程AOX含量變化

使用同一原水模擬凈水工藝全流程處理后，使用兩種不同消毒方式消毒30 min，隨后使用鑄鐵管浸泡一天，取各流程水檢測(cè)其AOX含量。發(fā)現(xiàn)原水經(jīng)過(guò)混凝沉淀及沙濾過(guò)濾后，原有AOX含量變化甚微，但加氯消毒后，水樣較原水及流程水明顯增多。次氯酸鈉消毒過(guò)的水樣AOX增加至原來(lái)近4倍，氯化銨消毒過(guò)的水樣增加約50%。印證了AOX主要是由消毒步驟產(chǎn)生的[2]。

經(jīng)檢測(cè)，浸泡試驗(yàn)一天后管道中，次氯酸鈉消毒水樣總氯含量已降至0.13 mg/L。管道中存留AOX一天后，其含量仍維持在一定水平并有所上升，說(shuō)明消毒所產(chǎn)生的AOX可能具有一定的穩(wěn)定性，水中剩余氯量與水中有機(jī)物不斷反應(yīng)。

3.3 經(jīng)凈水工藝加氯與原水直接加氯AOX對(duì)比

經(jīng)過(guò)凈水工藝全流程加氯對(duì)比不經(jīng)凈水工藝流程加氯 AOX含量。其凈水工藝對(duì)AOX抑制效率如下，如圖1所示。

圖1 經(jīng)凈水工藝加氯與原水直接加氯AOX對(duì)比

從圖1可以看出無(wú)論經(jīng)過(guò)何種消毒方式，經(jīng)過(guò)凈水工藝消毒后AOX含量，明顯低于不經(jīng)凈水工藝處理的含量[3]。雖然兩種消毒方式產(chǎn)生的AOX不盡相同，但原水經(jīng)凈化工藝后其去除效率幾乎一致，約為45%～48%，說(shuō)明傳統(tǒng)凈水工藝對(duì)AOX產(chǎn)生有一定控制作用，如圖2所示。且AOX的抑制效率與工藝流程對(duì)CODMn的去除效率相當(dāng)，說(shuō)明很有可能原水經(jīng)過(guò)凈水工藝后，去除的部分組成CODMn的有機(jī)物質(zhì)，恰巧是產(chǎn)生AOX的前體物。

圖2 經(jīng)凈水工藝對(duì)AOX的去除效率

3.4 結(jié)果分析及討論

飲用水中的AOX，其來(lái)源無(wú)非就三種途徑：①原水中可溶性有機(jī)物氯化產(chǎn)生的；②原水受到污染，常規(guī)工藝不能去除帶來(lái)的；③消毒劑本身含有AOX，在消毒過(guò)程中混入的。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知，原水中原有AOX含量在凈水工藝投加氯消毒前流程中其含量變化不大，而消毒劑本身未檢出含有AOX，故第一種途徑是產(chǎn)生AOX的主要來(lái)源[4]。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看來(lái)，混凝沉淀及砂濾對(duì)原水中少量AOX的去除效果并不明顯，說(shuō)明原水中的AOX可能大多數(shù)分子及顆粒都不大，不被凈水劑吸附，亦不被石英砂截留。但經(jīng)過(guò)凈水工藝處理過(guò)的原水氯化后的AOX明顯比不經(jīng)凈水工藝處理的原水少，說(shuō)明絮凝沉淀及砂濾可以除去部分能氯化生成AOX的前體物[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)水源水經(jīng)過(guò)常規(guī)凈水工藝，出廠水投加氯消毒后，其AOX含量升高。凈水劑不含AOX。說(shuō)明飲用水中AOX主要產(chǎn)生在消毒步驟。

(2)常規(guī)凈水工藝中，混凝沉淀及沙濾對(duì)原水中的AOX去除效果不明顯。

(3)可以推論出常規(guī)凈水工藝不能去除水中AOX，但可以去除部分與氯反應(yīng)產(chǎn)生AOX的前體物質(zhì)。