自来水常规处理和深度处理工艺出水消毒副产物对比研究

自来水常规处理和深度处理工艺出水消毒副产物对比研究

朱雅萍

身份证号：310113197811075324 上海 200942

摘要：为保证人们饮用水的安全，出厂前给生活饮用水消毒是最经济有效的措施之一。目前，国内制水厂主要使用氯作为消毒剂，但氯消毒制剂会在消毒过程中与水中的某些有机物作用生成三卤甲烷、卤乙酸等卤代消毒副产物，其中大部分是对人体有毒害作用的三致物，这项发现在20世纪70年代荷兰鹿特丹的自来水厂及美国环境保护署对80个城市饮用水的调查研究中就得到了证实。20世纪初研发的制水工艺主要由混凝、沉淀、过滤、消毒4个工艺组成，在很长一段时间内作为制水厂的主流生产工艺，为人类饮用水做出了极大贡献。随着时代的进步和江湖河岸工农业的发展，城镇化水平不断提高，水体污染物总量持续上升，水质状况不断下降，水的安全性堪忧。主流常规制水工艺压力增大，已不能完全保证制水厂出水的安全达标。

关键词：自来水；常规处理；深度处理；消毒副产物；

引言

水是人们赖以生存的物质基础，是最为宝贵的生命之源，现阶段，人们生活所需饮用水是由自来水厂所提供的，饮用水安全则成为备受人们关注的焦点。自来水厂生产运行期间，水处理消毒技术的科学有效运用，对饮用水安全性有着重要影响作用，若消毒技术运用不当则会对水处理、消毒产生严重不利影响，进而对人们身体健康构成严重威胁影响。所以，自来水厂生产运行期间，有关人员需提高重视，对常用水处理消毒技术做到充分了解掌握，对不同消毒技术所具有的优缺点加以充分明确，对水处理消毒技术加以科学有效运用，以此为饮用水安全提供可靠保障。

1自来水厂消毒剂的类型

在自来水厂生产饮用水的生产工艺中，消毒方法可分为物理方法和化学方法，物理方法目前常见的是紫外线(UV)照射法;化学方法应用比较广泛，如液氯、二氧化氯、次氯酸钠、臭氧等。传统自来水厂中以加入液氯、二氧化氯、次氯酸钠方法最为常用，新型的水厂工艺中开始增加臭氧、紫外线照射法等先进工艺方法。根据当地原水中细菌和致病微生物的种类，并根据各消毒剂添加工艺的优缺点选用合适的消毒剂对饮用水的安全生产有至关重要的作用。

2自来水厂常用的水处理消毒技术

2.1液氯（Cl2）消毒

有关水处理消毒技术，氯消毒方法属于应用时间较久的重要技术之一。针对自来水厂而言，水处理消毒环节，加氯消毒依然有着重点运用，大部分自来水厂也对加氯消毒技术有着较高频率的运用。在我国，自来水厂生产运行期间，加氯消毒技术更是组合较高占比，甚至超过99%。位于消毒处理环节，有关含氯消毒剂，次氯酸发挥着主要消毒作用，其在水中所发生的化学反应式：Cl2+H2O→CL-+HCLO；HClO→H++ClO-。次氯酸属于含氯消毒剂和水反应所获得的最终产物，存在相应的杀菌效果。次氯酸不携带电荷，属于中性分子，可靠近携带负电荷细菌，并穿过细菌细胞壁，以氧化作用为条件，对细菌酶系统造成破坏，以此有效杀灭细菌。有关次氯酸根离子，尽管存在杀菌能力，不过，因其携带负电荷，无法靠近携带负电荷细菌，所以，无法保证杀菌效果。氯消毒方法，表现出良好的经济性，操作相对简便，且自动化水平较高，可保证良好效果等，不过，同水中部分物质可发生反应，并形成有害消毒副产物，如三卤甲烷等。自来水通过加氯消毒剂采取氯化消毒期间，三卤甲烷的存在，会同部分有机物发生反应，并由此形成挥发性卤代烃类化合物。基于有关研究得知，三卤甲烷基本特性方面，表现出明显的致畸性、致突变性与致癌性，若积累总量超标，势必会对人们内脏器官产生危害影响。

2.2二氧化氯

二氧化氯常温常压下为黄绿色到橙黄色有强烈刺激性臭味气体；极易溶于水且不与水反应，几乎不发生水解，在水中的溶解度是氯气的5~8倍；属强氧化剂，其有效氯是氯气的2.6倍。二氧化氯能与许多化学物质发生爆炸性反应，对热、震动、撞击和摩擦相当敏感。当空气中二氧化氯的含量＞10%或水溶液中含量＞30%时易发生爆炸，因此使用二氧化氯需要现场制备。二氧化氯是一种强氧化剂，在水中几乎100%以分子状态存在，所以易透过细胞膜，其消毒作用主要是二氧化氯分子渗入细菌细胞内，将核酸（RNA或DNA）氧化，从而阻止细胞的合成代谢，并使细胞死亡。虽然使用二氧化氯成本较高且对安全方面要求比较严格，但因其消毒效果好，在允许使用浓度内无毒副作用，并可有效控制饮水中“三致物质”(致癌、致畸、致突变)的产生，目前仍被多数水厂采用。

2.3臭氧消毒

臭氧，化学式为O3，又称三原子氧、超氧，因其类似鱼腥味的臭味而得名。臭氧有强氧化性，氧化性高于氯和二氧化氯，可在较低温度下发生氧化反应，有水存在时臭氧是一种强力漂白剂，常用作强氧化剂、漂白剂、皮毛脱臭剂、空气净化剂、消毒杀菌剂、饮用水的消毒脱臭。臭氧作为饮用水消毒剂有着传统氯消毒剂没有的优点:如臭氧的消毒作用极强，可以灭活普通消毒剂(氯、二氧化氯)难以去除的致病微生物如隐孢子虫卵囊、贾第虫孢囊、旋转病毒等;臭氧的灭杀速度很快，是氯的600～3000倍;杀毒过程中产生的氧化副产物无毒害作用。臭氧在室温下很不稳定，在常温下可以自行还原为氧气，不会产生二次污染，这也是臭氧消毒的一大优点，所以使用臭氧时需要现制现用，水厂使用时需要购置臭氧发生器，建设臭氧发生车间。臭氧发生器是利用高压放电原理，将氧气转化为臭氧，即将高压交流电加在中间隔有绝缘体并有一定间隙的高压电极上，让经过的干燥净化空气或氧气通过。当高压交流电达到10～15kV时，产生蓝色辉光放电———电晕，电晕中的自由高能离子离解O2分子，经碰撞聚合为O3分子。2021年月浦水厂运用臭氧技术后，出厂水三卤甲烷总量和二氯一溴甲烷与2020年含量有了显著的下降。

2.4紫外线消毒

有关紫外线，可实现对多种微生物的有效杀灭，水处理消毒方面，利用紫外线，则可对隐性孢子虫卵囊实现有效杀死。水处理消毒期间，采取紫外线消毒的方式，表现出明显的便捷性与彻底性，可避免对水质产生的污染影响，操作使用便捷，且维护成本低廉等。针对高强度紫外线，短时间便可对一般大肠杆菌实现有效杀灭，去除率可超过98%，细菌总数平均去除率则可超过96.6%。针对紫外线消毒方式，其优势主要为，在水体之中，不用添加使用任何物质，可有效避免残留、副产物等问题，然而，通过紫外线消毒，其效果持续时间并不长，对水体完成消毒处理之后，进入管网有可能引起二次污染问题。尽管如此，有关紫外线消毒方法，引起无毒、经济与高效等优势特点，因此也获得广泛重点应用。

结束语

随着人们生活水平和生活质量的提高，人们对日常饮用水安全的要求也越来越高，这就给自来水生产企业提出了更高的要求。深度处理工艺的出水水质相较于常规处理工艺有明显改善，尤其是有机微污染物含量显著的下降

卤代消毒副产物的含量也有了明显变化。在丰水期，水源水质不稳定，中小水厂生产压力大，管理环节薄弱，消毒副产物风险较高，常规处理工艺结合深度处理工艺的生产方式能有效降低生产压力，确保出水水质全面稳定达标。

参考文献

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