常规净水工艺各流程水AOX含量的研究

何瀚涛

(佛山市绿健医疗废物处置有限公司 广东 佛山 528000)

现今我国大部分水厂的净水工艺依旧采用“混凝—沉淀—过滤—消毒”的传统常规工艺，消毒中，含氯消毒剂在杀灭水中微生物、病菌等致病细菌的同时，还可能与水中存在的溶解性有机物发生一系列的反应，生成卤代化合物质，即消毒副产物(disinfection by-products， DBPs)。

消毒副产物对人体健康具有毒害性，可吸附有机卤化物AOX是英文Absorbable Organic Halogens的缩写。当中的卤化物包括氯化物、溴化物和碘化物，不含氟化物。绝大部分有机卤化物具有致畸、致癌和致突变性，是一类持久性的有机污染物，越来越受到人们的关注。以AOX 表征的有机卤化物已成为一项国际性水质指标。我国对AOX的研究还刚刚起步，通过检测常规工艺各流程水中AOX，可以有效评估工艺能否有效控制AOX的产生，对控制消毒副产物产生有一定指导意义。

1 实验材料及仪器

1.1 主要试剂及其配制

(1)水厂净水用聚合氯化铝(含6%Al2O3)；

(2)氢氧化钠；0.1 mol/L。

(3)盐酸；0.1 mol/L。

(4)水厂砂滤池石英砂。D=0.9～1.2 mm；K80=1.31～1.33

(5)对氯苯酚标准：10 μgCl/mL。

1.2 主要实验仪器设备

本章实验所用主要仪器设备如下(详见表1)。

表1 实验中的主要仪器设备

2 实验方法

将原水倒入洁净烧杯中，模拟水厂投加每升水样投加约5.00 mg/L聚合氯化铝后，置于ZR4-6型六联搅拌机上搅拌，絮凝沉淀后，上清液过沙滤管过滤，出水分别投加次氯酸钠与次氯酸混合氯化铵消毒剂至总氯0.80 mg/L，室温28 ℃消毒1 h。后存于水管内密封保存一天。各取水源水、沉淀水、过滤水、加氯消毒水以及管道浸泡水样12份检测其中各项水质，各取5份检测AOX，各水样结果取平均。

将原水不经净水流程，直接投加氯酸钠以及次氯酸混合氯化铵至总氯1.00 mg/L，消毒1 h，测量AOX。

2.1 原水水质特性

检测了实验用原水浑浊度、PH、色度、水温、CODMn、总氮、氨氮、TOC及AOX各2～5次，检测结果取平均，分别测得浑浊度32.1NTU、PH7.38、色度20、水温28 ℃、CODMn1.86、氨氮0.15 mg/L、总氮2.11 mg/L、TOC2.03 mg/L、AOX8.6 μgCl/L。检测消毒剂及聚合氯化铝空白平行样品，均未检出AOX。

2.2 ZR4-6型六联搅拌机搅拌程序

依据水厂实际生产工艺参数以及多次模拟实验的经验，六联搅拌机烧杯混凝实验参数为模拟混合器转速445 r/min，模拟混合时间35 s。

2.3 砂滤过滤

在玻璃管中填充约10 cm厚石英滤砂，用待滤水冲洗滤柱，弃去前200 mL水样。设置流量约为0.5 L/h。

2.4 浸泡试验

取4分自来水管(内径15 mm、外径22 mm)约1.3 m，往自来水管中注满水样后，两头用封头密封，避光放置1天，取样前混匀管中液体。

3 实验结果及讨论

3.1 净水工艺对水质参数的影响

经过烧杯试验模拟常规净水处理工艺对原水进行处理后，取原水至末梢水样各12份，检测其水质指标。检测发现当经过净水工艺处理后，发现原水中的氨氮已几乎被去除，故可认为水中已无氨氮影响。当经过净水工艺处理后，原水中的CODMn以及TOC均有不同程度下降，CODMn去除效率约为：35%～47%，TOC去除效率约为：24%～37%[1]。

3.2 净水工艺各流程AOX含量变化

使用同一原水模拟净水工艺全流程处理后，使用两种不同消毒方式消毒30 min，随后使用铸铁管浸泡一天，取各流程水检测其AOX含量。发现原水经过混凝沉淀及沙滤过滤后，原有AOX含量变化甚微，但加氯消毒后，水样较原水及流程水明显增多。次氯酸钠消毒过的水样AOX增加至原来近4倍，氯化铵消毒过的水样增加约50%。印证了AOX主要是由消毒步骤产生的[2]。

经检测，浸泡试验一天后管道中，次氯酸钠消毒水样总氯含量已降至0.13 mg/L。管道中存留AOX一天后，其含量仍维持在一定水平并有所上升，说明消毒所产生的AOX可能具有一定的稳定性，水中剩余氯量与水中有机物不断反应。

3.3 经净水工艺加氯与原水直接加氯AOX对比

经过净水工艺全流程加氯对比不经净水工艺流程加氯 AOX含量。其净水工艺对AOX抑制效率如下，如图1所示。

图1 经净水工艺加氯与原水直接加氯AOX对比

从图1可以看出无论经过何种消毒方式，经过净水工艺消毒后AOX含量，明显低于不经净水工艺处理的含量[3]。虽然两种消毒方式产生的AOX不尽相同，但原水经净化工艺后其去除效率几乎一致，约为45%～48%，说明传统净水工艺对AOX产生有一定控制作用，如图2所示。且AOX的抑制效率与工艺流程对CODMn的去除效率相当，说明很有可能原水经过净水工艺后，去除的部分组成CODMn的有机物质，恰巧是产生AOX的前体物。

图2 经净水工艺对AOX的去除效率

3.4 结果分析及讨论

饮用水中的AOX，其来源无非就三种途径：①原水中可溶性有机物氯化产生的；②原水受到污染，常规工艺不能去除带来的；③消毒剂本身含有AOX，在消毒过程中混入的。通过实验可知，原水中原有AOX含量在净水工艺投加氯消毒前流程中其含量变化不大，而消毒剂本身未检出含有AOX，故第一种途径是产生AOX的主要来源[4]。

从实验结果看来，混凝沉淀及砂滤对原水中少量AOX的去除效果并不明显，说明原水中的AOX可能大多数分子及颗粒都不大，不被净水剂吸附，亦不被石英砂截留。但经过净水工艺处理过的原水氯化后的AOX明显比不经净水工艺处理的原水少，说明絮凝沉淀及砂滤可以除去部分能氯化生成AOX的前体物[5]。

4 结语

(1)水源水经过常规净水工艺，出厂水投加氯消毒后，其AOX含量升高。净水剂不含AOX。说明饮用水中AOX主要产生在消毒步骤。

(2)常规净水工艺中，混凝沉淀及沙滤对原水中的AOX去除效果不明显。

(3)可以推论出常规净水工艺不能去除水中AOX，但可以去除部分与氯反应产生AOX的前体物质。