饮用水中氯胺消毒的应用

饮用水中氯胺消毒的应用

0饮用水消毒副产物消毒的目的是利用所需的消毒物质在水中杀死病原体和有害的细菌，并防止水媒传播疾病。现在，人们经常使用溶液作为饮用水的消毒手段。国家要求饮用水中的细菌总数小于100个细菌，肠菌群小于3个。为了确保微孔和消毒在水中的长期作用，必须在水中使用一定的氯含量。根据人们的发现，在水中使用消毒药物后，有一些对人类有害的物质被定义为饮用水消毒的辅助产品（生物多样性-产品）。这些物质对人类的健康有威胁，在这些物质中，自1973年以来，人们研究了三氟甲烷（thms）。当收集源水时，thms被认为是水中的消毒剂，它可以抑制或减少dap引起的疾病。1氯消毒的原理和缺点1.1氯化消毒法饮用水氯化消毒起消毒作用的是投入到水中的氯化消毒剂与水作用形成的次氯酸,次氯酸分子扩散到细菌表面,并穿透细胞膜,使细菌的蛋白质组分发生变性,从而达到杀菌消毒的目的.液氯是目前应用比较广泛的氯化消毒剂,与水发生如下反应:Cl2+H2O→HClO+HCl(1)Cl2+Η2Ο→ΗClΟ+ΗCl(1)1.2氯试剂的缺点我们进行消毒,就是保证杀灭水中的有害细菌和保证饮用水安全,而氯化消毒剂自身却有一定缺点.1.2.1控制好水中余氯的量氯化消毒的持续时间短是氯化消毒剂自身最明显的缺点.出水管网中自来水要有一定的余氯量并且维持一定的时间,用以杀灭水中一些持续时间比较长的微生物.采用液氯消毒时.当出水中的余氯量控制在0.3mg/L,在4h之后,给水管网中就很难检测出余氯,管网末端的余氯量一般在0.05mg/L之下,不能满足要求.另外若是在敞开水池或光照条件下,水中的余氯容易挥发和分解,影响消毒效果.1.2.2ph的影响当氯化消毒剂与水发生反应生成次氯酸的同时还伴有酸或碱的生成.因此,次氯酸的生成量要受pH的影响.当采用液氯消毒时,伴有盐酸的生成,pH增大有利于反应向生成次氯酸的方向进行,但碱性不能太强,否则HClO会被中和ClO-1,影响消毒效果.当采用漂白粉和次氯酸纳消毒时,pH增大反而不利于次氯酸生成的反应发生.1.2.3容易产生二次废物dbps氯化消毒剂在消毒的同时,会产生一定量的游离氯,游离氯可与多种有机物发生氯化反应、生成三氯甲烷等致癌物质,危害人们的健康.2氯消毒有机盐代代相传的生成和性质2.1挥发性卤代烃大量饮用水源中含有腐殖质,藻类及其代谢有机物等,在一般的水体中腐殖酸占有机物总量的一半左右,有的可达80%左右,分析这些物质的有机官能团,其中脂肪占35%,芳香结构占21%.研究表明,这些物质都是形成挥发性卤代烃(VOH)的主要前驱物质.水氯化消毒产生的游离氯可与这些物质作用形成VOH,我们可以用下式表示有机卤代物质的生成.当源水pH值接近7时,THMs的生成量及生成速度与投氯量,接触反应时间和被处理水中前驱物质浓度有关.黄君礼指出,当两个以上的-OH自由基之间含有一个活性空位或三个活性空位碳原子的物质,是造成氯仿最大效的前驱物质,如苯二酸等.氯(卤素离子)+前驱物质有机卤代物2.2饮用水中thms含量的研究三卤甲烷是卤素类有机卤代物,包括氯仿(TCM)、溴仿(TBM)、一溴二氯甲烷(BDCM)、二溴一氯甲烷(DBCM).在我国各大城市饮用水普查中均查出了THMs的存在.人们已经鉴定出THMs是一种环境激素物质,其具有致癌和致突变作用,对人体健康有害.近年来国内外大量研究表明THMs与直肠、结肠等消化系统的癌症有关,饮用水中THMs含量越高,饮用的时间越长对人体健康的损害也就越大,致癌的危险程度越高,因此对饮用水中THMs的含量作了规定,我国为小于100μg/L.卤乙酸(HAAs)包括二氯乙酸(DCAA)、三氯乙酸(TCAA)等,是DBPs的一种.其毒性比较高,是一种高风险的致癌物质,可以引起代谢紊乱和神经中毒.国内外对此的研究比较少,原水有机物中疏水性有机酸(腐殖质类)是卤乙酸形成的主要前驱物质,其产生的HAAs约占全部有机物氯化后生成卤乙酸总量的80%左右.研究表明:水中有机物生成DCAA的活性比生成TCAA的高.因此对饮用水中HAAs的含量也作了规定,我国为小于60μg/L.2.3子br-和碘离子i-氯化消毒不仅生成了有机氯代物,还伴有有机溴代物和碘代物的生成,水体中含有溴离子(Br-)和碘离子(I-),氯和水中的有机物发生氯化反应的同时,也和水中的Br-和I-发生氧化还原反应,把水中的Br-和I-氧化成单质溴和碘,这两种物质是一种很强的亲核试剂,易和有机物发生加成或取代反应生成有机溴代物和碘代物.2.4氯化消毒副产物饮用水氯化消毒可生成很多种DBPs,其中大多数还没有鉴定出其毒性,不过人们对THMs的研究比较多,其可与其他副产物的较高的水平存在,氯代酸类,醛类物质的含量比三氯甲烷低,但其在毒性上却是三氯甲烷的8倍和3倍,HAAs的毒性是THMs的50～100倍.一些氯化消毒副产物的毒理作用见表1.经过处理后饮用水中DBPs物质的多少成为评价消毒剂的一个主要指标,氯胺可以不断释放具有杀菌作用的次氯酸,同时可以抑制DBPs的生成.3氯胺的消毒原理和优点3.1cl2和nhcl3的存在对消毒的控制氯气加到水中,生成次氯酸,次氯酸可以与氨气反应生成氯胺,反应如下:Cl2+H2O⇌HClO+HCl(1)Cl2+Η2Ο⇌ΗClΟ+ΗCl(1)NH3+HClO⇌NH2Cl+H2O(2)ΝΗ3+ΗClΟ⇌ΝΗ2Cl+Η2Ο(2)NH2Cl+HClO⇌NHCl2+H2O(3)ΝΗ2Cl+ΗClΟ⇌ΝΗCl2+Η2Ο(3)NHCl2+HClO⇌NCl3+H2O(4)ΝΗCl2+ΗClΟ⇌ΝCl3+Η2Ο(4)由上面的反应式可以看出,这些反应均存在一个动态平衡.氯胺消毒起消毒作用是其缓慢释放的HClO.当HClO因消耗而减少时,NHCl2按逆反应方向生成HClO,从而实现消毒的目的,当Cl2和NH3的物质量化为(15～20)∶1时,才有显著的NCl3存在.NCl3存在和含量在消毒中的影响不大,并且有明显的气味,一般不希望其生成.在实际生产中,在将Cl2和NH3的物质的量比控制在3～5之间,以保证在正常pH值下一氯胺是主要生成物.当pH太低,Cl2和NH3的比值越高,对生成较不稳定的氯胺有利,当pH=5～8时,NH2Cl和NHCl2共存.它是一种比NH2Cl更强的消毒剂,但不稳定,有明显的气味.3.2消毒-杀菌法-n-b/c氯胺用于给水消毒的优点.1)由于氯胺可以避免或减缓水中一些有机污染物发生氯化反应,因此氯胺消毒一般很少产生三卤甲烷(THMS)和卤乙酸(HAAs),产生致癌致突变的化合物也比较少.2)氯胺的稳定性好,在管网中的持续时间长,可以有效控制管网中的有害微生物的繁殖和生物膜的形成,杀菌持久性强,更可以保证管网余氯量的要求.3)氯氨消毒是由缓慢释放出的HClO发生作用,故氧化能力相对比较弱,可以大大减缓液氯消毒残留的臭味.4)氯胺消毒对供水管网的腐蚀性比较小.4回用氯胺消毒的出水管网余氯及管网余氯下的氯胺用量鉴于氯氨消毒的一系列优点,南方很多自来水厂采用氯消毒,在保证出水水质的同时,可以有效抑制DBPs的生成,取得了比较好的效果.上海威立雅自来水公司浦东水厂自采用氯胺消毒以来,其出水的各项控制指标均满足目前的国家饮用水质的规定,我们得到了2004年5月～12月的一些生产数据,见表2.从该水厂中的生产和检验数据中可以看出,采用氯胺消毒其出水管网余氯达标率比较好,出厂水和管网水氯仿含量均比较低,能够满足国家现行饮用水标准,并且消毒效果比较好,在消毒的同时对DBPs的产生有较明显的抑制作用.在实际生产中,使用氯胺重要的一点是加强生产管理,控制氯和氨的投加比例,一般投氯1.3～1.4mg/L,投氨0～0.3mg/L.并且要严格控制投氨量,避免过多的氨引起出水中亚硝酸盐和氨氮的超标.5消毒活性的影响尽管氯胺消毒存在一系列优点,使越来越多被用于水厂消毒中,但也有一定的局限性.1)氯胺消毒是通过缓慢释放的HClO作用的,其消毒的持久力比较强,但是消毒能力比较弱,杀菌作用不及自由氯.2)如果控制不好的投加量,会激活水中的氨氧化细菌,而使转化成亚硝酸盐和氨氮,从而使出水中亚硝酸盐和氨氮超标.3)氯氨消毒需要专门设加氨间和加氯间,氨气泄漏事件的防治目前还没有比较完善的措施.6+氯胺消毒1)采用氯胺进行消毒,出厂水的各项控制指标均可达到国家规定标准,