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1、第27卷第6期黑龙江大学自然科学学报Vol127No162010年12月JOURNALOFNATURALSCIENCEOFHEILONGJIANGUNIVERSITYDecember,2010氯胺和联合氯胺控制消毒副产物的研究12王海鸥,陈忠林(1.内蒙古工业大学土木工程学院,呼和浩特010051;2.哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室,哈尔滨150090)摘要:采用几种组合消毒工艺:短时游离氯后转为氯胺的顺序消毒工艺(以Cl2+NH3表示)、氯胺消毒(NH2Cl)、短时二氧化氯消毒后转为氯胺的顺序消毒工艺(ClO2+N
2、H2Cl)和短时臭氧消毒后转为氯胺的顺序消毒工艺(O3+NH2Cl)进行小试研究。结果表明,改变消毒工艺,有效的控制了消毒副产物的生成量。进水相同时,氯胺消毒工艺比传统的游离氯消毒工艺产生的氯仿减少了7118%~8712%,二氯乙酸减少了5812%~7613%,三氯乙酸减少了8910%~9618%。采用ClO2+NH2Cl和O3+NH2Cl消毒,消毒副产物的生成量与单独氯胺消毒相比进一步的降低。通过消毒副产物的致癌风险性分析,改变消毒工艺可以显著降低氯化消毒的致癌风险性。关键词:氯胺消毒;消毒副产物(DBPs);三卤甲烷(THMs)
3、;卤乙酸(HAAs);致癌风险中图分类号:TU991.25文献标志码:A文章编号:1001-7011(2010)06-0764-040引言随着人们生活水平不断提高和饮用水水源的污染,人们迫切需要安全优质的饮用水。饮用水安全性表现在两方面:一是饮用水的微生物安全性,二是饮用水的化学物质安全性。饮用水的微生物风险是由于饮用水中存在致病菌引起的,对人体的危害一般表现为急性,因此,饮用水的微生物安全性是必须首先保证的。为了保证饮用水的微生物安全性,氯消毒是国内外最主要的消毒技术。[1]美国自来水厂中约有9415%采用氯消毒,据估计我国991
4、5%以上自来水厂采用氯消毒。但进入20世纪[2]90年代后,饮用水中不断发现具有抗氯性的新病原微生物,如隐孢子虫和贾第虫,以及在水中即使是极少[3]量存在也会对饮用者造成极大危害的军团菌和SARS病毒等,这引起了人们对氯灭活微生物能力的担忧。饮用水的化学物质风险是由水源水中的有机污染物和氯化消毒引起的。当前水源水质恶化主要是以有[4]机污染为主,这些有机物通过常规的混凝-沉淀-砂滤工艺难以达到非常理想的去除效果。而其中的天然有机物是氯化消毒形成消毒副产物的主要前驱物质。综合上述两方面原因,促使人们探求新的消毒方式和消毒剂。美国国家环
5、保局提出了将二氧化氯、臭氧和氯胺作为替代氯的消毒剂,以强化消毒效果保证饮用水的微生物安全性,及控制消毒副产物的生成量提高饮用水的化学物质安全性。臭氧是目前已知的化学消毒剂中最为有效的一种消毒剂。对水中的各种微生物都表现出良好的去除效-1果。如在室温条件下,CT值(其中C代表臭氧浓度,T代表接触时间)为3和8mg#min#L时就可以对水[5]中的隐孢子分别达到2倍和3倍的对数去除率。但臭氧是一种极不稳定的气体,易分解。因此,在输水管-网中起不到防止二次污染的作用,而且消毒成本比氯高。在水中存在卤素元素时,如Br会形成溴酸根离子和卤代有
6、机副产物。二氧化氯(ClO2)作为饮用水消毒剂始于1944年,与Cl2消毒相比,ClO2具有更好的水溶性及更强的杀收稿日期:2010-03-01基金项目:国家自然科学基金资助项目(50578052);国家高技术研究发展计划(863计划)专题课题(2007AA06Z339);内蒙古工业大学科学研究基金资助项目(X200705)作者简介:王海鸥(1976-),女,讲师,硕士,主要研究方向:水处理理论与技术通讯作者:陈忠林(1967-),男,教授,博士,博士生导师,E-mai:lzhonglinchen@263.net第6期王海鸥等:氯胺
7、和联合氯胺控制消毒副产物的研究#765#菌性能,并能明显改善水体的色度和口感。另外ClO2不会随pH的升高而电离,适用的pH范围较宽(pH=--+[6]4~10)。ClO2是一种有选择性的氧化消毒剂,不会将Br氧化为BrO3,也不会与NH3或NH4反应,因此是一种性能优良的消毒剂,且其消毒成本处于氯消毒和臭氧消毒之间,因而近年来,二氧化氯作为饮用水消毒剂倍受水处理界欢迎,但也产生亚氯酸盐和氯酸盐消毒副产物。氯胺消毒的机理一般认为与氯消毒相同。由于采用氯胺消毒能够减少消毒过程中THMs的产生,并且[7]氯胺在管网中的持续消毒时间更长,
8、而且采用氯胺消毒能缓解自来水中的氯味问题。氯胺在控制管网中[8]细菌的再次繁殖和生物膜也比氯更为有效。但氯胺需长时间与水接触才能获得与氯消毒相同的效果,与Cl2、O3和ClO2相比,氯胺对细菌、原生动物和病毒的消毒能力弱,增加了病原体
