張 圓 蟻煥鈿 華 勃

(佛山市水業(yè)集團(tuán)有限公司水質(zhì)監(jiān)測(cè)中心 廣東 佛山 528000)

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淺析如何預(yù)防和控制自來(lái)水中三氯乙醛的生成

張 圓 蟻煥鈿 華 勃

(佛山市水業(yè)集團(tuán)有限公司水質(zhì)監(jiān)測(cè)中心 廣東 佛山 528000)

本文主要采集北江水源水作為研究對(duì)象，通過(guò)控制投氯量，調(diào)節(jié)PH值，改變絮凝劑的量來(lái)分析如何預(yù)防和控制水廠三氯乙醛產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)；在一系列的試驗(yàn)中我們發(fā)現(xiàn)，影響三氯乙醛產(chǎn)生的因素很多，包括氣候變化，水質(zhì)突變，消毒方式不同等；三氯乙醛的產(chǎn)生季節(jié)性很強(qiáng)，在夏秋溫度較高時(shí)，三氯乙醛的生成量有升高趨勢(shì)；當(dāng)水質(zhì)突變，原水中混入大量含有腐蝕酸的有機(jī)物也會(huì)加大三氯乙醛生成的風(fēng)險(xiǎn)；在不同的PH值范圍內(nèi)三氯乙醛的產(chǎn)生量也不同；因此，要想預(yù)防和控制三氯乙醛的生成，在氣候條件，水質(zhì)情況不可控的情況下，可以考慮調(diào)節(jié)PH，增強(qiáng)絮凝效果，控制投氯量等方式。

三氯乙醛；投氯量；液氯；PH值；聚合氯化鋁

一、前言

目前，大多數(shù)水廠都會(huì)通過(guò)加氯來(lái)消毒，保證自來(lái)水的安全達(dá)標(biāo)；但通過(guò)加氯消毒會(huì)與天然水體中的有機(jī)物反應(yīng)生成氯化產(chǎn)物；三氯乙醛是危害較大的一種，我國(guó)現(xiàn)行的生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)GB/T5749-2006中明確規(guī)定了三氯乙醛的限量≤10ug/L，三氯乙醛本身不存在于水體中，三氯乙醛是因?yàn)樘烊凰w中含有大量的腐蝕酸有機(jī)物，在加氯后發(fā)生氯化反應(yīng)產(chǎn)生的。

本文主要通過(guò)燒杯混凝實(shí)驗(yàn)來(lái)淺析如何去預(yù)防和控制三氯乙醛的生成。

二、實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置與器材

(一)實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置

根據(jù)水廠實(shí)際生產(chǎn)工藝參數(shù)和多次的模擬試驗(yàn)，整個(gè)系列燒杯混凝試驗(yàn)均采用如下參數(shù)設(shè)置。

表(1) 燒杯混凝試驗(yàn)運(yùn)行程序

(二)實(shí)驗(yàn)儀器

安捷倫氣質(zhì)聯(lián)機(jī)六聯(lián)攪拌機(jī)(ZR4-6)TOC測(cè)定儀WTW便攜式PH計(jì)HACH手提式余氯計(jì)高濃度氯水(液氯與水結(jié)合處水射器取樣)聚合氯化鋁(6%)氫氧化鈉鹽酸

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論：

整個(gè)實(shí)驗(yàn)圍繞如何有效預(yù)防和控制三氯乙醛的產(chǎn)生，分析了各種因素對(duì)三氯乙醛生成的影響；

我們通過(guò)對(duì)某水廠出廠水和管網(wǎng)水進(jìn)行了為期6個(gè)月的監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)如下：

表(2) 某水廠出廠水，管網(wǎng)水中三氯乙醛含量半年內(nèi)變化

圖(1)某水廠出廠水，管網(wǎng)水中三氯乙醛含量半年內(nèi)變化曲線

從圖表中可以發(fā)現(xiàn)，在1，2份時(shí)，出廠水和管網(wǎng)水的三氯乙醛比較低，隨著氣溫的升高，三氯乙醛的在后面幾個(gè)月都升高，在3月份之后進(jìn)入雨季，大量沉積的腐蝕酸被沖刷進(jìn)入水體，這個(gè)季節(jié)又逢藻類繁殖時(shí)候，很多水廠為殺藻都進(jìn)行了前氯投加，這時(shí)三氯乙醛前驅(qū)物與氯容易發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生三氯乙醛；到了5,6月份，溫度較高時(shí)比較容易產(chǎn)生三氯乙醛。在水質(zhì)狀況，氣候條件不可控制的情況下，我們重點(diǎn)對(duì)影響三氯乙醛產(chǎn)生的其它因素進(jìn)行了靜態(tài)實(shí)驗(yàn)。

(一)各種因素對(duì)三氯乙醛產(chǎn)生的淺析：

1.加氯量的變化對(duì)三氯乙醛產(chǎn)生的影響

取北江原水(耗氧量：1.60mg/l，TOC：2.17mg/l，PH：7.64，水溫：28.5℃

加入1L的潔凈燒杯中，置于ZR4—6型六聯(lián)攪拌機(jī)上進(jìn)行燒杯試驗(yàn)：投加同量的混凝劑，改變液氯的投加量；根據(jù)表(1)實(shí)驗(yàn)設(shè)置參數(shù)運(yùn)行，取上清液測(cè)定三氯乙醛；剩余水樣放置12h后測(cè)定剩余余氯量和三氯乙醛；

表(3) 加氯量變化與三氯乙醛生成量關(guān)系

圖(2)加氯量變化與三氯乙醛生成量曲線圖

許多研究表明，投氯量的多少對(duì)三氯乙醛的生成具有顯著影響，本試驗(yàn)按照目前水廠的投氯量進(jìn)行模擬，投加0.15-0.90mg/l范圍內(nèi)的氯水按表(1)實(shí)驗(yàn)設(shè)置參數(shù)運(yùn)行后測(cè)定三氯乙醛的生成量。從圖表可知，隨著投氯量的加大，三氯乙醛的生成量也快速增加，從<0.0001增加到0.0036mg/l，在投氯量提高到0.4mg/l后，三氯乙醛的生成量增加快速；水樣在放置12h后測(cè)定三氯乙醛濃度，結(jié)果表明，只要水中存在余氯，就仍有三氯乙醛存在風(fēng)險(xiǎn)；可見(jiàn)，在水廠的生產(chǎn)中要最大限度的減少三氯乙醛的生成，不僅要控制氯的投加量，而且要控制水在清水池和管道的停留時(shí)間。

2.改變PH值對(duì)三氯乙醛產(chǎn)生的影響

取北江原水加入1L的潔凈燒杯中，先用氫氧化鈉或鹽酸將各個(gè)燒杯中水樣調(diào)成堿性或酸性，置于ZR4—6型六聯(lián)攪拌機(jī)上進(jìn)行燒杯試驗(yàn)：投加同量的混凝劑，投加相同量的液氯；根據(jù)表(1)

實(shí)驗(yàn)設(shè)置參數(shù)運(yùn)行，取上清液測(cè)定三氯乙醛；

表(4) PH值變化與三氯乙醛生成量關(guān)系

圖(3)PH值變化與三氯乙醛生成量曲線圖

此試驗(yàn)取用北江源水(耗氧量：1.60mg/l，TOC：2.17mg/l，PH：7.64，水溫：28.6℃)設(shè)定五個(gè)不同PH值范圍，PH值從6.0增到7.5，三氯乙醛生成量從0.0007mg/l增加到0.0021mg/l，但隨著PH值繼續(xù)增加，在PH值8.5時(shí)，三氯乙醛濃度降到0.0009，到PH值為9.0時(shí)，已基本檢測(cè)不到三氯乙醛，可見(jiàn)，PH在中性區(qū)間有利于三氯乙醛的形成。

3.強(qiáng)化混凝效果對(duì)三氯乙醛產(chǎn)生的影響

混凝是飲用水處理工藝中非常重要的環(huán)節(jié)，加大混凝劑投加量能去除某些前提有機(jī)物；通過(guò)增加聚合氯化鋁的投加量，達(dá)到去除三氯乙醛前驅(qū)物的目的。

取北江原水(耗氧量：3.02mg/l,PH：7.32，水溫:28℃)加入1L的潔凈燒杯中，分別往燒杯中加入不同量的聚合氯化鋁(6%)，置于ZR4—6型六聯(lián)攪拌機(jī)上進(jìn)行燒杯試驗(yàn)，水樣的PH值一致，投加相同量的液氯；根據(jù)表(1)實(shí)驗(yàn)設(shè)置參數(shù)運(yùn)行，取上清液測(cè)定三氯乙醛；

表(5) 增加絮凝劑的量與三氯乙醛生成量關(guān)系

圖(4)增加絮凝劑的量與三氯乙醛生成量曲線圖

混凝劑是用于水處理過(guò)程和固液分離中，使溶液中的懸浮物顆粒、膠體或者溶質(zhì)產(chǎn)生絮狀沉淀的物質(zhì),用以提高微細(xì)物質(zhì)的沉降和過(guò)濾效果。目前，大部分水廠采用是的投加聚合氯化鋁作為混凝劑，這個(gè)試驗(yàn)中我們也選擇比較適合北江水源水質(zhì)的聚合氯化鋁作為混凝劑。

試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)通過(guò)加大聚合氯化鋁的投加，降低了耗氧量，有效的去除了一部分三氯乙醛前驅(qū)物，從而使加氯后產(chǎn)生的三氯乙醛降低；控制相同的投氯量，隨著聚合氯化鋁投加量的增加，三氯乙醛產(chǎn)生量明顯下降。

(二)三氯乙醛預(yù)防控制手段選擇

綜上實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：水中三氯乙醛的生成是受多方面因素影響的，其中水質(zhì)變化，氣候變化是人為不可控的，因此在水廠中必須加強(qiáng)對(duì)水質(zhì)的密切檢測(cè)，通常要對(duì)高錳酸鹽指數(shù)，氨氮，總氮等指標(biāo)高頻率檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)水質(zhì)異常才能及時(shí)采取措施；

由于水廠供應(yīng)的水在管網(wǎng)末端必須保證足夠的余氯，加氯量對(duì)控制水廠出廠水的細(xì)菌超標(biāo)和水廠凈化有重要作用，投氯量過(guò)少，無(wú)法持續(xù)殺菌，所以，通過(guò)降低液氯投加量來(lái)減少三氯乙醛生成難以落實(shí)；

調(diào)節(jié)水源水的PH，雖能控制三氯乙醛生成，但通過(guò)調(diào)節(jié)PH值需要投加石灰或鹽酸，需要增加工序，也會(huì)影響水質(zhì)，可行性不大；

在水質(zhì)受到大量腐蝕酸有機(jī)物污染時(shí)，目前，很多水廠都有前加氯這道工藝，但一旦受污染的水與氯先反應(yīng)就會(huì)生成氯化產(chǎn)物，這加大了三氯乙醛產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)；因此，這時(shí)水廠可以考慮先強(qiáng)化混凝，加大混凝劑投加量，去除一部分污染物；這樣能切斷了一部分污染物與氯的接觸反應(yīng)；所以，在源水進(jìn)入絮凝池后加大混凝劑的投加量是比較可行有效的方法。

四、結(jié)論

(一)投氯量是三氯乙醛的生成的重要因素，在水體中含有機(jī)腐蝕酸時(shí)，與氯反應(yīng)就會(huì)有三氯乙醛產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)；因此，要盡可能切斷含有有機(jī)腐蝕酸的水體與氯反應(yīng)；

(二)PH值也是影響三氯乙醛產(chǎn)生量，試驗(yàn)證明，PH值在中性時(shí)最有利三氯乙醛的生成，因此，可以通過(guò)調(diào)節(jié)PH值來(lái)控制三氯乙醛的產(chǎn)生，但在調(diào)節(jié)PH過(guò)程中需要加入石灰或鹽酸，這在一定程度也會(huì)影響水質(zhì)；又要PH值符合國(guó)標(biāo)要求，還需要來(lái)回調(diào)PH，增加了流程工序和供水成本；

(三)增加混凝劑的投加量，隨著混凝劑投加量的增大，混凝效果明顯加強(qiáng)，一部分腐蝕酸有機(jī)物經(jīng)過(guò)絮凝后沉淀去除，因此三氯乙醛的生成量也明顯下降；實(shí)驗(yàn)表明，增加混凝劑對(duì)控制三氯乙醛的生成效果不錯(cuò)；

(四)當(dāng)發(fā)現(xiàn)水質(zhì)突變，水中腐蝕酸物質(zhì)增多時(shí)，可以考慮加大混凝劑的投量，特別是在夏秋季節(jié)雨水較多時(shí)更要密切監(jiān)控水質(zhì)變化，適當(dāng)調(diào)整混凝劑的投加量；假如有投加前氯的環(huán)節(jié)，應(yīng)該停止前氯投加，防止前驅(qū)物先與氯反應(yīng)。

(五)三氯乙醛產(chǎn)生量的多少最主要取決于水質(zhì)的狀況，因此加強(qiáng)水質(zhì)檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)，摸清水質(zhì)狀況，選擇合適措施。

[1]王小,楊宏偉解躍峰.美國(guó)消毒副產(chǎn)物數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)我國(guó)飲用水水質(zhì)達(dá)標(biāo)的借鑒作用——水合三氯乙醛濃度及達(dá)標(biāo)分析[J].城鎮(zhèn)給排水,2014,40(1):14-19.

[2]生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[S],GB5749-2006.

[3]張維清等.三氯乙醛前驅(qū)物的篩選及其生影響因素探討[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù).2005,3(2):29-31.

[4]付韻,劉麗君.飲用水消毒副產(chǎn)物三氯乙醛的研究進(jìn)展[J].中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)水工業(yè)分會(huì)給水委員會(huì)第13屆年會(huì)論文集,2013:172-179..

[5]洪長(zhǎng)福等.三氯乙醛的毒性和致突變研究[A].環(huán)境與職業(yè)醫(yī)學(xué),2003,20(6):408-410.

[6]朱啟安等.高鐵酸鉀氧化去除水中三氯乙醛的研究[A].湘潭大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào),2008,30(2):31-38.

張圓(1987-)，女，漢族，湖北黃岡人，檢驗(yàn)員，大學(xué)本科，佛山市水業(yè)集團(tuán)水質(zhì)分部，研究方向：水技術(shù)研究。