自来水消毒副产物处理工艺探讨

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1、自来水消毒副产物处理工艺探讨（北京交通大学土木建筑工程学院，北京100044）摘要：简述自来水水质安全现状，介绍了目前水质安全的问题。消毒副产物（DBPs）问题是目前水质安全主要问题，且传统水处理工艺对于减少DBPs并无有效作用。通过分析自来水消毒工艺及消毒副产物处理方法，自行设计两种可行的微消毒副产物自来水处理工艺，并进行评价分析。关键词:水质安全；消毒副产物；臭氧-活性炭；跌水曝气工艺1.引言对饮用水实施加消毒剂消毒[1]的目的在于消灭水中的病原体，防止介水传染性疾病的传播。但是后来人们发现，经消毒后的水中除含有微量的消毒剂外，还可以产生许多消毒副产物(disinfectionby—pro

2、ducts，简写为DBPs)。长期以来人们对DBPs给予了极大的关注[2]，从DBR的成分、毒性、流行病学、饮用水中的污染状况以及干预措施等方面进行了大量的研究，其目的是寻求一种理想的消毒剂，使它在有效的消灭病原体的同时，对人类产生的化学危害降低到最低水平。我们通过学习与研究现有消毒副产物处理的试验方法，自行设计了在实际自来水处理中可行的降低消毒副产物含量的自来水处理工艺。2.消毒副产物处理方法消毒副产物产生于氯消毒工艺[3]，故改进传统氯化工艺是首先想到也常用的消毒副产物控制措施之一。首先，投氯量应根据实际需要视水质情况而定，并经常调整，同时还要作好计量工作，在保证杀灭水中细菌的前提下应尽量

3、降低投氯量。其次，投氯后需要充分快速混合，以提高氯的利用率，降低投氯量，缩短接触时间，从而减少氯与水体中有机物接触反应的几率。利用螺旋叶片管道混合器或其它形式的快速混合装置被证明能够达到使氯快速扩散的效果。最后，尽量采用滤后水加氯消毒，让前道工序先去除一部分三卤甲烷前体物后再加氯，可以大大降低出厂水中的三卤甲烷的含量。除了改进传统氯化工艺之外，消毒副产物控制还包括消毒剂替代、前体物去除、副产物直接去除等措施。氯消毒副产物去除有混凝、吹脱、活性炭吸附、生物氧化、化学氧化和膜过滤等方法[4]。从广义上来说选用优质水源是前体物去除方法之一，地下水等优质水源中氨、有机物及腐殖质含量相对较少，氯化消毒后

4、消毒副产物的产生量也明显低于地表水，所以有条件的水厂应尽量选用。1)混凝法混凝法能去除水中的悬浮颗粒、色度，减少消毒副产物前体物的数量。混疑、沉淀对三卤甲烷生成势(THMsFP)具有一定的去除效果。去除率在33％～44％之间，滤池对THMsFP的去除率为13％～18％。1)吹脱法卤代有机物是消毒副产物的绝对主体，而在现有分析技术所能定量的卤代有机物中60%以上是三卤甲烷和卤代乙酸，二者均具有挥发性，因此可采用吹脱法或曝气法。于祚斌等人采用简易曝气法去除水中三卤甲烷的试验，研究结果显示，吹洗曝气和跌水曝气5min可去除水中90％以上的三卤甲烷。2)活性炭吸附研究表明，在常规水处理工艺流程中投加粉

5、状活性炭，能吸附去除水中各种有机污染物(副产物前驱物和副产物本身)，使其致突变活性成阴性。当粉末活性炭的投加量为10～15mg／L时，CODMn去除率可达20％左右。[6]3)生物预处理生物预处理技术经过二十多年的研究已成功应用于给水处理，它能有效去除可生化性总有机碳（BDOC)及消毒副产物前体物，明显降低氯化时水中有机物与氯的反应活性。4)化学氯化法高锰酸钾可以显著地控制氯化副产物的生成，降低水的致突变性，使水中有机污染物的数量和浓度均有显著的降低，水的致突变性由阳性转变为阴性或接近阴性。用KMnO4,去除与控制水中的有机物，不必改变常规的净水工艺流程，只需在投加混凝剂之前或同时投加KMnO

6、4,溶液，操作简单，投资费用低。臭氧能将有机物氧化为中间产物，改变水中有机物的可生化性，故常作为生物氧化法的预处理。瑞士的经验表明：通过臭氧氧化可使有机卤化物明显降低，尤其是氯仿、溴二氯甲烷，可以降低30％～90％，但却使碘二氯甲烷升高10％～70％m。如果原水中溴离子浓度高，可能会生成三卤甲烷、卤代乙酸和溴酸根离子等DBPs，则不适于采用臭氧氧化法处理。5)膜过滤饮用水深度处理中常用到膜过滤，有微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)和反渗透(RO)等形式，对水中臭味、色度、消毒副产物前体物及其它有机物和微生物均有良好的去除效果，被EPA推荐为最佳工艺之一。MF、UF能较好地去除ss、细菌等

7、；NF的有机物去除能力较突出；RO能去除水中盐分，其中包括对人体有益的微量元素。膜处理工艺是一种截留处理手段，不与水中有机物发生化学反应，，所以膜技术处理饮用水绝对不会产生任何副产物。膜处理技术具有简洁、紧凑、处理水质好、可减少混凝剂及消毒剂用量、有效去除病原体、易于自动化操作、维护方便等优点，但是膜的污染、堵塞问题和高成本一直制约着其发展应用，也是业内研究的热点。其中低成本、高性能(抗污染性强、