次氯酸鈉替代液氯消毒后消毒副產(chǎn)物的研究

【摘要】由于運輸和泄露等原因，作為危險品的液氯使用的安全性較次氯酸鈉差。近幾年，一些自來水廠開始使用次氯酸鈉替代液氯作為飲用水的消毒劑。截止2017年1月，常州通用自來水有限公司已全面停用液氯消毒，改用次氯酸鈉的消毒方式。飲用水中的消毒劑使用主要關(guān)注兩個方面：一是消毒效果，二是消毒副產(chǎn)物。

【關(guān)鍵詞】次氯酸鈉；液氯消毒；研究

一、消毒機理和效果

液氯和次氯酸鈉都是氯消毒劑，其消毒原理基本相同。含氯消毒劑在水中形成次氯酸，作用于菌體蛋白質(zhì)。次氯酸不僅可與細胞壁發(fā)生作用，且因分子小，不帶電荷，故侵入細胞內(nèi)與蛋白質(zhì)發(fā)生氧化作用或破壞其磷酸脫氫酶，使糖代謝失調(diào)而致細胞死亡。相同的消毒機理決定了液氯和次氯酸鈉在消毒效果方面，沒有明顯的差異。2017年一年來的生產(chǎn)運行也證明了這一點。

二、消毒副產(chǎn)物的差異

1、方案制定

2017年年初，公司制定了《新用消毒劑消毒副產(chǎn)物研究方案》，主要目的有兩個：一是研究消毒劑更換前后消毒副產(chǎn)物的變化情況，為生產(chǎn)運行提供指導(dǎo)。二是為深度處理對降低消毒副產(chǎn)物作用研究做鋪墊。

數(shù)據(jù)采集按供水區(qū)域分成兩路（水廠、增壓站、管網(wǎng)）。

第一路：魏村水廠原水—魏村水廠混合出水—新崗進水—新崗出水—西林；

第二路：利港原水—西石橋水廠出水—三井進水—三井出水—第四中學(xué)。

使用液氯消毒時，水中消毒副產(chǎn)物主要為三氯甲烷、四氯化碳、一氯二溴甲烷、二氯一溴甲烷、三氯甲烷、三鹵甲烷、二氯乙酸、三氯乙酸和三氯乙醛。改用次氯酸鈉后，消毒副產(chǎn)物包含液氯消毒時的副產(chǎn)物外，增加了氯酸鹽和亞氯酸鹽。為配合水廠深度處理效果的研究，檢測項目除消毒副產(chǎn)物外，另增加了一些相關(guān)指標。分別為：氯酸鹽、亞氯酸鹽、三氯甲烷、四氯化碳、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷、三鹵甲烷總量、余氯、渾濁度、水溫、耗氧量、總有機碳、U254等。數(shù)據(jù)積累從2017年2月份起。

2、液氯和次氯酸鈉相同消毒副產(chǎn)物項目的情況

使用液氯時，飲用水中的消毒副產(chǎn)物主要為三鹵甲烷、鹵乙酸、三氯乙醛等等。改用次氯酸鈉后，各水廠的出廠水余氯內(nèi)控標準保持不變，繼續(xù)對這些指標進行了跟蹤。

我們采集了2015年至今的出廠水和管網(wǎng)末梢水?dāng)?shù)據(jù)進行分析。從近三年的數(shù)據(jù)來看，三氯甲烷和三鹵甲烷總量這兩個指標無明顯變化趨勢，季節(jié)性特征明顯，夏季比冬季高。在長距離的管網(wǎng)運輸過程中，管網(wǎng)末梢水比出廠水略高出，尤其是夏季高溫，臨近國標限值。

一溴二氯甲烷和二溴一氯甲烷微量檢出。四氯化碳除八月份外均未檢出。

氯消毒副產(chǎn)物除了三鹵甲烷外、鹵乙酸和三氯乙醛在個別月份也能檢出，含量較低，且近些年沒有因消毒劑的改變而有所明顯變化。

3、新增消毒副產(chǎn)物的研究

在使用次氯酸鈉作為消毒劑前，公司按照國標要求半年檢測出廠水中的氯酸鹽和亞氯酸鹽。從2015年至今的數(shù)據(jù)來看（見圖1），使用液氯消毒時，飲用水中的氯酸鹽均低于0.05mg/L，亞氯酸鹽未檢出。2017年改用次氯酸鈉消毒后，出廠水和管網(wǎng)水中的氯酸鹽明顯上升。亞氯酸鹽在2017年三季度也檢出。

我們通過圖2可以看出，長江原水中存在著極少量的氯酸鹽，2017年使用次氯酸鈉消毒后，出廠水中的氯酸鹽顯著上升。魏村出廠水的氯酸鹽就明顯高于西石橋出廠水。

各個轉(zhuǎn)配水廠的氯酸鹽圍繞著相對應(yīng)的出廠水上下波動。轉(zhuǎn)配水廠的出水要比進水略高。管網(wǎng)末梢中的氯酸鹽始終保持在0.3mg/L的水平下。

原水和管網(wǎng)末梢水中亞氯酸鹽未檢出。在7月份起開始在出廠水和轉(zhuǎn)配水廠中有檢出（見圖3），在0.04mg/L以下。

4 、相關(guān)指標的研究

我們除了對消毒副產(chǎn)物進行研究外，還增測了余氯、渾濁度、水溫、耗氧量、總有機碳、U254等相關(guān)指標，來觀察這些物質(zhì)是否會對次氯酸鈉消毒造成明顯影響。結(jié)果表明，這些指標還是維持在以往的水平，使用次氯酸鈉后并沒有因除水溫、余氯外的其他指標，如耗氧量、總有機碳、U254的上下波動而使消毒副產(chǎn)物有對應(yīng)波動。

三、各水廠和轉(zhuǎn)配水廠的氯耗情況

為了分析的需要，特別是西石橋水廠和魏村水廠的氯酸鹽的差異。我們查閱了生產(chǎn)運行部的2017年調(diào)度生產(chǎn)月報，通過各水廠和轉(zhuǎn)配水廠的氯耗和水量，計算出兩大供水區(qū)域的氯耗月平均使用情況。對比分析，兩大供水區(qū)域1至10月氯耗總量相差不大。魏村水廠比西石橋水廠的氯耗要高一些。

四、小結(jié)

1、使用次氯酸鈉消毒后，原消毒副產(chǎn)物，如三氯甲烷、四氯化碳、三鹵甲烷總量、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷等無明顯變化。主要的三氯甲烷和三鹵甲烷總量也沒明顯變化，季節(jié)性特征明顯，接近國標的限值。

2、原水中有微量的氯酸鹽、無亞氯酸鹽。使用次氯酸鈉后，飲用水中氯酸鹽有明顯上升趨勢，亞氯酸鹽在個別月份的出廠水和轉(zhuǎn)配水廠中也有檢出。

3、魏村水廠的出廠水、新崗增壓站出水及其供水區(qū)域管網(wǎng)中的氯酸鹽比西石橋一路的相應(yīng)區(qū)域要高得多。我們認為造成這一差異的主要原因是由于各水廠余氯內(nèi)控標準不同，魏村水廠余氯內(nèi)（0.6～0.8mg/L），西石橋水廠余氯內(nèi)控（0.4～0.6mg/L），導(dǎo)致各水廠次氯酸鈉加入量有所不同造成的。西石橋水廠的內(nèi)控標準比魏村水廠更合理。因此，我們建議兩個水廠都采用余氯內(nèi)控（0.4～0.6mg/L）。通過我們對氯耗的分析，改變內(nèi)控標準，不會影響總的氯耗。

4、出廠水和轉(zhuǎn)配水廠的氯酸鹽控制在國標限值內(nèi)，在輸送的過程中，由于氯酸鹽易于分解，管網(wǎng)末梢水的氯酸鹽能保持在合格的范圍內(nèi)，基本保持在0.3mg/L以下。

5、消毒劑的改變對一些有機物指標，如耗氧量、總有機碳和U254等無明顯影響。