飲用水中消毒副產(chǎn)物在不同工藝中的變化規(guī)律

張賜華

摘 要：在我國，工業(yè)化程度越來越高，工業(yè)污染也在日益惡化，這就嚴(yán)重影響了天然水體，威脅著居民的用水安全。唯有采取合適的水處理工藝，才能解決好水質(zhì)不斷惡化這一問題，確保人們飲用到優(yōu)質(zhì)的水體。本文主要研究了城市當(dāng)前最長采用的水處理工藝，分析了每種工藝所含的消毒副產(chǎn)物，如鹵乙酸類、三鹵甲烷類等有著怎樣的變化規(guī)律，同時(shí)論述了具體原因。

關(guān)鍵詞：消毒副產(chǎn)物；飲用水；變化規(guī)律

1 引言

中國雖為淡水資源比較富足的國家，但北方地區(qū)存在嚴(yán)重的缺水問題。我國的工業(yè)發(fā)展速度相當(dāng)快，這無疑加深了環(huán)境污染程度，其中最嚴(yán)重的便是水體污染。面對(duì)這種情形，及時(shí)采取措施減緩自然水體的惡化，成為我國現(xiàn)階段最主要的任務(wù)。就我國當(dāng)前情形來看，水處理工藝還達(dá)不到西方發(fā)達(dá)國家那樣的水平。這主要是因?yàn)椋汉芏嗑用癯惺懿涣诉^于高昂的水價(jià)。如何才能利用有限的條件，使飲用水達(dá)到合格的水質(zhì)要求，這是一直困擾我們的課題。

2 目前國內(nèi)外常見飲用水處理技術(shù)

在我國，大部分飲用水都是從地表水中獲取，可稱之為地下水。一般來說，飲用水中含有泥沙懸浮物、鐵鹽以及有機(jī)顆粒膠體等原生雜質(zhì)。這些物質(zhì)有較好的水溶性，僅包含一種成分，只需進(jìn)行簡單地處理。常規(guī)的水處理流程：在原水中投入藥物，使其混凝并沉淀，然后進(jìn)行過濾、消毒，最后使用。有些原水水質(zhì)比較特殊，一旦遭受污染將可能加快氧化速率，必須使用活性炭進(jìn)行吸附。飲用水處理一般包括以下兩個(gè)部分：其一是將天然有機(jī)質(zhì)去除，其二是消毒處理。我國所采用的水處理工藝，一般以氯消毒劑為主。由于氯消毒劑比較便宜，可達(dá)到良好的殺菌效果，支持安全、規(guī)范地使用。上個(gè)世紀(jì)，人們便已發(fā)現(xiàn)過氯消毒能夠產(chǎn)生三鹵甲烷。

3 實(shí)驗(yàn)與優(yōu)化

3.1 實(shí)驗(yàn)鹵乙酸類消毒副產(chǎn)物分析

實(shí)驗(yàn)試劑包含了9種鹵乙酸，最常見的就是一氯乙酸，其次是一嗅乙酸。二氯乙酸相對(duì)也比較常見，其次為三氯乙酸、嗅氯乙酸、二浪乙酸以及二澳一氯乙酸等。除上述外，還包括三濱乙酸。其他物質(zhì)，如一三氯丙烷、一二浪丙酸等，它們都屬于消毒副產(chǎn)物且產(chǎn)自美國。色譜純可分為甲醇和甲基叔丁基醚；優(yōu)級(jí)純主要為無水硫酸鈉，還有一種碳酸氫鈉，當(dāng)然濃硫酸也包括在內(nèi)；無水硫酸銅屬于一種分析純；此外還有一種超純水。酸化甲醇的濃度為10%，配制該溶液時(shí)，可產(chǎn)生較多熱量。實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，我們可以在燒杯中倒入甲醇（50ml），轉(zhuǎn)移濃硫酸一般需用到移液管，將其移到甲醇中。待混合液穩(wěn)定下來后，可將其裝入容量瓶中，最后用甲醇稀釋，使其達(dá)到刻度線。

氣相色譜實(shí)驗(yàn)需用到氣相色譜儀，該儀器主要利用微池電子進(jìn)行捕獲檢測(cè)，lOwl進(jìn)樣針是一個(gè)重要組成部分，色譜柱主要選用的是毛細(xì)管柱。要使色譜柱的溫度上升，要求維持2分鐘的40 0C，從一開始的2.5C·min變成之后的65 0C，有時(shí)也可從lOC·min-上升為900C，或者由200C·min升高到2100C，持續(xù)7min左右。當(dāng)然，進(jìn)樣口的溫度必須超過2100C，進(jìn)樣方式一般采用的是無分流，尾吹氣流量每分鐘應(yīng)達(dá)到30m1。檢測(cè)器應(yīng)保持300 0C的溫度，最長使用的是高純氮?dú)?。取出樣品?0ml），將其加入60m1容量的樣品瓶內(nèi)，同時(shí)添加lml左右的濃硫酸，瓶蓋必須擰緊好，震蕩一會(huì)，利用pH試紙可進(jìn)行檢測(cè)，確保pH值在0.5以內(nèi)。將15g的無水硫酸鈉加入瓶內(nèi)，重復(fù)以上步驟，當(dāng)無水硫酸鈉完全溶解之后，可在瓶內(nèi)加入MTBE（5ml），震蕩時(shí)間應(yīng)超過5min，然后靜置一會(huì)，直到溶液呈分離狀態(tài)。取3ml左右的上層夜，將其添加到樣品瓶中，同時(shí)加入適量的酸化甲醇溶液。將樣品瓶放進(jìn)水浴鍋內(nèi)，確保水浴達(dá)到50℃的溫度，持續(xù)2h的水浴時(shí)間，將樣品瓶取出并放到溫度為4℃的冰箱內(nèi)，5min后將其取出。樣品瓶需添加無水硫酸鈉大約為7ml，震蕩3min左右，靜置后使其分層，這里需用到移液管去除水相，但不可超過0.2m1。碳酸氫鈉鈉必須分四次進(jìn)行添加，一次的添加量為1ml，震蕩30s左右，同時(shí)排出二氧化碳，取出上層清液1ml左右，將其保存好。

3.2 討論消毒副產(chǎn)物的處理方法

此次實(shí)驗(yàn)為了達(dá)到處理消毒副產(chǎn)物目的，采用上述提到的前處理方法，也就是液液萃取法。這種方法很大程度上影響了操作進(jìn)度，對(duì)回收率、檢測(cè)結(jié)果也造成了較大影響。為研究消毒副產(chǎn)物可達(dá)到怎樣的回收率，尤其針對(duì)鹵乙酸類物質(zhì)，我們進(jìn)一步分析了本實(shí)驗(yàn)需滿足哪些條件。無水硫酸銅可直接影響回收率，這是美國環(huán)保局做出的結(jié)論，將無水硫酸銅添加到樣品內(nèi)，仔細(xì)觀察水相、有機(jī)相，使兩相呈現(xiàn)出分離狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)過程中，我們發(fā)現(xiàn)只要將無水硫酸銅加入其中，不論BDCAA、CDBAA還是TBAA，它們的回收率均會(huì)開始下降。不含無水硫酸銅或是處理過的無水硫酸銅，鹵乙酸基本保持同樣的回收率。也就是說：無水硫酸銅可有效降解上面的3種鹵乙酸。為使前處理過程變得更加簡單化，使其適用于更多領(lǐng)域，降低鹵乙酸的水解能力，本此實(shí)驗(yàn)所使用的樣品，沒有添加任何無水硫酸銅。

4 我國南方典型城市不同水處理工藝中消毒副產(chǎn)物的變化規(guī)律

南方地區(qū)第一次引入水處理工藝之后，將明礬投入到混凝沉淀池當(dāng)中，使用機(jī)械設(shè)備對(duì)混凝土進(jìn)行攪拌，使其發(fā)生沉降，由此達(dá)到澄清目的。從混凝沉淀池內(nèi)流出的水，直接進(jìn)入到砂濾池中，這便完成了砂濾處理，將次氯酸鈉加入到砂濾池出水內(nèi)，做好消毒工作，使清水池靜置一段時(shí)間，接下來排出補(bǔ)氯。結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，出水中達(dá)到了濃度為5.7ug/L的三鹵甲烷，而鹵乙酸達(dá)到51.9ug/L的濃度，可見出水中所含的鹵乙酸要高于三鹵甲烷。水內(nèi)含有的三鹵甲烷，應(yīng)保持5.7ug/L至8.9ug/L左右的濃度。砂濾池加氯之后，鹵乙酸濃度迅速增加，它相較于混凝沉淀池所含的鹵乙酸，二者濃度差距為58.54 ug/L。去除鹵乙酸采用混凝沉淀這種工藝，與去除三鹵甲烷相比，可知水體含有較少的三鹵甲烷，只有將氯消毒劑加入其中，當(dāng)然它也無法生成更多的三鹵甲烷。

南方也可采用另外的水處理工藝。引進(jìn)源水之后，將明礬投入混凝沉淀池中，使其進(jìn)行混凝沉淀，利用沉降來澄清水體，將次氯酸鈉這種消毒劑加入到沉淀池出水中，可達(dá)到消毒目的?；炷恋沓亓鞒龅乃坏┝鬟M(jìn)清水池內(nèi)，將液氮加入清水池內(nèi)，觀察一段時(shí)間再將其排出。經(jīng)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，進(jìn)水主要包含了三鹵甲烷這種物質(zhì)。做好了過氯消毒工作，消毒副產(chǎn)物可達(dá)到121.6ug/L的濃度。三鹵甲烷的濃度為9.0ug/L，而鹵乙酸也保持在112.6ug/L的濃度。消毒之后，可產(chǎn)生鹵乙酸這種物質(zhì)。出水所含的三鹵甲烷和鹵乙酸的濃度分別為8.2ug/L和30.6ug/L。結(jié)合有關(guān)實(shí)際來看，夏季最容易繁殖各種菌類，只有使用大量的氯消毒劑，投入較多的液氨，才能使水內(nèi)含有足夠的氯消毒劑。人們認(rèn)為要提高鹵乙酸的濃度，必須將大量的氯消毒劑投入到水體中。

5 結(jié)語

由于水源水具有某種特性，可生成不同的消毒副產(chǎn)物。現(xiàn)階段，我國并沒有深入研究水源水特點(diǎn)，只能對(duì)各地水源水進(jìn)行深入調(diào)查，了解水體中含有哪些有機(jī)質(zhì)，概括主要種類。同時(shí)，按照水體有機(jī)質(zhì)在每個(gè)季節(jié)所表現(xiàn)出的變化規(guī)律。通過研究每個(gè)水處理單元所產(chǎn)生的消毒副產(chǎn)物，結(jié)合其變化規(guī)律并對(duì)內(nèi)部原因進(jìn)行分析，學(xué)習(xí)預(yù)氧化工藝有關(guān)的知識(shí)，特別是消毒副產(chǎn)物，以便今后更好開展實(shí)際生產(chǎn)。

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