氯杀菌消毒的副产物-氯化消毒副产物有哪些

氯化消毒副产物有哪些呢,你知道吗?

  1. 天然水中的有机物

水体中的有机污染物除工业废水和生活污水排放、大气污染、城市与农田径流三个方面之外,天然有机物是动植物自然循环代谢过程中形成的中间产物,其中主要的是腐殖质,它们是一类含有酚径基、羟基、醇羟基等多种官能团的大分子缩合物质。根据腐殖质在酸和碱溶液中的溶解度,将其分为腐殖酸、富里酸、胡敏素三个成分。这三个成分在结构上相似,但在分子量和官能团含量上有差别。

水中的有机物,有的本身对人体无害,如腐殖质;有的本身就是有害物质,如被工业废水、农药、生活污水污染的有机物质。无论是无害或有害物质,在氯消毒的过程中,会转化为有害的有机物和中间产物,生成消毒副产物而对人体健康造成威胁。

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  1. 氯消毒副产物

原水中存在各种类型的有机物,在自来水厂净化处理过程中,采用氯杀菌消毒会产生多种副产物。特别是传统的预氯化工艺,高浓度的氯与原水中较高浓度的有机污染物直接反应,生成氯化副产物的浓度会更高。挥发性三卤甲烷和难挥发性卤乙酸被认为是两大类主要氯化消毒副产物,它们对人体都具有潜在致癌性和一定的致突变性,是对人体危害最大的两类副产物。其在水中的生成量取决于有机前驱物质的种类和浓度、投氯量、氯化时间、水的pH值、水的温度、氨氮及漠化物浓度等。三卤甲烷和卤乙酸的前驱物质主要是腐殖酸、富里酸、藻类和一些具有活性的碳原子(小分子有机物)。

饮用水中三卤甲烷主要有4种:三氯甲烷(即氯仿)、三漠甲烷(即漠仿)、一氯二漠甲烷、一漠二氯甲烷。卤乙酸主要有5种:一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、一漠乙酸、二漠乙酸。水中pH值升高,三卤甲烷生成量增大,但卤乙酸生成量降低。有氨氮存在时,折点加氯前三卤甲烷产率最低,折点加氯后及有自由性余氯时,三卤甲烷生成量明显增加。近年来人们发现漠代三卤甲烷对人们的潜在危害更大。当水中有漠化物存在时,漠离子被次氯酸(HOC1)氧化成次漠酸,而次漠酸比次氯酸更容易与前驱物作用,生成漠代三卤甲烷和漠代卤乙酸,从而造成对人体的潜在危害。

此外,还陆续从自来水中检测出多种其他氯化消毒副产物,如卤代酚、卤乙睛、卤代酮、卤乙醛、卤代硝基甲烷等。Ames试验结果均呈阳性,均属“三致”物质。

 

  1. 氯消毒副产物在管网中的变化

一个城市的供水是由供水系统及不同直径管道组成的管网输送的。从自来水厂出水到用户,近则几十米、几百米,远则几千米至几十千米。由于管网系统(包括调节水池、二次加压、屋顶水箱及供水的各种附属构筑物及设备等)存在二次污染的各种因素,特别是铺设几十年的旧管道,腐蚀、结垢严重,细菌容易繁殖。因此,用户水龙头的水质远差于水厂出水水质,要使用户水龙头的水质达到《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)的规定值,则自来水厂处理后的出水水质必须好于、优于《生活饮用水卫生标准》。如日本对浊度的规定值也是W1NTU,但水厂的出水达到0.1NTU,要求管网中保持W0.5NTU,这样才能保证用户水龙头的水达到WINTUo

管网中的氯化消毒副产物如三卤甲烷等会不会增加,主要取决于两个条件:一是水中是否仍存在氯;二是水中是否存在产生三卤甲烷的前驱物(有机物)。水在庞大的管网系统流动,为防治微生物的滋生繁殖和二次污染,特别是屋顶水箱和旧管道。要求管网中必须要有一定量的余氯,用来继续杀菌消毒。水质标准规定:水厂出水的余氯必须0.3毫克/升,一般在1~1.5毫克/升;管网末梢必须0.05毫克/升。可见第一个条件是存在的。水中存在耗氧量,表明存在有机物,故水厂出水中仍存在产生三卤甲烷的前驱物。同时管网中存在微生物所需要的各种营养物,有利于微生物繁殖生长,微生物的新陈代谢、分泌物和残体也是氯消毒副产物的前驱物,因此第二个条件也是存在的。这第一个条件与第二个条件相互作用即氯在管网继续氧化前驱物,与前驱物进行不断的反应,使三卤甲烷等氯化副产物不断增加,造成三卤甲烷等消毒副产物的总量高于水厂出水总量。因此,管网中的水质是变化的,三卤甲烷等消毒副产物是增加的,管网中的水质差于水厂出水。

  1. 氯消毒副产物的限值

根据上述,人们是否感到自来水很危险、不安全、无法饮用了?不是的,任何物质有一定量的界限。在某一定量范围内是安全的,不会危及人体的健康。为此,科技人员经过长期的试验和研究,科学而有依据地定出了有关副产物的限值。饮用水对于THMS(三卤甲烷)一般是限制其总浓度,或限制水中三氯甲烷浓度。美国和英国的饮用水标准规定,自来水中THMS总浓度的最高允许值为100微克/升。1994年WHO(世界卫生组织),对自来水三氯甲烷和一漠二氯甲烷的参考浓度分别为200微克/升和60微克/升,二氯乙酸和三氯乙酸的参考浓度分别为50微克/升和100微克/升。美国1997年制定的《消毒副产物限制草案》中,自来水中的THMS的允许浓度定为80微克/升,卤乙酸HAAs的最高允许浓度定为60微克/升,2000年后HAAs又改为不得超过4()微克/升。我国《生活饮用水卫生标准》规定,三卤甲烷总量不得超过100微

克/升,卤乙酸总量不得超过60微克/升。可见它们是与世界先进水平接轨的。

饮用水中消毒副产物达到规定限值,是安全的,不会危害人体健康,可以放心饮用。

  1. 氯消毒副产物的不可避免性

水中或多或少存在一定量的有

机物(即消毒副产物的前驱物),目前我国99.5%的水厂釆用氯消毒(美国等至今也仍用氯消毒),如前所述,这是因为氯是强氧化剂,杀菌消毒效果好;有余氯能保持继续杀菌消毒;价格便宜、货源充足、制水成本低,符合我国国情。因此,产生氯化消毒的副产物是不可避免的。

我国GB5749—2006标准中对消毒剂规定为4种:氯、一氯胺、臭氧、二氧化氯。臭氧是强氧化剂,杀菌消毒效果比氯好,但臭氧易挥发,在水中难以保留,无余氯作用,因此水厂出水时还得加氯,以保证供水管网中的余氯量而继续杀菌消毒。那么用其他的消毒剂代替氯是否不产生消毒副产物呢?《健康的水》中说「许多市政当局正尝试用多种消毒剂取代氯或作为附加消毒剂,这是一种降低氯投加量的方法,但是这些取代物如二氧化氯、氯化漠、氯胺等,也和氯一样危险,我们只是将一种有害化学物质取代另一种。”

既然氯化消毒产生副产物是不可避免的,那么我们的任务和目标就是要想方设法减少和降低副产物的类型和含量,使其小于水质标准中规定的限值。目前主要有三种途径和方法:一是先进行预氯化,然后直接去除已经生成的三卤甲烷等副产物;二是直接去除加氯后可能生成三卤甲烷等副产物的前驱物质;三是用活性炭吸附已生成的氯化副产物。第一种使用少,目前研究和使用较多的是后两种。第二种就是在水厂常规处理之前把原水进行生物处理等预处理,去除水中大部分氨氮、磷及部分有机物,这样可大幅度地减少氯化副产物的前驱物。第三种是在水厂常规处理后采用活性炭等深度处理,吸附去除已生成的氯化副产物。此法效果很好,根据活性炭吸附去除氯化副产物卤乙酸的试验研究证明:卤乙酸中的三氯乙酸去除98.49%,二氯乙酸去除98.01%。目前生物预处理和活性炭深度处理已在新水厂设计和老水厂改造中被广泛釆用。

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