水厂常用消毒剂对水质的影响及应对措施

袁雪君(佛山市禅城区供水有限公司，广东 佛山 528000)

0 引言

近年来，随着大众对水质安全的关注，越发引起市民对制水工艺的兴趣。自来水厂的制水过程包括混凝、沉淀、过滤、消毒，其中消毒的目的是杀死水中的病原菌和减少微生物的风险。但是这些消毒剂的大量使用也产生了消毒副产物等水质分析问题。因此，从安全、优质的供水角度出发，有必要了解各种消毒剂对自来水质量的影响。本文选择了自来水厂常用的四种消毒剂氯胺、液氯、次氯酸钠和二氧化氯，研究了它们在自来水厂中的添加所引起的主要水质问题，并给出了相应的生产实例。

1 共性问题

1.1 有机卤化物

含氯消毒剂与水中的有机物进行反应，会生成对我们人体心理健康发展有害的有机金属卤化物，主要内容包括三卤甲烷、卤乙酸和三氯乙醛等。在氯胺、液氯、次氯酸钠和二氧化氯四种消毒剂中，液氯和次氯酸钠最容易形成有机卤化物。

一些研究比较了在相同注射和添加条件下生产7种液态氯和氯胺的有机卤化物，发现氯胺消毒有机卤化物的产量明显低于液氯消毒的产量[1]。

可吸附能力有机卤化物(AOX)做为自己一个经济总量进行水质评价指标，可以从总体上反映含氯消毒剂产生的有机卤化物。试验结果表明，采用液氯或次氯酸钠消毒的水厂出水AOX含量明显高于采用氯胺或二氧化氯消毒的水厂。使用次氯酸钠的水厂改造成二氧化氯消毒后，出厂水中AOX浓度降低了三分之二左右[2]。

应对措施：控制有机卤化物产生的方法主要有三种：(1)使用不产生有机卤化物或更少有机卤化物的消毒剂；(2)在添加消毒剂之前去除水中有机卤化物的前体；(3)去除消毒后产生的有机卤化物。实际生产中一般是采用第1、2种途径。

四川某水厂的原水为水库水，由于不同原水中有机物含量存在较多，采用次氯酸钠消毒后三氯甲烷容易出现超标。水厂后来采用次氯化钠与二氧化氯消毒相结合的工艺，过滤后先加二氧化氯，在水箱末端加入次氯酸钠，确保消毒副产品不超标[3]。

深圳南山水厂采用多种技术手段控制三氯乙醛生产，包括：添加粉末活性炭吸附前体；用高锰酸钾代替氯作预氧化剂；采用强化混凝沉淀技术去除前体；增加消毒剂投药点，降低单点投药量。这些技术应用后效果良好，三氯乙醛降至国标限值的30%以下[4]。

1.2 pH

液氯、氯胺投加到水中后，会分别可以发生具有以下问题反应：

随着HClO和NH2Cl的消耗，反应持续向右进行，产生HCl，使出厂水的pH值降低。此外，水厂加入的聚合氯化铝和其他絮凝剂都是强酸弱碱盐，也会造成pH值偏低。如果原水的pH偏低，经过絮凝、沉淀、消毒后，出厂水的pH值有可能会接近或低于6.5。

强碱弱酸盐的次氯酸钠对自来水pH值的影响与液氯和氯胺相反，会增加出厂水的pH值。东莞某水厂的滤后水pH值为6.9，当次氯酸钠投量为1.5 mg/L时，出厂水的pH升高到7.8左右[5]。

应对措施：液氯、氯胺消毒的水厂，如果原水pH值偏低，可以投加氢氧化钠或石灰[6,7]，使出厂水的pH升高到7.5左右。

2 个性问题

2.1 氯胺消毒的亚硝酸盐问题

氯胺在供水系统管网设计中会分解出氨氮，在硝化细菌的作用下形成对我们人体健康有害的亚硝酸盐。有研究表明，在出厂水余氯相同的情况下，氨氮浓度越高，硝化作用越明显。随着硝基细菌的繁殖[8]，管网中的残留氯加速衰减，导致残留氯和细菌总数达不到标准。

应对措施：氯胺消毒的水厂，可以在水厂内进行适当有效降低氨的投加量，也即提高氯氨比；也可以通过适当发展提高产品出厂水的余氯浓度，保证系统管网末梢水中主要含有余氯，抑制硝化作用细菌的繁殖[9]。

也可转用短期液氯消毒法，使用液氯比氯胺消毒更有效，杀死网络中的硝化细菌，然后再转用原来的氯胺消毒法[10]。但是这种方法会导致水中消毒副产物的增加，所以要注意监测水中三卤甲烷、卤乙酸等消毒副产物的浓度。

2.2 次氯酸钠消毒的氯酸盐问题

近年来，随着我们国家对危险化学品的管理趋严，越来越大越多企业原来可以采用液氯消毒的自来水厂改为次氯酸钠进行消毒。水厂一般使用购买的次氯酸钠溶液。结果表明，氯酸盐的生产与次氯酸钠溶液的贮藏温度和储存时间密切相关。温度越高，氯酸盐浓度增加越快；储存时间越长，氯酸盐浓度越高[11]。

应对措施：次氯酸钠溶液应储存在一个阴凉的地方，避免阳光直接照射。水厂不要储存太多，尽快使用。在装入新一批次氯酸钠溶液之前，尽量用完储罐中的次氯酸钠溶液。定期对储罐数据进行直接放空和清洗。

2.3 二氧化氯消毒的氯酸盐问题

二氧化氯作为一种优良的消毒剂，具有较强的氧化、良好的消毒效果，而且生产有机卤化物较少，已广泛应用于中小型水厂。如果将反应后的残液加入水中，原料中的氯酸盐会导致工厂水中氯酸盐浓度过高。特别是在冬季，低温环境造成不良反应时间不完全，出厂检测水中氯酸盐有超标的风险。

应对措施：由氯酸盐制备二氧化氯的反应程度与反应温度和反应时间有关。反应温度越高，反应时间越长，则反应越完全，残液中氯酸盐的浓度越低[12]。反应温度和时间应适当提高。最好是采用气液分离的方式，把反应后的二氧化氯从残液中分离培养出来，再投加到环境水中，反应残液则回收进行处理。

2.4 二氧化氯消毒的亚氯酸盐问题

二氧化氯利用强氧化性对自来水进行消毒，同时氧化水中的有机物和还原性物质。在此过程中，二氧化氯被减少，以在还原产品中含有氯酸盐。如果没有水中主要含有较多的有机物，有可能发展造成亚氯酸盐超标。

应对措施：可采用强化凝聚及粉状活性炭吸附法，以减少水中有机物的含量。也可以与其他消毒剂联合使用，减少二氧化氯的用量，从而减少亚氯酸盐的生成。

2.5 二氧化氯消毒的色度和浑浊度问题

二氧化氯具有强氧化性，在常用的消毒剂中，其氧化技术能力成为仅次于中国臭氧。如果自来水厂滤后水中Mn2+浓度偏高，二氧化氯氧化后会形成不溶于水的黄褐色二氧化锰胶体，导致出厂水色度和浊度增加。

应对措施：二氧化氯可以添加到原水中，Mn2+加氧化成二氧化锰串联，然后通过凝固过滤去除二氧化锰。也可以进行适当有效降低滤后水中二氧化氯的投加量，或者一个临时政策改为次氯酸钠消毒[13]。也可以改为二氧化氯结合次氯酸钠的消毒方式。

个人实验结果表明图1，不同浓度的氧化氯样品在360 nm波长下的吸光度大于其他几个波长下的吸光度，并且该波长下的浓度-吸光度曲线呈良好的线性关系。采用360 nm作为吸收波长，实验结果更为稳定，也保证了实验的准确性。对于高浓度二氧化氯的测定，上述几个波长都可以作为定量测定的依据。但是本研究针对的是生活饮用水中低浓度的二氧化氯测定，所以采用波长360 nm更为理想。

图1 不同波长下二氧化氯浓度与吸光度关系曲线图

3 结语

自来水厂常用的氯胺、液氯、次氯酸钠和二氧化氯，在降低自来水微生物风险的同时，对水质也有一定影响，特别是衍生出的消毒副产物。本文通过分析了产生水质安全问题的原因和主要的影响社会因素，并给出了水厂的实际情况应对实例。保证居民用水安全，在运用合适的检测手段与检测方法的一定程度上，大力推广符合国家安全标准完善高效低能的消毒技术的发展。希望能为自来水厂的运行管理和安全优质供水提供帮助。