严格控制饮用水中的加氯量[1].doc

严格控制饮用水中的加氯量

汪丽莉
(玉溪市供排水有限公司)

    摘要：为了保证饮水卫生，生活饮用水中必须不含病原菌，因此，需要消毒。目前生产上广泛采用的方法是氯消毒法。余氯过量对人体健康有害无益，应根据水质监测结果，严格控制饮用水中的加氯量。
关键词：严格 控制 饮用水 加氯量
    前言：水中的细菌大多粘附在县浮颗粒上，水经过混凝、沉淀和过滤等工艺，可以去除大多数细菌和病毒。消毒是保证水质的最后一关，保障人民的身体健康，防止水疾病的传播。二氧化氯消毒在国外水厂已多采用。臭氧消毒历史已久，欧洲国家用得较多。氯消毒经济、有效、使用方便，应用历史最久，具有余氯的持续作用，可以防止水在输送过程中被二次污染等优点。根据我国的经济情况，在当前以及今后一段时期内，饮用水的消毒仍然是以加氯消毒为主。

    一、氯的消毒原理
    氯加入水中后，发生水解生成次氯酸：
    Cl2＋H2O＝HOCl＋HCl
    HOCl＝H+＋OCl-
    由于次氯酸HOCI的分子量和体积均很小，而且是中性分子，当其扩散到带负荷的细菌表面时，能穿过细胞膜进入细胞内部，并以HOCl分子中的氯原子氧化破坏细胞中的酶，从而达到杀菌的目的。检验饮用水中的细菌，不能马上得出结果，而饮用水中细菌的存在数量与其余氯是成反比的，故测定饮用水中的余氯，可以作为衡量对水消毒的效果和预示饮用水中再次受污染的信号。当然，不是投氯量越多，饮水消毒效果就越好。

    二、氯化反应时产生的副产品
    天然水以及受污染的天然水，其成分，特别是有机物极其复杂，经氯的氧化作用必然产生相应复杂的产物。氯化反应时一般会产生一定的副产品，即三卤甲烷(THMS)主要包括三氯甲烷、溴二氯甲烷和氯仿等化合物，其对人体健康有危害。水中的THMS是影响人体健康的物质，而THM是水处理中氯与THM的前体反应所产生的。THM的前体为腐殖物质，主要是腐殖酸和富里酸。自由性余氯同样能氧化水中含氮有机化合物而产生各种有机氯胺。对消毒来说，有机氯胺是不需要的副产物。当20世纪70年代发现用氯消毒的饮用水中含有THM危害健康的成分后，人们试图找到能代替氯但又可避免产生THM的其他消毒剂，于是对臭氧、氯胺和二氧化氯等的消毒性能进行了大量研究。用氯消毒，水中残留消毒剂的问题比较简单，有HOCl、OCl-，对人类毒性的资料极少，一氯胺的细菌和动物试验虽有致突变、致癌，特别是对水中无脊椎动物和鱼类有毒的资料大量存在，但仍然无关人类毒性的直接数据。据人类志愿试验，连续84d饮用含5mg/L的ClO2、ClO2-或ClO3-的水〔含0.036mg/L(Kg.d)〕，并未发现任何有害作用。问题主要是水中消毒副产物对人类健康的影响。消毒副产物的种类极多，对这些副产物要获得全面的人类健康影响数据，可能需要长达10年以上的研究时间，因此，如果认为氯消毒应被淘汰或者定出最安全的一种消毒剂来，目前的资料是远不够的。
    目前选用氯以外消毒剂的目的主要为减少水中的THM浓度。其实，通过改变氯化过程中的反应条件，也能起到控制THM浓度的作用，pH值可能是最重要的控制参数。pH值决定了氯系消毒剂的存在形态，低pH值时，HOCl或NHCI的量较大，杀菌能力强。有些微生物的表面电荷特性随pH值变化，而表面电荷可能阻碍带电消毒剂的进入，从而影响消毒效果。pH值升高，在相同的加氯量下，三卤甲烷(THMs)的形成量增加，浓度增高。氯消毒适宜的pH值为6.5～7.5。

    三、加氯量

    加氯量的多少，根据需氯量和剩余氯量而定：
    加氯量＝需氯量＋剩余氯量
    需氯量指用于灭活水中微生物，氧化有机物和还原性物质等所消耗的部分。为了抑制水中残余病原微生物的再度繁殖，管网中尚需维持少量剩余氯。
    从图1看加氯量与剩余量之间的关系：
    (1)如水中无微生物、有机物和还原性物质等，则需氯量为零，加氯量＝剩余氯量，如图所示的虚线1，该线与坐标轴成45°角。
    (2)事实上天然水特别是地表水源多少已受到有机物和细菌等污染，加氯量必须超过需氯量，才能保证一定的剩余氯。当水中有机物较少，且主要不是游离氨和含氮化合物时，需氯量OM满足以后就会出现余氯，如图中的实线2。这条曲线与横坐标交角小于45°，其原因为：1)水中有机物与氯作用的速度有快有慢。在测定余氯时，有一部分有机物尚在继续与氯作用中。2)水中余氯有一部分会自行分解，如次氯酸由于受水中某些杂质或光线的作用，产生如下的催化分解：
    2HOCl→2HCl＋O
    当水中的有机物主要是氨和氮化合物时，情况比较复杂，如图2所示的氯化折点曲线。
NH－N－1.0mg/L；PH?鄄7；温度?鄄25℃；接触时间?鄄2h

    图2中的纵坐标和横坐标分别表示有效余氯量和氯投加量。从图中看出，在Cl：N值为5：1时出现一峰值A，在Cl：N值为7.6：1时出现一折点B，峰值左边的直线OA横轴呈45°的夹角，说明水中的余氯量与投加量相等，水中的余氯以一氯胺的形式存在。当Cl：N值超过5：1时反应产生N，使加氯量转变成Cl，不能在余氯的测定中反映出来，因而AB段必然出现，此时投加的量越多，余氯量越少。

    四、加氯量的控制范围
    如何控制加氯量和剩余氯是加氯工序的主要任务。有的水厂生产实践表明：当原水游离氨在0.8mg/L以下时，通常加氯量控制在折中点后，原水游离氨在0.5mg/L以上时，峰点以前的化合性余氯量已够消毒，加氯量可控制在峰点以节约加氯量；原水游离氨在0.3～0.5mg/L范围内，加氯量难以掌握，如控制在峰点前，往往化合性余氯减少，有时达不到要求；控制在折点后则浪费加氯量。缺乏试验资料时，一般的地面水经混凝、沉淀和过滤后或清洁的地下水，加氯量可采用1.0～1.5mg/L。对于受污染水源，为避免氯消毒的副产物产生，滤前加氯或预氯化应尽量取消。我国饮用水标准规定出厂水中游离性余氯在接触30min后不应低于0.3mg/L，在管网末稍不应低于0.05mg/L，后者的余氯量虽仍具有消毒能力，但对再次污染的消毒显然不够，而可作为预示再次受到污染的信号，此点对于管网较长而有死水端和设备陈旧的情况，尤为重要。我市饮用水水源pH值常在7.55～7.70间，硫酸铝在混凝过程中的投入，调整了水源pH值。供排水公司水质监测站常根据多次对水源水、水质情况及管网末稍水的余氯、细菌总数、大肠菌群的检验调整加氯量。春夏两季，为了防止水疾病的传播和肠道细菌的感染，出厂水余氯量常控制在0.4～1.0mg/L(以0.5～0.6mg/L为佳)，秋冬两季针对细菌总数、总大肠菌群有所减少和流行病、传染病发病率降低，出厂水余量常控制在0.4～0.8mg/L(以0.5～0.6mg/L为佳)。如遇突发事件，如在抗击非典期间适当调高加氯量的控制，保障了人民的身体健康，保证供出优质安全的自来水。

    五、控制加氯量的意义
    在氯与有机物，酚类化合物的反应中，有产生氯酚气味的反应，这是饮用水处理应该避免出现的，但氯酚味一般可通过加氯量以及反应时间等参数的调整而消失。当余氯保持在0.5mg/L时，则不仅对伤寒、痢疾、钩端螺旋体、布氏杆菌等有完全的杀灭效果，而且对肠系病毒，如传染性肝炎、小儿麻痹性病毒也有杀灭作用。当饮用水中含氯量过低时，便会使饮用水再次受污染，使之不能满足水质要求，但当饮用水中含氯量过高时，一来浪费氯量，二来水中氯味过浓，有氯臭，不可口，不好喝；当水源的水质急剧变化时，可投加过量氯(5～10mg/L)达到快速消毒效果。目前选用氯以外消毒剂的目的主要为减少水中的THM浓度，只要注意投氯方法，严格控制加氯量，可以避免水中过量剩余氯与水中含有的有机物生成三卤甲烷，达到降低副产品浓度的目的。
    结束语：当城市管网延伸很长，管网的余氯难以保证时，需要在管网中途补充加氯，这样既能保证管网末稍的余氯，又不致使水厂附近管网中的余氯过高。管网中途加氯位置一般设在加压泵站或水库泵站内。我国《生活饮用水卫生标准》规定：氯与水接触30分钟后应不低于0.3mg/L，集中式给水除出厂水应符合上述要求外，管网末稍水不低于0.05mg/L。余氯过量对人体健康有害无益，应根据水源水、水质情况及管网末稍水的水质监测结果，从保证水质及节约氯气等方面综合考虑，应严格控制饮用水中的加氯量。
    参考文献：
    《城市给水排水》(第二版)中国建筑工业出版社
    《净水工》中国城镇供水协会编
    《自来水工人技术问答》工人出版社
    《给水工程》(第四版)中国建筑工业出版社
    《给水工程技术及工程实例》高湘?摇主编化学工业出版社
    《净水技术》范洁?摇马军?摇陈忠林?摇李圭白