同濟(jì)大學(xué)高乃云:飲用水處理中節(jié)約和控制加氯量的意義
水是維持人類生命的重要物質(zhì),有時(shí)也是傳播疾病的重要媒介。近百余年來(lái),不斷發(fā)現(xiàn)以水為媒介傳染的疾病,使人們認(rèn)識(shí)到霍亂、痢疾、傷寒、肝炎、血吸蟲(chóng)病等傳染病是致病細(xì)菌通過(guò)飲水傳播引起的。飲用水受致病菌污染將直接危害人民健康、影響生活生產(chǎn)的嚴(yán)重公共衛(wèi)生問(wèn)題,從而證明消毒的必要性。
一、氯消毒歷史及其兩面性
氯對(duì)飲用水進(jìn)行消毒已有百余年歷史,目前來(lái)看,還沒(méi)有找到一種可用的消毒劑來(lái)取代氯。我國(guó)和世界上絕大部分國(guó)家都是采用氯消毒,世界上禁止氯消毒的國(guó)家據(jù)我所知只有荷蘭。因?yàn)楹商m國(guó)家比較小,飲用水源大部分來(lái)自河壩的滲濾,地氣比較冷,供水管線比較短,處理工序也比較多,水里含有的微生物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)特別少,病菌病毒在水里不太容易生長(zhǎng),溫度也不適宜,所以荷蘭就可以禁止使用氯消毒。
加氯是為了殺死病菌病毒,氯消毒的發(fā)明為提高飲水的生物安全性做出了重大貢獻(xiàn)。但到了20世紀(jì)70年代,發(fā)現(xiàn)飲水中含有毒有害的氯化消毒副產(chǎn)物。這樣氯消毒就呈現(xiàn)出兩面性:一方面它可以保證微生物的安全性,殺滅水中的細(xì)菌、病毒;另一方面它又產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物,這些消毒副產(chǎn)物絕大部分是致癌、致畸、致突變物質(zhì),給人們的身體健康帶來(lái)不安全性。
二、氯消毒前體物的生成
消毒副產(chǎn)物的前體物是指可以和消毒劑發(fā)生反應(yīng)生成消毒副產(chǎn)物的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物。絕大多數(shù)水體中,消毒副產(chǎn)物的前體物是腐殖質(zhì)。在土壤、沉積物和水體中都含有腐殖質(zhì),主要來(lái)自動(dòng)、植物腐爛后的最終產(chǎn)物,其成份包括親水酸、糖類、羧酸、氨基酸等。
前體物還有藻類和其他水生植物。藻類細(xì)胞和胞外產(chǎn)物會(huì)分泌到水中成為前體物。藻類前體物的性質(zhì)根據(jù)藻的種類有所不同,有時(shí)胞外產(chǎn)物可生成較多的三鹵甲烷,生成量隨藻類生長(zhǎng)期而異。藻類的影響是變化的,只是在短時(shí)期內(nèi)對(duì)有機(jī)物量產(chǎn)生影響,因?yàn)楹芸炀捅簧锝到,并不?huì)在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi),對(duì)水體的難降解有機(jī)物量產(chǎn)生影響。
廢水排放是人為來(lái)源的前體物。廢水中含有許多合成有機(jī)物,已經(jīng)認(rèn)為是三鹵甲烷前體物的工業(yè)藥劑有乙醇、乙醛、甲基酮、仲醇等。許多城市排出的廢水中,在污水生物處理時(shí)的最終產(chǎn)物可能是前體物的主要來(lái)源。
三、消毒副產(chǎn)物的生成規(guī)律
水體中所含的前體物是固定不變的,消毒副產(chǎn)物的生成量與人為的加氯量有關(guān)系,總體上,加氯量越高,生成的消毒副產(chǎn)物越多。這里僅以銅綠微囊藻作為消毒副產(chǎn)物的前體物,研究其氯化生成消毒副產(chǎn)物的生成情況。
銅綠微囊藻氯化后會(huì)生成三鹵甲烷,在相同的反應(yīng)時(shí)間條件下,加氯量越多,三氯甲烷的生成量越高。當(dāng)氯投加量不變時(shí),三氯甲烷的生成量隨反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。
銅綠微囊藻氯化后會(huì)生成三氯乙烯,在相同的反應(yīng)時(shí)間下,加氯量越多,三氯乙烯的生成量越高;當(dāng)氯投加量不變時(shí),三氯乙烯的生成量隨反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)而減少,生成其他物質(zhì)。
四、控制加氯量的雙重意義
加氯是自來(lái)水廠必不可少的一個(gè)工藝過(guò)程,實(shí)踐證明,氯消毒可以殺死細(xì)菌和病毒,解決了微生物的不安全性問(wèn)題。但當(dāng)飲用水中含氯量過(guò)高時(shí),不僅浪費(fèi)氯量,水中氯味也過(guò)濃,不好喝,而且余氯過(guò)量對(duì)人體健康有害無(wú)益。所以,如何控制加氯量很重要,應(yīng)根據(jù)水源水、水質(zhì)情況及管網(wǎng)末稍水的水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果,從保證水質(zhì)及節(jié)約氯氣等方面綜合考慮,嚴(yán)格控制飲用水中的加氯量,使余氯濃度在嗅閾值以下(氯的嗅閾值一般在0.8mg/L左右),最大限度地降低出廠水中的藥味,解決嗅味問(wèn)題,降低消毒副產(chǎn)物的生成,既可減少水中致畸、致突變、致癌物質(zhì)的增加,保障人民群眾的身體健康,具有明顯的社會(huì)效益,同時(shí)又可節(jié)省費(fèi)用,具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
在水廠加氯消毒工藝中,控制加氯量恰到好處,既可減少消毒副產(chǎn)物的生成,從經(jīng)濟(jì)上看也合算。但必須滿足我國(guó)最新《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)規(guī)定的“管網(wǎng)末梢余氯不低于0.05mg/L”的要求。達(dá)不到管網(wǎng)末梢余氯要求怎么辦?目前的認(rèn)識(shí)水平和研究現(xiàn)狀證明,加氯量和出廠水余氯量需要謹(jǐn)慎控制,對(duì)于城市大、管線長(zhǎng)的地方,為了保證管網(wǎng)末梢的余氯量,建議采用“分段加氯”的方式。在滿足標(biāo)準(zhǔn)要求前提下,加氯量越少越好。因?yàn)榧勇攘吭酱螅靖碑a(chǎn)物濃度越高,致畸、致突變、致癌物越多。
五、結(jié)論
1、根據(jù)我國(guó)目前飲用水水源水質(zhì)、氣候條件等,水處理過(guò)程中必須采用氯消毒工藝,出廠水中要有余氯。
2、氯的投加量能少則少,在保證管網(wǎng)末梢不低于0.05mg/L的前提下,盡量少加,“手下留情”,以便最大限度地控制消毒副產(chǎn)物的生成,同時(shí)也可以達(dá)到節(jié)約加氯量,即節(jié)能降耗的目的。
3、必要時(shí)采用分段加氯的方法。