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嚴(yán)格控制飲用水中的加氯量

來源：泰然健康網(wǎng) 時(shí)間：2024年12月11日 00:01

控制

飲用水

加氯量

前言：水中的細(xì)菌大多粘附在縣浮顆粒上，水經(jīng)過混凝、沉淀和過濾等工藝，可以去除大多數(shù)細(xì)菌和病毒。消毒是保證水質(zhì)的最后一關(guān)，保障人民的身體健康，防止水疾病的傳播。二氧化氯消毒在國外水廠已多采用。臭氧消毒歷史已久，歐洲國家用得較多。氯消毒經(jīng)濟(jì)、有效、使用方便，應(yīng)用歷史最久，具有余氯的持續(xù)作用，可以防止水在輸送過程中被二次污染等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)我國的經(jīng)濟(jì)情況，在當(dāng)前以及今后一段時(shí)期內(nèi)，飲用水的消毒仍然是以加氯消毒為主。

一、氯的消毒原理

氯加入水中后，發(fā)生水解生成次氯酸：

Cl2＋H2O＝HOCl＋HCl

HOCl＝H+＋OCl-

由于次氯酸HOCI的分子量和體積均很小，而且是中性分子，當(dāng)其擴(kuò)散到帶負(fù)荷的細(xì)菌表面時(shí)，能穿過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，并以HOCl分子中的氯原子氧化破壞細(xì)胞中的酶，從而達(dá)到殺菌的目的。檢驗(yàn)飲用水中的細(xì)菌，不能馬上得出結(jié)果，而飲用水中細(xì)菌的存在數(shù)量與其余氯是成反比的，故測定飲用水中的余氯，可以作為衡量對(duì)水消毒的效果和預(yù)示飲用水中再次受污染的信號(hào)。當(dāng)然，不是投氯量越多，飲水消毒效果就越好。

二、氯化反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的副產(chǎn)品

天然水以及受污染的天然水，其成分，特別是有機(jī)物極其復(fù)雜，經(jīng)氯的氧化作用必然產(chǎn)生相應(yīng)復(fù)雜的產(chǎn)物。氯化反應(yīng)時(shí)一般會(huì)產(chǎn)生一定的副產(chǎn)品，即三鹵甲烷(THMS)主要包括***、溴二氯甲烷和氯仿等化合物，其對(duì)人體健康有危害。水中的THMS是影響人體健康的物質(zhì)，而THM是水處理中氯與THM的前體反應(yīng)所產(chǎn)生的。THM的前體為腐殖物質(zhì)，主要是腐殖酸和富里酸。自由性余氯同樣能氧化水中含氮有機(jī)化合物而產(chǎn)生各種有機(jī)氯胺。對(duì)消毒來說，有機(jī)氯胺是不需要的副產(chǎn)物。當(dāng)20世紀(jì)70年代發(fā)現(xiàn)用氯消毒的飲用水中含有THM危害健康的成分后，人們?cè)噲D找到能代替氯但又可避免產(chǎn)生THM的其他消毒劑，于是對(duì)臭氧、氯胺和二氧化氯等的消毒性能進(jìn)行了大量研究。用氯消毒，水中殘留消毒劑的問題比較簡單，有HOCl、OCl-，對(duì)人類毒性的資料極少，一氯胺的細(xì)菌和動(dòng)物試驗(yàn)雖有致突變、致癌，特別是對(duì)水中無脊椎動(dòng)物和魚類有毒的資料大量存在，但仍然無關(guān)人類毒性的直接數(shù)據(jù)。據(jù)人類志愿試驗(yàn)，連續(xù)84d飲用含5mg/L的ClO2、ClO2-或ClO3-的水〔含0.036mg/L(Kg.d)〕，并未發(fā)現(xiàn)任何有害作用。問題主要是水中消毒副產(chǎn)物對(duì)人類健康的影響。消毒副產(chǎn)物的種類極多，對(duì)這些副產(chǎn)物要獲得全面的人類健康影響數(shù)據(jù)，可能需要長達(dá)10年以上的研究時(shí)間，因此，如果認(rèn)為氯消毒應(yīng)被淘汰或者定出最安全的一種消毒劑來，目前的資料是遠(yuǎn)不夠的。

目前選用氯以外消毒劑的目的主要為減少水中的THM濃度。其實(shí)，通過改變氯化過程中的反應(yīng)條件，也能起到控制THM濃度的作用，pH值可能是最重要的控制參數(shù)。pH值決定了氯系消毒劑的存在形態(tài)，低pH值時(shí)，HOCl或NHCI的量較大，殺菌能力強(qiáng)。有些微生物的表面電荷特性隨pH值變化，而表面電荷可能阻礙帶電消毒劑的進(jìn)入，從而影響消毒效果。pH值升高，在相同的加氯量下，三鹵甲烷(THMs)的形成量增加，濃度增高。氯消毒適宜的pH值為6.5～7.5。

三、加氯量

加氯量的多少，根據(jù)需氯量和剩余氯量而定：

加氯量＝需氯量＋剩余氯量

需氯量指用于滅活水中微生物，氧化有機(jī)物和還原性物質(zhì)等所消耗的部分。為了抑制水中殘余病原微生物的再度繁殖，管網(wǎng)中尚需維持少量剩余氯。

從圖1看加氯量與剩余量之間的關(guān)系：

(1)如水中無微生物、有機(jī)物和還原性物質(zhì)等，則需氯量為零，加氯量＝剩余氯量，如圖所示的虛線1，該線與坐標(biāo)軸成45°角。

(2)事實(shí)上天然水特別是地表水源多少已受到有機(jī)物和細(xì)菌等污染，加氯量必須超過需氯量，才能保證一定的剩余氯。當(dāng)水中有機(jī)物較少，且主要不是游離氨和含氮化合物時(shí)，需氯量OM滿足以后就會(huì)出現(xiàn)余氯，如圖中的實(shí)線2。這條曲線與橫坐標(biāo)交角小于45°，其原因?yàn)椋?)水中有機(jī)物與氯作用的速度有快有慢。在測定余氯時(shí)，有一部分有機(jī)物尚在繼續(xù)與氯作用中。2)水中余氯有一部分會(huì)自行分解，如次氯酸由于受水中某些雜質(zhì)或光線的作用，產(chǎn)生如下的催化分解：

2HOCl→2HCl＋O

當(dāng)水中的有機(jī)物主要是氨和氮化合物時(shí)，情況比較復(fù)雜，如圖2所示的氯化折點(diǎn)曲線。

NH－N－1.0mg/L；PH?鄄7；溫度?鄄25℃；接觸時(shí)間?鄄2h

圖2中的縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)分別表示有效余氯量和氯投加量。從圖中看出，在Cl：N值為5：1時(shí)出現(xiàn)一峰值A(chǔ)，在Cl：N值為7.6：1時(shí)出現(xiàn)一折點(diǎn)B，峰值左邊的直線OA橫軸呈45°的夾角，說明水中的余氯量與投加量相等，水中的余氯以一氯胺的形式存在。當(dāng)Cl：N值超過5：1時(shí)反應(yīng)產(chǎn)生N，使加氯量轉(zhuǎn)變成Cl，不能在余氯的測定中反映出來，因而AB段必然出現(xiàn)，此時(shí)投加的量越多，余氯量越少。

四、加氯量的控制范圍

如何控制加氯量和剩余氯是加氯工序的主要任務(wù)。有的水廠生產(chǎn)實(shí)踐表明：當(dāng)原水游離氨在0.8mg/L以下時(shí)，通常加氯量控制在折中點(diǎn)后，原水游離氨在0.5mg/L以上時(shí)，峰點(diǎn)以前的化合性余氯量已夠消毒，加氯量可控制在峰點(diǎn)以節(jié)約加氯量；原水游離氨在0.3～0.5mg/L范圍內(nèi)，加氯量難以掌握，如控制在峰點(diǎn)前，往往化合性余氯減少，有時(shí)達(dá)不到要求；控制在折點(diǎn)后則浪費(fèi)加氯量。缺乏試驗(yàn)資料時(shí)，一般的地面水經(jīng)混凝、沉淀和過濾后或清潔的地下水，加氯量可采用1.0～1.5mg/L。對(duì)于受污染水源，為避免氯消毒的副產(chǎn)物產(chǎn)生，濾前加氯或預(yù)氯化應(yīng)盡量取消。我國飲用水標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定出廠水中游離性余氯在接觸30min后不應(yīng)低于0.3mg/L，在管網(wǎng)末稍不應(yīng)低于0.05mg/L，后者的余氯量雖仍具有消毒能力，但對(duì)再次污染的消毒顯然不夠，而可作為預(yù)示再次受到污染的信號(hào)，此點(diǎn)對(duì)于管網(wǎng)較長而有死水端和設(shè)備陳舊的情況，尤為重要。我市飲用水水源pH值常在7.55～7.70間，硫酸鋁在混凝過程中的投入，調(diào)整了水源pH值。供排水公司水質(zhì)監(jiān)測站常根據(jù)多次對(duì)水源水、水質(zhì)情況及管網(wǎng)末稍水的余氯、細(xì)菌總數(shù)、大腸菌群的檢驗(yàn)調(diào)整加氯量。春夏兩季，為了防止水疾病的傳播和腸道細(xì)菌的感染，出廠水余氯量?？刂圃?.4～1.0mg/L(以0.5～0.6mg/L為佳)，秋冬兩季針對(duì)細(xì)菌總數(shù)、總大腸菌群有所減少和流行病、傳染病發(fā)病率降低，出廠水余量?？刂圃?.4～0.8mg/L(以0.5～0.6mg/L為佳)。如遇突發(fā)事件，如在抗擊非典期間適當(dāng)調(diào)高加氯量的控制，保障了人民的身體健康，保證供出優(yōu)質(zhì)安全的自來水。

五、控制加氯量的意義

在氯與有機(jī)物，酚類化合物的反應(yīng)中，有產(chǎn)生氯酚氣味的反應(yīng)，這是飲用水處理應(yīng)該避免出現(xiàn)的，但氯酚味一般可通過加氯量以及反應(yīng)時(shí)間等參數(shù)的調(diào)整而消失。當(dāng)余氯保持在0.5mg/L時(shí)，則不僅對(duì)傷寒、痢疾、鉤端螺旋體、布氏桿菌等有完全的殺滅效果，而且對(duì)腸系病毒，如傳染性肝炎、小兒麻痹性病毒也有殺滅作用。當(dāng)飲用水中含氯量過低時(shí)，便會(huì)使飲用水再次受污染，使之不能滿足水質(zhì)要求，但當(dāng)飲用水中含氯量過高時(shí)，一來浪費(fèi)氯量，二來水中氯味過濃，有氯臭，不可口，不好喝；當(dāng)水源的水質(zhì)急劇變化時(shí)，可投加過量氯(5～10mg/L)達(dá)到快速消毒效果。目前選用氯以外消毒劑的目的主要為減少水中的THM濃度，只要注意投氯方法，嚴(yán)格控制加氯量，可以避免水中過量剩余氯與水中含有的有機(jī)物生成三鹵甲烷，達(dá)到降低副產(chǎn)品濃度的目的。

結(jié)束語：當(dāng)城市管網(wǎng)延伸很長，管網(wǎng)的余氯難以保證時(shí)，需要在管網(wǎng)中途補(bǔ)充加氯，這樣既能保證管網(wǎng)末稍的余氯，又不致使水廠附近管網(wǎng)中的余氯過高。管網(wǎng)中途加氯位置一般設(shè)在加壓泵站或水庫泵站內(nèi)。我國《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：氯與水接觸30分鐘后應(yīng)不低于0.3mg/L，集中式給水除出廠水應(yīng)符合上述要求外，管網(wǎng)末稍水不低于0.05mg/L。余氯過量對(duì)人體健康有害無益，應(yīng)根據(jù)水源水、水質(zhì)情況及管網(wǎng)末稍水的水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果，從保證水質(zhì)及節(jié)約***等方面綜合考慮，應(yīng)嚴(yán)格控制飲用水中的加氯量。

參考文獻(xiàn)：

《城市給水排水》(第二版)中國建筑工業(yè)出版社

《凈水工》中國城鎮(zhèn)供水協(xié)會(huì)編

《自來水工人技術(shù)問答》工人出版社

《給水工程》(第四版)中國建筑工業(yè)出版社

《給水工程技術(shù)及工程實(shí)例》高湘?搖主編化學(xué)工業(yè)出版社

《凈水技術(shù)》范潔?搖馬軍?搖陳忠林?搖李圭白

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