饮用水中消毒副产物在不同工艺中的变化规律

摘 要：在我国，工业化程度越来越高，工业污染也在日益恶化，这就严重影响了天然水体，威胁着居民的用水安全。唯有采取合适的水处理工艺，才能解决好水质不断恶化这一问题，确保人们饮用到优质的水体。本文主要研究了城市当前最长采用的水处理工艺，分析了每种工艺所含的消毒副产物，如卤乙酸类、三卤甲烷类等有着怎样的变化规律，同时论述了具体原因。

关键词：消毒副产物；饮用水；变化规律

1 引言

中国虽为淡水资源比较富足的国家，但北方地区存在严重的缺水问题。我国的工业发展速度相当快，这无疑加深了环境污染程度，其中最严重的便是水体污染。面对这种情形，及时采取措施减缓自然水体的恶化，成为我国现阶段最主要的任务。就我国当前情形来看，水处理工艺还达不到西方发达国家那样的水平。这主要是因为：很多居民承受不了过于高昂的水价。如何才能利用有限的条件，使饮用水达到合格的水质要求，这是一直困扰我们的课题。

2 目前国内外常见饮用水处理技术

在我国，大部分饮用水都是从地表水中获取，可称之为地下水。一般来说，饮用水中含有泥沙悬浮物、铁盐以及有机颗粒胶体等原生杂质。这些物质有较好的水溶性，仅包含一种成分，只需进行简单地处理。常规的水处理流程：在原水中投入药物，使其混凝并沉淀，然后进行过滤、消毒，最后使用。有些原水水质比较特殊，一旦遭受污染将可能加快氧化速率，必须使用活性炭进行吸附。饮用水处理一般包括以下两个部分：其一是将天然有机质去除，其二是消毒处理。我国所采用的水处理工艺，一般以氯消毒剂为主。由于氯消毒剂比较便宜，可达到良好的杀菌效果，支持安全、规范地使用。上个世纪，人们便已发现过氯消毒能够产生三卤甲烷。

3 实验与优化

3.1 实验卤乙酸类消毒副产物分析

实验试剂包含了9种卤乙酸，最常见的就是一氯乙酸，其次是一嗅乙酸。二氯乙酸相对也比较常见，其次为三氯乙酸、嗅氯乙酸、二浪乙酸以及二澳一氯乙酸等。除上述外，还包括三滨乙酸。其他物质，如一三氯丙烷、一二浪丙酸等，它们都属于消毒副产物且产自美国。色谱纯可分为甲醇和甲基叔丁基醚；优级纯主要为无水硫酸钠，还有一种碳酸氢钠，当然浓硫酸也包括在内；无水硫酸铜属于一种分析纯；此外还有一种超纯水。酸化甲醇的浓度为10%，配制该溶液时，可产生较多热量。实验操作时，我们可以在烧杯中倒入甲醇（50ml），转移浓硫酸一般需用到移液管，将其移到甲醇中。待混合液稳定下来后，可将其装入容量瓶中，最后用甲醇稀释，使其达到刻度线。

气相色谱实验需用到气相色谱仪，该仪器主要利用微池电子进行捕获检测，lOwl进样针是一个重要组成部分，色谱柱主要选用的是毛细管柱。要使色谱柱的温度上升，要求维持2分钟的40 0C，从一开始的2.5C·min变成之后的65 0C，有时也可从lOC·min-上升为900C，或者由200C·min升高到2100C，持续7min左右。当然，进样口的温度必须超过2100C，进样方式一般采用的是无分流，尾吹气流量每分钟应达到30m1。检测器应保持300 0C的温度，最长使用的是高纯氮气。取出样品（40ml），将其加入60m1容量的样品瓶内，同时添加lml左右的浓硫酸，瓶盖必须拧紧好，震荡一会，利用pH试纸可进行检测，确保pH值在0.5以内。将15g的无水硫酸钠加入瓶内，重复以上步骤，当无水硫酸钠完全溶解之后，可在瓶内加入MTBE（5ml），震荡时间应超过5min，然后静置一会，直到溶液呈分离状态。取3ml左右的上层夜，将其添加到样品瓶中，同时加入适量的酸化甲醇溶液。将样品瓶放进水浴锅内，确保水浴达到50℃的温度，持续2h的水浴时间，将样品瓶取出并放到温度为4℃的冰箱内，5min后将其取出。样品瓶需添加无水硫酸钠大约为7ml，震荡3min左右，静置后使其分层，这里需用到移液管去除水相，但不可超过0.2m1。碳酸氢钠钠必须分四次进行添加，一次的添加量为1ml，震荡30s左右，同时排出二氧化碳，取出上层清液1ml左右，将其保存好。

3.2 讨论消毒副产物的处理方法

此次实验为了达到处理消毒副产物目的，采用上述提到的前处理方法，也就是液液萃取法。这种方法很大程度上影响了操作进度，对回收率、检测结果也造成了较大影响。为研究消毒副产物可达到怎样的回收率，尤其针对卤乙酸类物质，我们进一步分析了本实验需满足哪些条件。无水硫酸铜可直接影响回收率，这是美国环保局做出的结论，将无水硫酸铜添加到样品内，仔细观察水相、有机相，使两相呈现出分离状态。实验过程中，我们发现只要将无水硫酸铜加入其中，不论BDCAA、CDBAA还是TBAA，它们的回收率均会开始下降。不含无水硫酸铜或是处理过的无水硫酸铜，卤乙酸基本保持同样的回收率。也就是说：无水硫酸铜可有效降解上面的3种卤乙酸。为使前处理过程变得更加简单化，使其适用于更多领域，降低卤乙酸的水解能力，本此实验所使用的样品，没有添加任何无水硫酸铜。

4 我国南方典型城市不同水处理工艺中消毒副产物的变化规律

南方地区第一次引入水处理工艺之后，将明矾投入到混凝沉淀池当中，使用机械设备对混凝土进行搅拌，使其发生沉降，由此达到澄清目的。从混凝沉淀池内流出的水，直接进入到砂滤池中，这便完成了砂滤处理，将次氯酸钠加入到砂滤池出水内，做好消毒工作，使清水池静置一段时间，接下来排出补氯。结合相关数据发现，出水中达到了浓度为5.7ug/L的三卤甲烷，而卤乙酸达到51.9ug/L的浓度，可见出水中所含的卤乙酸要高于三卤甲烷。水内含有的三卤甲烷，应保持5.7ug/L至8.9ug/L左右的浓度。砂滤池加氯之后，卤乙酸浓度迅速增加，它相较于混凝沉淀池所含的卤乙酸，二者浓度差距为58.54 ug/L。去除卤乙酸采用混凝沉淀这种工艺，与去除三卤甲烷相比，可知水体含有较少的三卤甲烷，只有将氯消毒剂加入其中，当然它也无法生成更多的三卤甲烷。

南方也可采用另外的水处理工艺。引进源水之后，将明矾投入混凝沉淀池中，使其进行混凝沉淀，利用沉降來澄清水体，将次氯酸钠这种消毒剂加入到沉淀池出水中，可达到消毒目的。混凝沉淀池流出的水一旦流进清水池内，将液氮加入清水池内，观察一段时间再将其排出。经有关数据显示，进水主要包含了三卤甲烷这种物质。做好了过氯消毒工作，消毒副产物可达到121.6ug/L的浓度。三卤甲烷的浓度为9.0ug/L，而卤乙酸也保持在112.6ug/L的浓度。消毒之后，可产生卤乙酸这种物质。出水所含的三卤甲烷和卤乙酸的浓度分别为8.2ug/L和30.6ug/L。结合有关实际来看，夏季最容易繁殖各种菌类，只有使用大量的氯消毒剂，投入较多的液氨，才能使水内含有足够的氯消毒剂。人们认为要提高卤乙酸的浓度，必须将大量的氯消毒剂投入到水体中。

5 结语

由于水源水具有某种特性，可生成不同的消毒副产物。现阶段，我国并没有深入研究水源水特点，只能对各地水源水进行深入调查，了解水体中含有哪些有机质，概括主要种类。同时，按照水体有机质在每个季节所表现出的变化规律。通过研究每个水处理单元所产生的消毒副产物，结合其变化规律并对内部原因进行分析，学习预氧化工艺有关的知识，特别是消毒副产物，以便今后更好开展实际生产。

参考文献：

[1] 安东，李伟光，宋佳秀等.崔福义臭氧生物活性炭对三卤甲烷生成势去除效能[J].哈尔滨工业大学学报，2015（11）：1489～1491.

[2] 陈超，张晓健，何文杰等.消毒副产物前体物的指标体系[J].中国给水排水，2016（4）：9～12.

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