有效控制水中消毒副产物氯酸盐和亚氯酸盐

何康丽，曹艳

（银川中铁水务集团有限公司，宁夏银川750000）

二氧化氯因其能够很好的杀灭细菌、病毒及真菌孢子等，我国已逐步采用其替代液氯对饮用水进行消毒处理，使用二氧化氯减少了使用液氯消毒产生THMs、MX 等具有致突变性和致癌性的氯化副产物。但使用二氧化氯消毒会产生氯酸盐和亚氯酸盐消毒副产物。有研究表明，饮用水中约有70%左右的二氧化氯将转化为亚氯酸盐[1]，可导致高铁血红蛋白和溶血性贫血。氯酸盐是二氧化氯的反应原料，正常情况下，产品的转化率为70%，如果反应条件控制不好，造成原料进入水体，会导致氯酸盐超出《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）要求。如何保证出厂水和管网水良好的消毒效果，且二氧化氯、氯酸盐及亚氯酸盐均符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）的要求尤为重要。在水厂出厂水氯酸盐、亚氯酸盐超标时，本论文通过调整水厂的消毒工艺，实现该水厂出厂水和管网水二氧化氯、氯酸盐和亚氯酸盐的有效控制。

1 现场调查

1.1 水厂制水简介

该水厂采用地下水为源水，其日制水量6.6 万t，制水能力最高达2750 t/h，采用二氧化氯消毒。

1.2 二氧化氯消毒副产物的来源

1.2.1 二氧化氯发生器工作原理

该水厂使用的二氧化氯发生器，原料为氯酸钠水溶液和盐酸在负压条件下，采用化学法产生二氧化氯，原料经供料系统定量输送到反应系统中，经过负压曝气反应产生二氧化氯与氯气的混合气体，经吸收系统吸收后，形成以二氧化氯为主，氯气为辅的复合消毒液。式（1）为该水厂使用二氧化氯发生器产生二氧化氯的反应方程式。

1.2.2 二氧化氯消毒副产物的来源

二氧化氯消毒产生氯酸盐和亚氯酸盐的主要途径有：

1）由式（1）可以得出，在化学法生产ClO2的过程中，如果氯酸钠溶解不充分、氯酸钠反应不完全、反应原料投加环节控制不精确，导致原料投加量高以及温控不达标等，都会使反应转化率偏低，造成氯酸钠进入水体，使出厂水和管网水氯酸钠大浓度检出。

2）二氧化氯在碱性条件下发生歧化反应

2 实验仪器及检测方法

2.1 主要仪器与试剂

2.1.1 水厂所用消毒设备

某品牌2000 复合二氧化氯发生器；

某品牌5000 二氧化氯发生器。

2.1.2 试验检测所用的设备及试剂

Dionex ICS-1600 型离子色谱仪，色谱分离柱AS23，保护柱AG23，AERS500 型抑制器，电导检测器，Dionex AS-DV 自动进样器。

HACH Pocket ColorimeterⅡ型二氧化氯测定仪。

DPD 试剂，甘氨酸溶液100g/L，实验用纯水电阻率为18.2MΩ·cm。

2.2 实验方法

2.2.1 二氧化氯的检测

现场测定法[2]，N,N-二乙基对苯二胺（DPD）分光光度法，最低检测质量浓度为0.01mg/L。

2.2.2 氯酸盐和亚氯酸盐的检测

离子色谱法，离子色谱色谱条件：流量为1.0mL/min；抑制器电流为25mA，直接进样，进样量为200μL,柱温为30℃，电导检测，峰面积定量。4.5mmol/LNa2CO3+0.8 mmol/LNaHCO3淋洗液。最低检测质量浓度分别为0.024mg/L 和0.020mg/L。

表1 连续监测该水厂出厂水和管网水的二氧化氯、氯酸盐及亚氯酸盐数据

3 试验结果讨论

3.1 氯酸钠和盐酸的投料量的调整

表1 是该水厂日供水量1850 t/h 左右时，得出的监测数据，可看出该水厂管网水二氧化氯、氯酸盐和亚氯酸盐均符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006），但在连续监测中发现，当出厂水二氧化氯浓度达到0.12mg/L 时，氯酸盐和亚氯酸盐两者均超出国家《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）的要求。探究其原因，可能是该水厂使用的二氧化氯发生器的反应原料氯酸钠反应不充分导致二氧化氯转化率低，反应残液中残留的氯酸盐含量高，进入水体导致氯酸盐超标。鉴于此，本论文按照二氧化氯发生器厂家的使用要求适当降低氯酸钠和盐酸的投加量，表2 是调整工艺后连续监测该水厂出厂水和管网水的二氧化氯、氯酸盐及亚氯酸盐数据，可以看出调整工艺后该水厂出厂水和管网水的二氧化氯、氯酸盐及亚氯酸盐均符合国家《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）的要求。

表2 调整工艺后连续监测该水厂出厂水和管网水的二氧化氯、氯酸盐及亚氯酸盐数据

3.2 氯酸钠和盐酸投料比的调整

当水厂日供水量达到2250 t/h 左右时，按照二氧化氯发生器厂家提供的最大频率将二氧化氯发生器的投料量频率调到最大，表3 是在此条件下连续监测该水厂出厂水和管网水的二氧化氯、氯酸盐及亚氯酸盐数据，由数据可看出其出厂水的二氧化氯只能达到0.07～0.08 mg/L，但是氯酸盐和亚氯酸盐确能大浓度检出，说明二氧化氯发生器的转化率偏低，反应残液中残留的氯酸盐含量较高。鉴于此，本论文通过适当提高盐酸的投加量，按二氧化氯发生器厂家提供的投加比，将盐酸的投加量增加10%，以提高二氧化氯的转化率，表4 是调整原料投料比后连续监测该水厂出厂水和管网水的二氧化氯、氯酸盐及亚氯酸盐数据，可以看出调整投料比后，水厂出厂水二氧化氯浓度可达到0.10 mg/L，且出厂水和管网水的氯酸盐及亚氯酸盐均符合国家《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）的要求。

表3 连续监测该水厂出厂水和管网水的二氧化氯、氯酸盐及亚氯酸盐数据

表4 调整原料投料比后连续监测该水厂出厂水和管网水的二氧化氯、氯酸盐及亚氯酸盐数据

3.3 更换二氧化氯发生器

当夏季用水高峰期到来时，供水量达到2750t/h，将盐酸的投加量增加10%，该水厂出厂水二氧化氯只能达到0.07～0.08mg/L，探究其原因，可能是因为二氧化氯发生器产能不足，无法满足夏季高峰期供水量要求。鉴于此，该水厂更换了二氧化氯发生器，更换设备后，连续对出厂水进行监测，由表5 数据可知，在水厂更换二氧化氯发生器后，其出厂水和管网水二氧化氯、氯酸盐和亚氯酸盐三项指标均符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）要求。

表5 连续监测该水厂出厂水和管网水的二氧化氯、氯酸盐及亚氯酸盐数据

4 结语

本论文通过依次调整氯酸钠及盐酸的投加量及氯酸钠和盐酸的投料比，实现了该水厂出厂水、管网水二氧化氯、氯酸盐及亚氯酸盐均符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）的要求。当该水厂供水量达到2750 t/h 左右时，研究发现该水厂原有的二氧化氯发生器产能不足，更换二氧化氯发生器后，连续监测其出厂水和管网水二氧化氯、氯酸盐和亚氯酸盐三项指标均符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）要求。综上，本论文通过调控水厂消毒工艺有效控制了水体消毒副产物氯酸盐和亚氯酸盐。