水廠常用消毒劑對水質的影響及應對措施

袁雪君(佛山市禪城區供水有限公司，廣東 佛山 528000)

0 引言

近年來，隨著大眾對水質安全的關注，越發引起市民對制水工藝的興趣。自來水廠的制水過程包括混凝、沉淀、過濾、消毒，其中消毒的目的是殺死水中的病原菌和減少微生物的風險。但是這些消毒劑的大量使用也產生了消毒副產物等水質分析問題。因此，從安全、優質的供水角度出發，有必要了解各種消毒劑對自來水質量的影響。本文選擇了自來水廠常用的四種消毒劑氯胺、液氯、次氯酸鈉和二氧化氯，研究了它們在自來水廠中的添加所引起的主要水質問題，并給出了相應的生產實例。

1 共性問題

1.1 有機鹵化物

含氯消毒劑與水中的有機物進行反應，會生成對我們人體心理健康發展有害的有機金屬鹵化物，主要內容包括三鹵甲烷、鹵乙酸和三氯乙醛等。在氯胺、液氯、次氯酸鈉和二氧化氯四種消毒劑中，液氯和次氯酸鈉最容易形成有機鹵化物。

一些研究比較了在相同注射和添加條件下生產7種液態氯和氯胺的有機鹵化物，發現氯胺消毒有機鹵化物的產量明顯低于液氯消毒的產量[1]。

可吸附能力有機鹵化物(AOX)做為自己一個經濟總量進行水質評價指標，可以從總體上反映含氯消毒劑產生的有機鹵化物。試驗結果表明，采用液氯或次氯酸鈉消毒的水廠出水AOX含量明顯高于采用氯胺或二氧化氯消毒的水廠。使用次氯酸鈉的水廠改造成二氧化氯消毒后，出廠水中AOX濃度降低了三分之二左右[2]。

應對措施：控制有機鹵化物產生的方法主要有三種：(1)使用不產生有機鹵化物或更少有機鹵化物的消毒劑；(2)在添加消毒劑之前去除水中有機鹵化物的前體；(3)去除消毒后產生的有機鹵化物。實際生產中一般是采用第1、2種途徑。

四川某水廠的原水為水庫水，由于不同原水中有機物含量存在較多，采用次氯酸鈉消毒后三氯甲烷容易出現超標。水廠后來采用次氯化鈉與二氧化氯消毒相結合的工藝，過濾后先加二氧化氯，在水箱末端加入次氯酸鈉，確保消毒副產品不超標[3]。

深圳南山水廠采用多種技術手段控制三氯乙醛生產，包括：添加粉末活性炭吸附前體；用高錳酸鉀代替氯作預氧化劑；采用強化混凝沉淀技術去除前體；增加消毒劑投藥點，降低單點投藥量。這些技術應用后效果良好，三氯乙醛降至國標限值的30%以下[4]。

1.2 pH

液氯、氯胺投加到水中后，會分別可以發生具有以下問題反應：

隨著HClO和NH2Cl的消耗，反應持續向右進行，產生HCl，使出廠水的pH值降低。此外，水廠加入的聚合氯化鋁和其他絮凝劑都是強酸弱堿鹽，也會造成pH值偏低。如果原水的pH偏低，經過絮凝、沉淀、消毒后，出廠水的pH值有可能會接近或低于6.5。

強堿弱酸鹽的次氯酸鈉對自來水pH值的影響與液氯和氯胺相反，會增加出廠水的pH值。東莞某水廠的濾后水pH值為6.9，當次氯酸鈉投量為1.5 mg/L時，出廠水的pH升高到7.8左右[5]。

應對措施：液氯、氯胺消毒的水廠，如果原水pH值偏低，可以投加氫氧化鈉或石灰[6,7]，使出廠水的pH升高到7.5左右。

2 個性問題

2.1 氯胺消毒的亞硝酸鹽問題

氯胺在供水系統管網設計中會分解出氨氮，在硝化細菌的作用下形成對我們人體健康有害的亞硝酸鹽。有研究表明，在出廠水余氯相同的情況下，氨氮濃度越高，硝化作用越明顯。隨著硝基細菌的繁殖[8]，管網中的殘留氯加速衰減，導致殘留氯和細菌總數達不到標準。

應對措施：氯胺消毒的水廠，可以在水廠內進行適當有效降低氨的投加量，也即提高氯氨比；也可以通過適當發展提高產品出廠水的余氯濃度，保證系統管網末梢水中主要含有余氯，抑制硝化作用細菌的繁殖[9]。

也可轉用短期液氯消毒法，使用液氯比氯胺消毒更有效，殺死網絡中的硝化細菌，然后再轉用原來的氯胺消毒法[10]。但是這種方法會導致水中消毒副產物的增加，所以要注意監測水中三鹵甲烷、鹵乙酸等消毒副產物的濃度。

2.2 次氯酸鈉消毒的氯酸鹽問題

近年來，隨著我們國家對危險化學品的管理趨嚴，越來越大越多企業原來可以采用液氯消毒的自來水廠改為次氯酸鈉進行消毒。水廠一般使用購買的次氯酸鈉溶液。結果表明，氯酸鹽的生產與次氯酸鈉溶液的貯藏溫度和儲存時間密切相關。溫度越高，氯酸鹽濃度增加越快；儲存時間越長，氯酸鹽濃度越高[11]。

應對措施：次氯酸鈉溶液應儲存在一個陰涼的地方，避免陽光直接照射。水廠不要儲存太多，盡快使用。在裝入新一批次氯酸鈉溶液之前，盡量用完儲罐中的次氯酸鈉溶液。定期對儲罐數據進行直接放空和清洗。

2.3 二氧化氯消毒的氯酸鹽問題

二氧化氯作為一種優良的消毒劑，具有較強的氧化、良好的消毒效果，而且生產有機鹵化物較少，已廣泛應用于中小型水廠。如果將反應后的殘液加入水中，原料中的氯酸鹽會導致工廠水中氯酸鹽濃度過高。特別是在冬季，低溫環境造成不良反應時間不完全，出廠檢測水中氯酸鹽有超標的風險。

應對措施：由氯酸鹽制備二氧化氯的反應程度與反應溫度和反應時間有關。反應溫度越高，反應時間越長，則反應越完全，殘液中氯酸鹽的濃度越低[12]。反應溫度和時間應適當提高。最好是采用氣液分離的方式，把反應后的二氧化氯從殘液中分離培養出來，再投加到環境水中，反應殘液則回收進行處理。

2.4 二氧化氯消毒的亞氯酸鹽問題

二氧化氯利用強氧化性對自來水進行消毒，同時氧化水中的有機物和還原性物質。在此過程中，二氧化氯被減少，以在還原產品中含有氯酸鹽。如果沒有水中主要含有較多的有機物，有可能發展造成亞氯酸鹽超標。

應對措施：可采用強化凝聚及粉狀活性炭吸附法，以減少水中有機物的含量。也可以與其他消毒劑聯合使用，減少二氧化氯的用量，從而減少亞氯酸鹽的生成。

2.5 二氧化氯消毒的色度和渾濁度問題

二氧化氯具有強氧化性，在常用的消毒劑中，其氧化技術能力成為僅次于中國臭氧。如果自來水廠濾后水中Mn2+濃度偏高，二氧化氯氧化后會形成不溶于水的黃褐色二氧化錳膠體，導致出廠水色度和濁度增加。

應對措施：二氧化氯可以添加到原水中，Mn2+加氧化成二氧化錳串聯，然后通過凝固過濾去除二氧化錳。也可以進行適當有效降低濾后水中二氧化氯的投加量，或者一個臨時政策改為次氯酸鈉消毒[13]。也可以改為二氧化氯結合次氯酸鈉的消毒方式。

個人實驗結果表明圖1，不同濃度的氧化氯樣品在360 nm波長下的吸光度大于其他幾個波長下的吸光度，并且該波長下的濃度-吸光度曲線呈良好的線性關系。采用360 nm作為吸收波長，實驗結果更為穩定，也保證了實驗的準確性。對于高濃度二氧化氯的測定，上述幾個波長都可以作為定量測定的依據。但是本研究針對的是生活飲用水中低濃度的二氧化氯測定，所以采用波長360 nm更為理想。

圖1 不同波長下二氧化氯濃度與吸光度關系曲線圖

3 結語

自來水廠常用的氯胺、液氯、次氯酸鈉和二氧化氯，在降低自來水微生物風險的同時，對水質也有一定影響，特別是衍生出的消毒副產物。本文通過分析了產生水質安全問題的原因和主要的影響社會因素，并給出了水廠的實際情況應對實例。保證居民用水安全，在運用合適的檢測手段與檢測方法的一定程度上，大力推廣符合國家安全標準完善高效低能的消毒技術的發展。希望能為自來水廠的運行管理和安全優質供水提供幫助。