自來(lái)水消毒副產(chǎn)物處理工藝探討

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1、自來(lái)水消毒副產(chǎn)物處理工藝探討（北京交通大學(xué)土木建筑工程學(xué)院，北京100044）摘要：簡(jiǎn)述自來(lái)水水質(zhì)安全現(xiàn)狀，介紹了目前水質(zhì)安全的問(wèn)題。消毒副產(chǎn)物（DBPs）問(wèn)題是目前水質(zhì)安全主要問(wèn)題，且傳統(tǒng)水處理工藝對(duì)于減少DBPs并無(wú)有效作用。通過(guò)分析自來(lái)水消毒工藝及消毒副產(chǎn)物處理方法，自行設(shè)計(jì)兩種可行的微消毒副產(chǎn)物自來(lái)水處理工藝，并進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。關(guān)鍵詞:水質(zhì)安全；消毒副產(chǎn)物；臭氧-活性炭；跌水曝氣工藝1.引言對(duì)飲用水實(shí)施加消毒劑消毒[1]的目的在于消滅水中的病原體，防止介水傳染性疾病的傳播。但是后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)，經(jīng)消毒后的水中除含有微量的消毒劑外，還可以產(chǎn)生許多消毒副產(chǎn)物(disinfectionby—pro

2、ducts，簡(jiǎn)寫(xiě)為DBPs)。長(zhǎng)期以來(lái)人們對(duì)DBPs給予了極大的關(guān)注[2]，從DBR的成分、毒性、流行病學(xué)、飲用水中的污染狀況以及干預(yù)措施等方面進(jìn)行了大量的研究，其目的是尋求一種理想的消毒劑，使它在有效的消滅病原體的同時(shí)，對(duì)人類(lèi)產(chǎn)生的化學(xué)危害降低到最低水平。我們通過(guò)學(xué)習(xí)與研究現(xiàn)有消毒副產(chǎn)物處理的試驗(yàn)方法，自行設(shè)計(jì)了在實(shí)際自來(lái)水處理中可行的降低消毒副產(chǎn)物含量的自來(lái)水處理工藝。2.消毒副產(chǎn)物處理方法消毒副產(chǎn)物產(chǎn)生于氯消毒工藝[3]，故改進(jìn)傳統(tǒng)氯化工藝是首先想到也常用的消毒副產(chǎn)物控制措施之一。首先，投氯量應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要視水質(zhì)情況而定，并經(jīng)常調(diào)整，同時(shí)還要作好計(jì)量工作，在保證殺滅水中細(xì)菌的前提下應(yīng)盡量

3、降低投氯量。其次，投氯后需要充分快速混合，以提高氯的利用率，降低投氯量，縮短接觸時(shí)間，從而減少氯與水體中有機(jī)物接觸反應(yīng)的幾率。利用螺旋葉片管道混合器或其它形式的快速混合裝置被證明能夠達(dá)到使氯快速擴(kuò)散的效果。最后，盡量采用濾后水加氯消毒，讓前道工序先去除一部分三鹵甲烷前體物后再加氯，可以大大降低出廠水中的三鹵甲烷的含量。除了改進(jìn)傳統(tǒng)氯化工藝之外，消毒副產(chǎn)物控制還包括消毒劑替代、前體物去除、副產(chǎn)物直接去除等措施。氯消毒副產(chǎn)物去除有混凝、吹脫、活性炭吸附、生物氧化、化學(xué)氧化和膜過(guò)濾等方法[4]。從廣義上來(lái)說(shuō)選用優(yōu)質(zhì)水源是前體物去除方法之一，地下水等優(yōu)質(zhì)水源中氨、有機(jī)物及腐殖質(zhì)含量相對(duì)較少，氯化消毒后

4、消毒副產(chǎn)物的產(chǎn)生量也明顯低于地表水，所以有條件的水廠應(yīng)盡量選用。1)混凝法混凝法能去除水中的懸浮顆粒、色度，減少消毒副產(chǎn)物前體物的數(shù)量。混疑、沉淀對(duì)三鹵甲烷生成勢(shì)(THMsFP)具有一定的去除效果。去除率在33％～44％之間，濾池對(duì)THMsFP的去除率為13％～18％。1)吹脫法鹵代有機(jī)物是消毒副產(chǎn)物的絕對(duì)主體，而在現(xiàn)有分析技術(shù)所能定量的鹵代有機(jī)物中60%以上是三鹵甲烷和鹵代乙酸，二者均具有揮發(fā)性，因此可采用吹脫法或曝氣法。于祚斌等人采用簡(jiǎn)易曝氣法去除水中三鹵甲烷的試驗(yàn)，研究結(jié)果顯示，吹洗曝氣和跌水曝氣5min可去除水中90％以上的三鹵甲烷。2)活性炭吸附研究表明，在常規(guī)水處理工藝流程中投加粉

5、狀活性炭，能吸附去除水中各種有機(jī)污染物(副產(chǎn)物前驅(qū)物和副產(chǎn)物本身)，使其致突變活性成陰性。當(dāng)粉末活性炭的投加量為10～15mg／L時(shí)，CODMn去除率可達(dá)20％左右。[6]3)生物預(yù)處理生物預(yù)處理技術(shù)經(jīng)過(guò)二十多年的研究已成功應(yīng)用于給水處理，它能有效去除可生化性總有機(jī)碳（BDOC)及消毒副產(chǎn)物前體物，明顯降低氯化時(shí)水中有機(jī)物與氯的反應(yīng)活性。4)化學(xué)氯化法高錳酸鉀可以顯著地控制氯化副產(chǎn)物的生成，降低水的致突變性，使水中有機(jī)污染物的數(shù)量和濃度均有顯著的降低，水的致突變性由陽(yáng)性轉(zhuǎn)變?yōu)殛幮曰蚪咏幮?。用KMnO4,去除與控制水中的有機(jī)物，不必改變常規(guī)的凈水工藝流程，只需在投加混凝劑之前或同時(shí)投加KMnO

6、4,溶液，操作簡(jiǎn)單，投資費(fèi)用低。臭氧能將有機(jī)物氧化為中間產(chǎn)物，改變水中有機(jī)物的可生化性，故常作為生物氧化法的預(yù)處理。瑞士的經(jīng)驗(yàn)表明：通過(guò)臭氧氧化可使有機(jī)鹵化物明顯降低，尤其是氯仿、溴二氯甲烷，可以降低30％～90％，但卻使碘二氯甲烷升高10％～70％m。如果原水中溴離子濃度高，可能會(huì)生成三鹵甲烷、鹵代乙酸和溴酸根離子等DBPs，則不適于采用臭氧氧化法處理。5)膜過(guò)濾飲用水深度處理中常用到膜過(guò)濾，有微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)和反滲透(RO)等形式，對(duì)水中臭味、色度、消毒副產(chǎn)物前體物及其它有機(jī)物和微生物均有良好的去除效果，被EPA推薦為最佳工藝之一。MF、UF能較好地去除ss、細(xì)菌等

7、；NF的有機(jī)物去除能力較突出；RO能去除水中鹽分，其中包括對(duì)人體有益的微量元素。膜處理工藝是一種截留處理手段，不與水中有機(jī)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，，所以膜技術(shù)處理飲用水絕對(duì)不會(huì)產(chǎn)生任何副產(chǎn)物。膜處理技術(shù)具有簡(jiǎn)潔、緊湊、處理水質(zhì)好、可減少混凝劑及消毒劑用量、有效去除病原體、易于自動(dòng)化操作、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，但是膜的污染、堵塞問(wèn)題和高成本一直制約著其發(fā)展應(yīng)用，也是業(yè)內(nèi)研究的熱點(diǎn)。其中低成本、高性能(抗污染性強(qiáng)、