地表水净化工艺原水与滤后水消毒副产物的思考

地表水净化工艺原水与滤后水消毒副产物的思考

赵一然

大庆油田水务黑鱼湖水厂163000

摘要：通过对地表水净化工艺原水与滤后水进行静态试验，分析了影响液氯消毒副产物三卤甲烷形成的相关因素，以及三卤甲烷与这些影响因素之间的关系，用于指导今后的三卤甲烷生成控制工作，减少三卤甲烷生成量，保证安全供水。

关键词：地表水净化工艺；消毒副产物；滤后水；三卤甲烷

安全供水是一直是供水厂生产工作的重点，如何控制并减少地表水净化工艺原水与滤后水消毒副产物是供水厂考虑的重要课题。供水厂一般采用液氯消毒模式，具备消毒效果好、操作方便、价格低廉等优势，但是有一个比较突出的缺陷，液氯与水体中的部分有机物反应生成消毒副产物，其中三卤甲烷对人体的危害最大。为了控制并减少三卤甲烷的生成量，对相关的影响因素及关系进行分析是有必要的，利于提高供水的安全性。

1材料与方法

1.1材料准备

前体有机物选用地表原水，其他采用滤后水，其中没有加氯[1]。实验前，地表原水的TOC值10.23mg/L，pH值7.31。滤后水的TOC值3.21mg/L，pH值6.42。

1.1.1前体有机物

三卤甲烷前体有机物较多，经常通过代替参数进行表征。在这里，把TOC、UV254作为三卤甲烷前体物的代替参数。将水样放置在恒温箱中，温度保持在20℃左右。在加氯量相同条件下，对三卤甲烷生成量进行测定。鉴于地表原水中的溴离子浓度较低，只需要对三氯甲烷、一溴二氯甲烷进行检测，用二者之和表示三卤甲烷的生成量。

1.1.2加氯量

水样中的氯浓度通过NaClO溶液进行调节，分别为0.23mg/L、2.43mg/L、6.43mg/L、8.51mg/L。在不同氯浓度的水样存放于瓶子中密封起来，置于暗处，温度20℃左右。分别在0h、4h、12h、24h、48h时测定各水样中的三卤甲烷生成量。

1.1.3溴化物浓度

水样中的溴离子浓度通过溴化钾溶液进行调节，分别是0．2mg/L、0．4mg/L、0．6mg/L、0．8mg/L、1．0mg/L、1．2mg/L、1．6mg/L。在水样中的氯含量相同情况下，将水样放置在恒温箱体中，24h后测定三卤甲烷生成量。

1.1.4氨氮浓度

水样中的氨氮浓度通过氯化铵溶液进行调节，分别为0．2mg/L、0．4mg/L、0．6mg/L、0．8mg/L、1．0mg/L、1．5mg/L、2．0mg/L、3．0mg/L。在水样中的氯相同情况下，将水样放在恒温箱中反应24h，之后对脱氯后的水样进行三卤甲烷生成量测定。

1.1.5反应时间

在滤后水中加入氯，模拟水厂清水池反应2h，之后取水样放置在恒温箱中，每间隔24

h测定一次三卤甲烷生成量。

1.1.6温度

在滤后水中的氯浓度相同情况下，将水样分别放置在5℃、10℃、20℃、30℃下反，在24h、48h时对三卤甲烷生成量进行测定。

1.1.7pH值

在水样中的氯浓度相同情况下，对水样的pH值进行调节，分别为5.65、6.51、7.14、7.53、8.65。反应24h后，测定水样中的三卤甲烷生成量。

1.2分析方法

采用国家标准方法进行三卤甲烷生成量测定，如改进的EPA502．2法。此外，氯测定采用比色法[2]。

2结果与讨论

2.1前体有机物

实验结果表示，TOC、UV254与三卤甲烷生成量之间呈现出线性关系，分别为0.932、0.951。从以上数据可以看出，UV254与三卤甲烷之间的相关性优于TOC，能更明显的反映三卤甲烷生成量变化情况。此外，水体污染程度越严重，三卤甲烷生成量越大，液氯消毒前应通过沉淀、混凝等处理工艺降低水体污染程度，一定程度上可以减少地表原水中的有机物浓度，进而控制三卤甲烷生成量。

2.2加氯量

在前体物浓度相同情况下，随着加氯量的增加，三卤甲烷中的氯仿生成量也会加大。具体情况：当供水厂的Cl2/TOC值＜0.2时，水体中的氯立即被消耗掉，三卤甲烷中的氯仿生成量很少；当Cl2/TOC值在0.2～2范围内时，三卤甲烷中的氯仿生成量与氯量呈现出线性关系；当Cl2/TOC值＞2时，前体物基本都发生了反应，三卤甲烷中的氯仿生成量虽有增加，但变化不大。

2.3溴化物浓度

随着水体中溴离子浓度的增加，三卤甲烷生成量随之增加。当水体中的溴离子浓度0.2mg/L时，氯仿生成量在三卤甲烷生成量中占85%左右，一溴二氯甲烷占15%左右。可以看出，溴离子浓度比较低时，氯对水体中有机物的取代力高于溴，所以氯仿生成量较高。

2.4氨氮浓度

三卤甲烷生成量与氨氮浓度之间的关系，如图1所示。从图1可以看出，随着氨氮浓度的逐渐增加，三卤甲烷生成量相应的减少，二者呈现负相关关系。主要原因氨氮溶液游离氯浓度有显著影响，能够降低游离氯浓度，进而减少三卤甲烷生成量。

2.6温度

在本次实验中，在氯浓度、反应时间等条件相同情况下，30℃时的三卤甲烷生成量是5℃的5倍。由此可见，温度越高，三卤甲烷生成量越高。究其原因，主要是氯与水体中有机物间的生成反应是不可逆转的，而温度的升高可以加快反应速率。

2.7pH值

从本次实验结果看，pH值越大，三卤甲烷生成量越高，与以往的研究成果一致。所以，三卤甲烷生成量与pH值之间是正相关关系。

3结论

经过以上结果与讨论，得到以下结论：

（1）氨氮浓度对三卤甲烷生成有抑制作用，温度、pH值等对三卤甲烷生成有促进作用。

（2）三卤甲烷生成量与UV254呈现线性关系，UV254适合作为三卤甲烷前体物的替代参数。

（3）Cl2/TOC值＜0.2时，三卤甲烷的生成量比较少；当Cl2/TOC值在0.2～2范围内时，三卤甲烷生成量与氯的衰减量的呈现出线性关系，即随着氯的衰减量加大，三卤甲烷生成量会随之较大；当Cl2/TOC值＞2时，三卤甲烷生成量增加不明显。

（4）溴离子浓度影响三卤甲烷生成量及相关组成。当溴离子浓度增加时，三卤甲烷生成量随之增加。同时，另外三种溴代卤化烃生成量也有增加表现。

（5）氯化反应的时间越长，三卤甲烷生成量越大。

（6）三卤甲烷生成量与温度、pH值呈现出正相关关系。

（7）氯胺等化合物对三卤甲烷生成有抑制作用，可以通过增加氯胺等化合物含量来控制三卤甲烷生量。

参考文献：

[1]钟丹，袁一星，马文成，袁媛.地表水净化工艺原水与滤后水消毒副产物的研究[J].中国给水排水，2015，03：54-57.

[2]兰迪.低浊度原水净化工艺运行现状调查研究[D].哈尔滨工业大学，2015.

[3]陈晓惠.地表水常规净化流程单元工艺处理效能实验研究[D].哈尔滨工业大学，2011.

作者简介：赵一然，男，汉，北京市平谷县，198609日出生，本科，水处理车间主任，研究方向：地表水处理。