生活饮用水传统处理工艺对水源水中氟化物等含量的影响.pdf

中国当代医药2014年1月第21卷第3期CHINA MODERN MEDICINE Vol.21 No.3 January 2014疾病防控水是生命之源，故健康卫生的饮用水是居民生命健康的第一保障。我国城市用水均来自天然地表水，无法直接饮用，必须经过给水处理工艺进行净化才能够在生活或工业中应用。在我国，水处理方式根据水源水质及用水对象要求的不同，其水处理方案也不尽相同。江门市的城镇生活饮用水一般采用传统处理工艺制水，本疾控中心对江门市生活饮用水传统处理工艺的处理效果进行了长期筛查监测。本研究对6家自来水厂20082012年水源水和出厂水的监测资料进行分析，现报告如下。生活饮用水传统处理工艺对水源水中氟化物等含量的影响韩世丽李翠友麦晓敏陈日暖赵伟良广东省江门市新会区疾病预防控制中心，广东江门529100摘要目的 研究传统处理工艺对江门市6家自来水厂水源水中氟化物、硝酸盐、铁、锰、氯化物、硫酸盐和耗氧量等的影响，以探讨生活饮用水传统处理工艺对水源水中常规化学物质的处理效果，为选择水处理工艺提供科学依据。方法 分析20082012年采用传统水处理工艺的6家自来水厂水源水和出厂水中7种化学物质的检测数据。结果6家自来水厂水源水和出厂水中氟化物的含量差异均无统计学意义（P0.05），有1家自来水厂水源水和出厂水中硝酸盐的含量差异有统计学意义（P0.05），6家自来水厂水源水和出厂水中铁的含量差异有统计学意义（P0.05），有3家自来水厂水源水和出厂水中氯化物的含量差异有统计学意义（P0.05），有4家自来水厂水源水和出厂水中锰的含量差异有统计学意义（P0.05），有5家自来水厂水源水和出厂水中的耗氧量差异有统计学意义（P0.05）。结论 生活饮用水传统处理工艺可以降低水源水中的铁、锰和耗氧量，增加氯化物的含量，对氟化物、硝酸盐和硫酸盐无明显去除作用。关键词水源水；出厂水；传统处理工艺；氟化物；硝酸盐；铁；锰中图分类号 R123.6文献标识码 B文章编号 1674-4721（2014）01（c）-0129-05Impact of conventional domestic drinking water treatment process on flu-oride,etc of source waterHAN Shi-liLI Cui-youMAI Xiao-minCHEN Ri-nuanZHAO Wei-liangCenters for Disease Control and Prevention of Xinhui District in Jiangmen City of Guangdong Province,Xinhui529100,ChinaAbstract ObjectiveTo research the impact of conventional water treatment process on fluoride,nitrate,iron,man-ganese,chloride,sulfate and oxygen consumption of source water and to explore the treatment effect of traditional domes-tic and drinking water treatment technology on conventional chemical substances of source water,and provide the scien-tific basis for selecting treatment process.MethodsThe test data of fluoride,nitrate and iron,etc of source water andfinished water of six waterworks which adopt conventional water treatment process were analyzed.ResultsThere werenot significant differences in the content of fluoride between source water and finished water of six waterworks(P0.05).There was significant difference in the content of nitrate between source water and finished water of one waterwork(P0.05).There were significant differences in the content of iron between source water and finished water of six water-works(P0.05).There were significant differences in the content of chloride between source water and finished water ofthree waterworks(P0.05).There were significant differences in the content of manganese between source water and fin-ished water of four waterworks(P0.05).There were significant differences in the content of oxygen consumption betweensource water and finished water of five waterworks(P0.05).ConclusionContents of iron,manganese and oxygen con-sumption of source water are decreased after the conventional domestic drinking water treatment process,and content ofchloride is increased,and there are not significant impact on fluoride,nitrate and sulfate in source water.Key wordsSource water;Finished water;Conventional water treatment process;Fluoride;Nitrate;Iron作者简介韩世丽（1978-），女，山东即墨人，本科学历，主管医师，从事生活饮用水卫生监测及水质处理工作129疾病防控中国当代医药2014年1月第21卷第3期CHINA MODERN MEDICINE Vol.21 No.3 January 20141资料与方法1.1一般资料1.1.1水资源及水处理现状江门市新会区位于广东省中南部，供水水源类型主要是河水和水库水，供水覆盖人口比例分别为54.3%和29.9%，其他类型水源水为山溪水和地下水，两者供水覆盖人口比例为15.8%。采用传统处理工艺的自来水厂为18个，供水人口为57.59万人，占总人口数的75.72%。选取的6家自来水厂供水人口为48.03万人，水源水为西江（鑫源、睦洲和大鳌水厂）、潭江（司前水厂）、流水响水库（沙堆水厂）和石涧水库（大云山水厂），水源和水厂分布于6个镇和乡村。1.1.2资料来源20082012年7个指标检测值来源于江门市新会区疾病预防控制中心实验室检测软件。分析6家采用传统处理工艺的自来水厂水源水和出厂水的检测值，其中，水源水288份，出厂水288份，分析项目为氟化物、硝酸盐、铁、锰、氯化物、硫酸盐和耗氧量。1.2传统水处理工艺流程1.2.1混凝 水泵房将原水提升后，首先即进行混凝，在原水中添加水处理剂，聚合氯化铝、硫酸铝、三氯化铁等均为常用混凝剂，本市采用碱式氯化铝，混凝剂与原水混合后发生一系列反应生成氢氧化铝，氢氧化铝吸附性极强，将水中难沉淀的胶体物质及悬浮物脱稳和凝集，最后被整合吸附为大颗粒的矾花絮粒，有助于其沉淀和分离。1.2.2沉淀 矾花水进入沉淀区后，在水区各个层面相应的分配区域进行重力沉淀，边沉淀边流向出口，这样可使大颗粒矾花充分沉入池底，形成蓄积的浓缩化污泥，而污泥达到一定数量后则按时清理出池。1.2.3过滤本市应用多道石英砂材质的粒状黏性空隙滤料层，通过流水作用截留水中未被沉淀的细微悬浮颗粒，更细致地将细小悬浮质、有机物、致病微生物等滤除，使水变得澄清。过滤在进一步降低水浊度的同时还能滤出一部分有机物及病原微生物，且为过滤后消毒打下良好的基础。1.2.4消毒 本市应用最广谱的氯消毒法，通常向原水内添加液化氯气，剂量为2.5 g/m3。氯气与水反应可生成盐酸与次氯酸，次氯酸具有强氧化性，可以将致病微生物体内的活性酶破坏，从而杀灭微生物。剩余的次氯酸可以自然分解为盐酸和氧气，而最终剩余的盐酸会在自来水输送至全市各用水单位或家庭的过程中自然挥发。1.3水样的采集与检测氟化物、硝酸盐、硫酸盐和氯化物采用白色塑料瓶采集水样，4保存，24 h内采用 生活饮用水标准检验方法（GB/T 5750-2006）2中的离子色谱法测定；铁和锰采用白色塑料瓶采集水样，每1000毫升加入2 ml 1+1硝酸溶液，4保存，24 h内采用生活饮用水标准检验方法（GB/T 5750-2006）中的原子吸收分光光度法测定；耗氧量采用白色玻璃瓶采集水样，每500毫升加入0.4 ml 98%浓硫酸，4保存，24 h内采用 生活饮用水标准检验方法（GB/T 5750-2006）中的酸性高锰酸钾滴定法测定。1.4评价依据水源水中7种化学物质的检测值以地表水环境质量标准（GB 3838-2002）3规定的限值为评价标准。出厂水中7种化学物质的检测值以生活饮用水卫生标准（GB 5749-2006）4规定的限值为评价标准。1.5统计学方法采用SPSS 13.0统计学软件对相关数据进行分析，计量资料采用t检验，以P0.05为差异有统计学意义。2结果2.1氟化物含量的分析6家水厂水源水中氟化物的含量符合地表水环境质量标准类标准（1.0 mg/L），出厂水含量低于生活饮用水卫生标准标准限值（1.0 mg/L）。6家水厂水源水和出厂水氟化物含量比较差异无统计学意义（P0.05）（表1）。表16家自来水厂水源水处理前后氟化物含量变化情况的比较（xs）与水源水比较，*P0.052.2硝酸盐含量的分析6家水厂的水源水中硝酸盐含量低于地表水环境质量标准标准限值（10 mg/L），出厂水含量低于生活饮用水卫生标准标准限值（10 mg/L）。大云山水厂出厂中水硝酸盐含量高于水源水，差异有统计学意义（P0.05）。其他5家水厂水源水和出厂水硝酸盐含量比较差异无统计学意义（P0.05）。沙堆水厂和大鑫源水厂睦洲水厂大鳌水厂司前水厂沙堆水厂大云山水厂合计5819535355502885819535355502880.160.060.160.050.170.060.280.090.120.050.150.490.180.080.170.05*0.140.04*0.160.05*0.270.09*0.110.05*0150.48*0.170.08*厂名份数水源水出厂水含量（mg/L）水源水出厂水130中国当代医药2014年1月第21卷第3期CHINA MODERN MEDICINE Vol.21 No.3 January 2014疾病防控云山水厂水源水硝酸盐含量低于其他水源水，差异有统计学意义（P0.05）（表2）。表26家自来水厂水源水处理前后硝酸盐含量变化情况的比较（xs）与水源水比较，*P0.05；与鑫源、睦洲、大鳌和司前水源水比较，#P0.052.3铁含量的分析睦洲水厂、大鳌水厂和司前水厂水源水的铁含量高于地表水环境质量标准标准限值（0.3 mg/L），鑫源水厂和沙堆水厂水源水的铁含量低于标准限值。6家水厂出厂水铁含量低于 生活饮用水卫生标准（0.3 mg/L）。6家水厂水源水铁含量高于出厂水，差异有统计学意义（P0.05）（表3）。表36家自来水厂水源水处理前后铁含量变化情况的比较（xs）与水源水比较，*P0.052.4锰含量的分析司前水厂水源水锰的含量高于地表水环境质量标准标准限值（0.1 mg/L），其他5家水厂的水源水锰含量低于标准限值。6家水厂出厂水锰含量低于生活饮用水卫生标准标准限值（0.1 mg/L）。鑫源水厂、大鳌水厂、司前水厂和大云山水厂水源水锰含量高于出厂水，差异有统计学意义（P0.05）。睦洲水厂和沙堆水厂水源水锰含量和出厂水比较差异无统计学意义（P0.05）（表4）。2.5硫酸盐含量的分析6家水厂水源水硫酸盐含量低于地表水环境质量标准标准限值（250 mg/L），出厂水硫酸盐含量低于生活饮用水卫生标准标准限值（250 mg/L）。大云山水厂水源水硫酸盐含量低于出厂水，差异有统计学意义（P0.05），其他水厂水源水硫酸盐含量和出厂水比较差异无统计学意义（P0.05）。沙堆水厂和大云山水厂水源水硫酸盐含量低于其他水源水，差异有统计学意义（P0.05）（表5）。表56家自来水厂水源水处理前后硫酸盐变化情况的比较（xs）与水源水比较，*P0.05；与鑫源、睦洲、大鳌和司前水源水比较，#P0.052.6氯化物含量的分析6家水厂水源水中氯化物的含量低于地表水环境质量标准标准限值（250 mg/L），出厂水氯化物含量低于生活饮用水卫生标准标准限值（250 mg/L）。大鳌水厂、沙堆水厂和大云山水厂水源水氯化物含量低于出厂水，差异有统计学意义（P0.05），其他水厂水源水氯化物含量和出厂水比较差异无无统计学意义（P0.05）。司前水厂水源水氯化物含量高于其他水源水，差异有统计学意义（P0.05）（表6）。表66家自来水厂水源水处理前后氯化物变化情况的比较（xs）与水源水比较，*P0.05；与其他水源水比较，#P0.05鑫源水厂睦洲水厂大鳌水厂司前水厂沙堆水厂大云山水厂合计5819535355502885819535355502881.510.331.600.241.741.281.870.880.250.13#0.520.30#1.210.951.590.281.610.241.600.322.090.820.240.130.890.35*1.310.76厂名份数水源水出厂水含量（mg/L）水源水出厂水鑫源水厂睦洲水厂大鳌水厂司前水厂沙堆水厂大云山水厂合计5819535355502885819535355502880.250.220.320.180.340.360.560.330.250.130.180.130.320.280.040.03*0.050.03*0.040.03*0.040.03*0.040.04*0.030.01*0.04003*厂名份数水源水出厂水含量（mg/L）水源水出厂水鑫源水厂睦洲水厂大鳌水厂司前水厂沙堆水厂大云山水厂合计5819535355502885819535355502880.040.030.040.030.050.060.110.060.040.030.040.030.050.050.030.01*0.030.010.030.09*0.030.005*0.030.020.030.008*0.030.01*厂名份数水源水出厂水含量（mg/L）水源水出厂水表46家自来水厂水源水处理前后锰变化情况的比较（xs）与水源水比较，*P0.05鑫源水厂睦洲水厂大鳌水厂司前水厂沙堆水厂大云山水厂合计58195353555028858195353555028822.247.2922.237.0122.206.4025.5414.73.371.28#6.871.49#16.5711.8423.128.4122.336.9222.827.2225.6816.253.351.178.564.46*17.1812.48厂名份数水源水出厂水含量（mg/L）水源水出厂水鑫源水厂睦洲水厂大鳌水厂司前水厂沙堆水厂大云山水厂合计5819535355502885819535355502888.1012.789.7912.8610.275.7029.1225.75#2.660.644.671.3410.8415.87143230.9015.7613.3516.4320.31*31.6923.618.503.49*7.922.14*15.7821.16*厂名份数水源水出厂水含量（mg/L）水源水出厂水131疾病防控中国当代医药2014年1月第21卷第3期CHINA MODERN MEDICINE Vol.21 No.3 January 20142.7耗氧量分析睦州水厂、司前水厂和大云山水厂的水源水耗氧量符合地表水环境质量标准类标准（24 mg/L），其他水厂的水源水耗氧量符合 地表水环境质量标准类标准（2 mg/L），出厂水含量低于生活饮用水卫生标准标准限值（3 mg/L）。除睦洲水厂外，其他5家水厂水源水耗氧量含量高于出厂水耗氧量含量，差异有统计学意义（P0.05）（表7）。表76家自来水厂水源水处理前后耗氧量变化情况的比较（xs）与水源水比较，*P0.05，#P0.053讨论3.1传统处理工艺对氟化物的影响水中氟化物含量1.0 mg/L时，会导致氟牙症和氟骨病的患病率增加5-7，0.5 mg/L时，会导致龋齿的患病率增加6-7。上述6家自来水厂水源水中氟化物含量为0.120.28 mg/L，出厂水氟化物含量平均值为0.110.27 mg/L，龋齿的患病风险较高，应采取饮茶或加氟等措施增加摄氟量8。6家水厂的传统处理工艺对水源水中氟化物含量的变化没有影响，表明传统水质处理工艺对水源水中低含量的氟化物无明显的去除作用。3.2传统处理工艺对硝酸盐的影响硝酸盐主要用作无机肥料，也用于氧化剂和生产炸药等。在地表水中硝酸盐的质量浓度通常很低，但是当受到农业径流水或人畜粪便等污染时则会明显升高。饮水中高浓度的硝酸盐可引起人急性中毒9。6家自来水厂水源水和出厂水硝酸盐含量均未超标，但西江和潭江硝酸盐含量明显高于流水响水库和石涧水库，表明西江和潭江受到有机物的污染比水库严重。大云山水厂出厂水硝酸盐含量高于水源水，表明此水厂传统水质处理工艺不但没有降低硝酸盐的含量，反而增加了硝酸盐的含量。经调查得知，大云山水厂制备的出厂水只在居民用水高峰期（晚6:0011:00）供水，出厂水在清水池停留时间过长，造成微生物的再度繁殖，微生物在有氧条件下将含氮有机物分解成氨氮，再经亚硝酸菌作用成亚硝酸盐，最终氧化分解生成硝酸盐10。对此有两点建议：建议大云山水厂认真检查生产流程，排查污染因素，将高峰期供水改为常规供水；大云山水厂出厂水硝酸盐含量高于水源水，只能说明出厂水过去受到有机物污染，因为未检测氨氮和亚硝酸盐，不能说明近期是否有污染，建议将氨氮和亚硝酸盐设为常规监测指标，进一步了解有机物污染的状况。3.3传统处理工艺对铁和锰的影响铁和锰在自然界中广泛存在，水中铁含量0.3 mg/L时会使衣服和器皿着色，在0.5 mg/L时色度可大于30度。锰的含量0.1 mg/L时会使饮用水发出令人不舒服的气味，并使器皿和洗涤的衣服着色9。睦洲水厂、大鳌水厂和司前水厂水源水的铁含量超标，司前水厂水源水锰含量超标。6家水厂出厂水铁和锰含量全部合格。6家水厂的传统处理工艺使水源水中的铁含量明显降低，鑫源水厂、大鳌水厂、司前水厂和大云山水厂的水源水中锰的含量明显降低。表明传统处理工艺中投加聚合氯化铝或聚合硫酸铝，可以使铁和锰形成絮凝状物体经过沉淀和过滤去除。3.4传统处理工艺对硫酸盐的影响硫酸盐在自然界中存在于各种矿石中，不同的硫酸盐味觉阈不尽相同，当水中硫酸钙和硫酸镁的浓度分别达到1000 mg/L和850 mg/L时，有50%的被调查对象认为水的味道令人讨厌、不能接受。硫酸盐和硫酸产品主要应用于肥料、化工、印染、玻璃、造纸、肥皂、纺织品、杀真菌剂、收敛剂和催吐剂的生产中。采矿、铸造、制牛皮纸浆、造纸厂、纺织厂和制革厂的生产过程中会有硫酸盐进入水体。陈旧的燃料在燃烧时和冶金煅烧过程中会产生大量的二氧化硫并进入周围大气中，这也会使地表水中的硫酸盐浓度升高。二氧化硫通过光解作用或是氧化接触反应会形成三氧化硫，而三氧化硫会与大气中的水蒸气结合形成稀硫酸，成为酸雨的来源9。上述6家水厂水源水和出厂水硫酸盐含量远远低于标准限值，但是西江和潭江硫酸盐的含量高于石涧水库和流水响水库，表明西江和潭江受到硫酸盐的污染比水库大。大云山水厂出厂水硫酸盐含量高于水源水，原因是大云山水厂使用聚合硫酸铝作为混凝剂，增加了出厂水中硫酸盐的含量。其他水厂水源水和出厂水硫酸盐含量差异无统计学意义，表明传统水处理工艺对水源水中低含量的硫酸盐无明显的去除作用。3.5传统处理工艺对氯化物的影响氯化物在自然界中分布广泛，其中海水中存在的数量最多，在未受污染的地表水中，氯化物的浓度较低，一般含量10 mg/L9。饮用水中氯化物含量过高会影响味觉。潭江氯化物含量明显高于西江、流水响水鑫源水厂睦洲水厂大鳌水厂司前水厂沙堆水厂大云山水厂合计5819535355502885819535355502882.010.411.830.901.880.603.030.711.910.882.300.612.190.791.460.23*1.45019#1.450.16*1.850.40*1.450.27*1.430.19*1.520.30*厂名份数水源水出厂水含量（mg/L）水源水出厂水132中国当代医药2014年1月第21卷第3期CHINA MODERN MEDICINE Vol.21 No.3 January 2014疾病防控库和石涧水库，原因是海水倒灌所致，尤其是冬春季较为明显。大鳌水厂、沙堆水厂和大云山水厂出厂水中氯化物含量均明显高于水源水，而鑫源水厂、睦州水厂和司前水厂出厂水中氯化物含量和水源水差异无统计学意义，可能与处理工艺中加氯消毒环节有关，鑫源水厂和大云山水厂用液氯消毒，其余4家水厂用二氧化氯消毒，加氯量的多少影响氯化物的含量，要达到杀灭微生物和减少氯化物两者的平衡还需做进一步的研究。3.6传统处理工艺对耗氧量的影响耗氧量是指在一定条件下，强氧化剂氧化水中有机物所消耗的氧量。它是测定水体中有机物含量的间接指标，代表水体中可被氧化的有机物和还原性无机物的总量。耗氧量的意义在于指示饮用水中受有机污染物污染的程度，为水处理效果提供简单、迅速的指标9。除睦州水厂外，其余5家水厂的水源水经过处理后，耗氧量都有一定程度的下降，表 明 传 统 处 理 工 艺 可 以 去 除 水 源 水 中 部 分 有 机物。综上所述，江门市饮用水传统处理工艺可以去除水源水中高浓度的铁、锰，去除部分有机物，降低耗氧量，加氯消毒环节增加氯化物的含量；对氟化物、硝酸盐、硫酸盐和氯化物没有去除作用。如果水源水质恶化，硝酸盐、硫酸盐、氯化物和重金属等含量超标，现有的自来水厂需做好深度净化处理的准备。参考文献1美国自来水厂协会.水质与水处理公共供水技术手册M.北京：中国建筑工业出版社，2008：92.2 GB/T 5750-2006.生活饮用水标准检验方法S.3 GB 3838-2002.地表水环境质量标准S.4 GB 5749-2006.生活饮用水卫生标准S.5杨克敌.环境卫生学M.北京：人民卫生出版社，2012：161-162.6 Dissanayake CB.The fluoride problem in the groundwaterof SriLanka-environmental management and healthJ.Int JEnviron Studies，1991，38：137-156.7戴昌芳，吴锦权，伍岳琦.广东省地方性氟中毒流行与控制M.广州：广东科技出版社，2012：25-27.8郜红建，张显晨，张正竹，等.安徽省饮用水中氟化物含量及健康风险分析J.中国环境科学，2010，5（4）：22-23.9李志刚.生活饮用水卫生标准贯彻实施与饮用水处理净化及水质监测技术管理实用手册M.中国卫生出版社，2007：71-73，149-157.10宋爱菊.生活饮用水卫生标准常规指标设置探讨一起二次供水污染事件处置的思考J.现代预防医学，2011，38（7）：1326-1327.（收稿日期：2013-08-12本文编辑：袁 成）133