生活飲用水高余氯強化消毒試驗研究

林顯增， 張韻瑜， 梁翡玨， 肖 丹， 黃樺濤， 張偉杰， 徐廷國

(佛山市禪城區供水有限公司，廣東 佛山 528000)

2020年初，新型冠狀病毒(COVID-19)引發的肺炎疫情給廣大人民群眾的生命健康帶來了巨大的威脅。有研究表明，該病毒可能通過人的腸道排出并經污水進入水體，存在糞-口途徑傳播的可能性。生態環境部也提出各城鎮污水處理設施等要切實加強消毒工作，確保出水穩定達標。對于水廠，特別是水處理流程最后一個環節的消毒工藝來說，在防疫背景下的應對和強化措施顯得尤為重要。為此，筆者針對在防疫或其他需要加大余氯的情況下的生活飲用水消毒工藝強化，開展了相關試驗研究，考察不同消毒劑的消毒效果及其對水質的影響。

1 消毒工藝及余氯控制概況

生活飲用水須進行消毒［1］。水處理工藝中消毒一般分為前消毒(預氧化)、后消毒、補加消毒等，主要針對后消毒進行論述。目前常見的消毒劑有氯、氯胺、次氯酸鈉、二氧化氯、臭氧等。通常是在清水池前投加消毒劑，使消毒劑與水在清水池中充分接觸，然后經過送水泵站加壓，在出廠管上取樣檢測出廠水余氯，在管網監測點取樣檢測末梢水余氯。出廠水余氯控制值的大小與消毒劑投加量、濾后水水質、接觸時間、管網長度、流動性、末梢余氯控制值等因素有關。以出廠水余氯指導消毒劑投加會存在一定的滯后性，指導范圍［2］如表1所示。

表1 消毒工藝指導參數Tab.1 Guidance parameters of disinfection

在特殊時期若需要強化消毒工藝，可通過在確保接觸時間的前提下加大消毒劑投加量，提高末梢水的余氯值，以達到更好的消毒殺菌目的。

2 試驗裝置與材料

2.1 試驗裝置

采用1個2.6 m3的池體，接入剛過濾的濾后水，在池內投加相應的消毒劑并滿足設定的接觸時間后，通過加壓泵輸送至一段DN15管道。該管道為鍍鋅鋼管(穿樓板部分為鋁塑管)，總長度約為50 m，高度約為5 m，使用時間約為3～5 a。試驗期間關閉該管道平時的自來水進水閥門，通過管道末端的水龍頭進行取樣。

2.2 測定方法

游離余氯:HACH Pocket Colorrimeter 2比色計;總氯和二氧化氯:HACH DR900便攜式多參數比色計;濁度:HACH 2100N濁度計;氨氮:分光光度法;CODMn:滴定法;pH:pH計。

2.3 試驗材料

氯胺:采用水廠使用的液氯和液氨，通過加氯機和加氨機配合水射器負壓投加，先氯后氨，氯氨比為3.5～4 ∶1。

次氯酸鈉:分析純，有效氯成分為7.5%，新購，不稀釋直接投加。

二氧化氯:采用水廠高純型二氧化氯發生器現場制備的二氧化氯氣體溶液，純度在95%以上，濃度約為15～17 mg/L，現制現用，不稀釋直接投加;由于理論上二氧化氯的氧化性是氯的2.6倍，因此取有效氯投加量的40%折算作為二氧化氯的投加量。

試驗原水取自南方地區地表水經過折板反應—平流沉淀—砂濾常規流程處理的濾后水，無投加前氯，水質穩定。試驗期間溫度為15～22℃。

3 試驗結果與分析

3.1 消毒效果

投加3種消毒劑并接觸相應時間(氯胺2 h、次氯酸鈉和二氧化氯30 min)后，連續取樣檢測余氯(二氧化氯檢測余二氧化氯)。由圖1可知，3種消毒劑的余氯(余二氧化氯)均有不同程度的降低，隨后趨于穩定。分析認為降低是由于消毒劑與水反應以及揮發分解導致，屬正常損耗。

對菌落總數、大腸菌群等的檢測結果表明，3種消毒劑在余氯較高且接觸時間充足的情況下，取得很好的消毒效果，全部符合標準對微生物指標的要求［2］。

圖1 投加不同消毒劑后的余氯Fig.1 Concentration of residual chlorine after dosing different disinfectants

3.2 常規指標

3.2.1 濁度

由圖2可見，由于總體投加量較小，且原料純度較高、無雜質，消毒劑的投加量和種類對濁度的影響較小。但觀察到投加次氯酸鈉后水中的細小氣泡會增多，靜置數秒后消除。

圖2 投加不同消毒劑后濁度的變化Fig.2 Change of turbidity after dosing different disinfectants

3.2.2 pH

消毒劑投加前后pH值的變化不大，且不同消毒劑之間pH值的差異不明顯，但投加次氯酸鈉后pH值有略微升高的趨勢，如圖3所示。

圖3 投加不同消毒劑后pH的變化Fig.3 Chang of pH after dosing different disinfectants

3.2.3 氨氮

由于投加了氨氣，氯胺消毒后氨氮略有升高，見圖4。

圖4 投加不同消毒劑后氨氮的變化Fig.4 Change of ammonia nitrogen after dosing different disinfectants

3.2.4 CODMn

采用3種消毒劑消毒后的CODMn總體相差不大，如圖5所示。

圖5 投加不同消毒劑后CODMn的變化Fig.5 Chang of CODMnafter dosing different disinfectants

3.3 嗅味分析

臭和味也是常規理化指標之一，試驗中特指水中消毒劑的嗅味。由于消毒引起的自來水嗅味是用戶密切關注的問題，也直接影響嗅覺和口感［3］，需對其進行重點分析。

根據試驗結果，在水中余氯為0.8～0.9 mg/L或余二氧化氯在0.4 mg/L左右的條件下，不同種類消毒劑所產生的嗅味強度:次氯酸鈉＞二氧化氯＞氯胺。因此，臨時更換消毒劑可能會造成用戶對嗅味的不適應甚至引發投訴。例如2018年F市一座長期采用氯胺消毒的水廠就發生過因停止投加氨氣，改為純氯消毒引起嗅味輕微變化，導致用戶懷疑自來水有異臭味的投訴事件。

表2 水中不同消毒劑的嗅味Tab.2 Smell of different disinfectants in water

3.4 成本分析

對3種消毒劑進行成本計算，其中氯胺單價以氯、氨折算，成本為兩者之和;次氯酸鈉為10%的成品次氯酸鈉;高純二氧化氯需分離殘液，殘液需處理并由具有相關資質的單位處置。

由圖6可知，次氯酸鈉的藥劑成本約為氯胺的2倍;二氧化氯的成本最高，不計殘液費用時約為氯胺的2.3倍，計入殘液費用則為5～6倍。強化消毒時加大消毒劑的投加量后，藥劑費用按比例增加。

圖6 藥劑成本對比Fig.6 Cost comparison of chemicals

4 結語

① 對生活飲用水進行一定程度的強化消毒對水質的影響不大，消毒效果理想。但應關注嗅味的變化，注重用戶的感觀，切勿盲目提高投加量或臨時更換消毒劑。

② 對于消毒副產物風險較高的地區，應謹慎控制消毒劑投加量，避免副產物超標［3-4］。

③ 雖然強化消毒增加的成本較大，但為了打贏抗擊疫情這場硬仗，需要各地水司與供水管理部門承擔社會責任，加強消毒工作，切斷病毒介水傳播風險，保障供水安全。