浅谈饮用水加氯消毒副产物及其控制途径

浅谈饮用水加氯消毒副产物及其控制途径摘要：本文论述了饮用水加氯消毒副产物的产生、危害及其目前用于控制饮用水消毒副产物的方法，并指出了今后在这一领域的发展方向。长期以来饮用水一直采用传统的投氯消毒工艺，但自1974年在自来水中发现三卤甲烷与它们的不良影响以来，饮用水消毒副产物及其控制技术一直是水处理领域的热门课题，随着人们研究的不断深入在该领域取得了一系列令人瞩目的成果，本文以下对其进行简要的介绍。消毒副产物的产生机理消毒副产物是在消毒过程中，水中的氯和溴与水中的有机物发生化学反应而生成的化合物。水中的氯一般是人为投加的消毒剂，而溴是水中已存在的溴离子。在许多饮用水水源中含有低浓度溴化物，而在沿海地区，则显得相对较高，它们在消毒过程中对副产物的产生起着一定的作用。能形成消毒副产物的前体物是来自天然水源中的腐殖质，它主要是以腐殖酸和富里酸的形式大量存在于水体中。在水处理过程中，氯与三卤甲烷的前驱物质腐殖酸和富里酸反应所生成的三卤甲烷量，同如反应时间、温度、pH值、初始TOC及氯的浓度等因素有关。氯和溴与水中的有机物化学反应机理基本相同，以下以氯为例对其的反应机理进行简要介绍。从氯气与有机物的反应机理上看，氯气和有机物的作用除发生氧化还原外还发生氯的亲电取代反应，生成大量的三卤甲烷及致突变有机物。以间苯二酚为例：氯与间苯二酚首先发生亲电取代生成2,4,6-三氯间苯二酚，其进一步与氯加成形成环己二酮中间产物，然后在C2处水解氧化成酮羧酸，再与HOCl氧化成酮，这些三氯单酮经碱催化水解成三卤甲烷。消毒副产物的种类及对健康的影响近年来，国内外已从氯消毒的自来水中鉴定出1000余种有机物，其中有20种为确认致癌物，23种为可疑致癌物，18种为促癌物，56种为致突变物。在这些对人和动物产生不利影响的副产物中主要是三卤甲烷、卤代乙酸和高溴根离子。三卤甲烷中90%是三氯甲烷，其次是四氯化碳、一溴二氯甲烷、三溴甲烷、二溴一氯甲烷。根据美国国家癌病研究所对有机物的致癌性和致突变性的研究结果，三氯甲烷对大鼠、小鼠致癌，四氯化碳对大鼠、小鼠、仓鼠致癌；Ames致突变性试验，一溴二氯甲烷对TA98、TA100菌株显阳性，三溴甲烷对TA98+S9、TA100+S9菌株显阳性，二溴一氯甲烷对TA100菌株显阳性。卤代乙酸主要由五种化合物组成，它们是一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、一溴乙酸、三溴乙酸。Ames致突变性试验中，卤代乙酸是TA1535、TA92、TA98、TA100及TA102菌株的直接致突变剂。溴酸根离子（BrO-3）1990年被确定为对人体有害的副产物，据Meier的动物试验证明，溴酸根离子可诱发中国地鼠卵巢细胞染色体畸变。另据国际流行病调查结果显示，饮用氯消毒水居民的消化系统、泌尿系统肿瘤发病率明显高于引用地下水（不氯化）的居民。相关水质指标的制定随着当今人们生活水平不断提高和饮用水水源的污染，人们迫切4.2水处理工艺的加强与改善通过强化混凝方法去除水体中消毒副产物的前驱物质。强化混凝法是指在常规处理工艺流程下，加入超量的混凝剂以提高原水中有机物的去除率。强化混凝有两个目的，第一个目的是达到消毒/消毒副产物条例所要求的总有机物（TOC）去除率，第二个目的是充分去除消毒副产物的前驱物质。大量的研究表明，采用强化混凝方法可以有效地提高TOC的去除率，减少消毒副产物的产生。废除水处理工艺中的预氯化法。当水源受到污染，原水中含有大量的氨时，水厂通常在处理设备前投氯进行去除。这种水处理工艺虽然使水中氨与氯化合，达到除氨的目的。但由于造成投氯量加大，与有机物作用时间加长而使得三卤甲烷的生产量增加。因此，为避免饮用水中三卤甲烷的生成，应废除净水工艺中的预氯化工艺，采用如预投高锰酸钾或二氧化氯等工艺来代替。在原水或滤后水中含有三卤甲烷的前驱物质较多时，可采用二次氯化法来减少氯的投加量及氯在管路中的停留时间，即在管路起点可减少投氯量，是水中残留氯浓度较低，同时在中途配水池处再二次投加适量的氯量，以保证管网末梢出水中的余氯要求。4.3居民可采用加热煮沸法去除一定的三卤甲烷三卤甲烷中除溴仿外，其余的沸点均较低。据此，饮用水中若含有以氯仿为主的三卤甲烷时，居民可采用煮沸法，即将水煮沸3-5分钟便可去除60%以上的三卤甲烷类物质。今后在消毒副产物控制方面所需做的研究有：在氯消毒作为饮用水的最终处理的前提下，研究去除消毒副产物前提物质方法。研究消毒新工艺，使饮用水的化学安全性与微生物安全性达到统一。参考文献[1]黄君礼等.饮用水氯化中氯仿形成的动力学模式.《中国给水排水》，1996,12(5):73-81[2]张绍园，