有效控制水中消毒副產(chǎn)物氯酸鹽和亞氯酸鹽

何康麗，曹艷

（銀川中鐵水務(wù)集團(tuán)有限公司，寧夏銀川750000）

二氧化氯因其能夠很好的殺滅細(xì)菌、病毒及真菌孢子等，我國已逐步采用其替代液氯對(duì)飲用水進(jìn)行消毒處理，使用二氧化氯減少了使用液氯消毒產(chǎn)生THMs、MX 等具有致突變性和致癌性的氯化副產(chǎn)物。但使用二氧化氯消毒會(huì)產(chǎn)生氯酸鹽和亞氯酸鹽消毒副產(chǎn)物。有研究表明，飲用水中約有70%左右的二氧化氯將轉(zhuǎn)化為亞氯酸鹽[1]，可導(dǎo)致高鐵血紅蛋白和溶血性貧血。氯酸鹽是二氧化氯的反應(yīng)原料，正常情況下，產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化率為70%，如果反應(yīng)條件控制不好，造成原料進(jìn)入水體，會(huì)導(dǎo)致氯酸鹽超出《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）要求。如何保證出廠水和管網(wǎng)水良好的消毒效果，且二氧化氯、氯酸鹽及亞氯酸鹽均符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）的要求尤為重要。在水廠出廠水氯酸鹽、亞氯酸鹽超標(biāo)時(shí)，本論文通過調(diào)整水廠的消毒工藝，實(shí)現(xiàn)該水廠出廠水和管網(wǎng)水二氧化氯、氯酸鹽和亞氯酸鹽的有效控制。

1 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查

1.1 水廠制水簡(jiǎn)介

該水廠采用地下水為源水，其日制水量6.6 萬t，制水能力最高達(dá)2750 t/h，采用二氧化氯消毒。

1.2 二氧化氯消毒副產(chǎn)物的來源

1.2.1 二氧化氯發(fā)生器工作原理

該水廠使用的二氧化氯發(fā)生器，原料為氯酸鈉水溶液和鹽酸在負(fù)壓條件下，采用化學(xué)法產(chǎn)生二氧化氯，原料經(jīng)供料系統(tǒng)定量輸送到反應(yīng)系統(tǒng)中，經(jīng)過負(fù)壓曝氣反應(yīng)產(chǎn)生二氧化氯與氯氣的混合氣體，經(jīng)吸收系統(tǒng)吸收后，形成以二氧化氯為主，氯氣為輔的復(fù)合消毒液。式（1）為該水廠使用二氧化氯發(fā)生器產(chǎn)生二氧化氯的反應(yīng)方程式。

1.2.2 二氧化氯消毒副產(chǎn)物的來源

二氧化氯消毒產(chǎn)生氯酸鹽和亞氯酸鹽的主要途徑有：

1）由式（1）可以得出，在化學(xué)法生產(chǎn)ClO2的過程中，如果氯酸鈉溶解不充分、氯酸鈉反應(yīng)不完全、反應(yīng)原料投加環(huán)節(jié)控制不精確，導(dǎo)致原料投加量高以及溫控不達(dá)標(biāo)等，都會(huì)使反應(yīng)轉(zhuǎn)化率偏低，造成氯酸鈉進(jìn)入水體，使出廠水和管網(wǎng)水氯酸鈉大濃度檢出。

2）二氧化氯在堿性條件下發(fā)生歧化反應(yīng)

2 實(shí)驗(yàn)儀器及檢測(cè)方法

2.1 主要儀器與試劑

2.1.1 水廠所用消毒設(shè)備

某品牌2000 復(fù)合二氧化氯發(fā)生器；

某品牌5000 二氧化氯發(fā)生器。

2.1.2 試驗(yàn)檢測(cè)所用的設(shè)備及試劑

Dionex ICS-1600 型離子色譜儀，色譜分離柱AS23，保護(hù)柱AG23，AERS500 型抑制器，電導(dǎo)檢測(cè)器，Dionex AS-DV 自動(dòng)進(jìn)樣器。

HACH Pocket ColorimeterⅡ型二氧化氯測(cè)定儀。

DPD 試劑，甘氨酸溶液100g/L，實(shí)驗(yàn)用純水電阻率為18.2MΩ·cm。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

2.2.1 二氧化氯的檢測(cè)

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定法[2]，N,N-二乙基對(duì)苯二胺（DPD）分光光度法，最低檢測(cè)質(zhì)量濃度為0.01mg/L。

2.2.2 氯酸鹽和亞氯酸鹽的檢測(cè)

離子色譜法，離子色譜色譜條件：流量為1.0mL/min；抑制器電流為25mA，直接進(jìn)樣，進(jìn)樣量為200μL,柱溫為30℃，電導(dǎo)檢測(cè)，峰面積定量。4.5mmol/LNa2CO3+0.8 mmol/LNaHCO3淋洗液。最低檢測(cè)質(zhì)量濃度分別為0.024mg/L 和0.020mg/L。

表1 連續(xù)監(jiān)測(cè)該水廠出廠水和管網(wǎng)水的二氧化氯、氯酸鹽及亞氯酸鹽數(shù)據(jù)

3 試驗(yàn)結(jié)果討論

3.1 氯酸鈉和鹽酸的投料量的調(diào)整

表1 是該水廠日供水量1850 t/h 左右時(shí)，得出的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可看出該水廠管網(wǎng)水二氧化氯、氯酸鹽和亞氯酸鹽均符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006），但在連續(xù)監(jiān)測(cè)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)出廠水二氧化氯濃度達(dá)到0.12mg/L 時(shí)，氯酸鹽和亞氯酸鹽兩者均超出國家《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）的要求。探究其原因，可能是該水廠使用的二氧化氯發(fā)生器的反應(yīng)原料氯酸鈉反應(yīng)不充分導(dǎo)致二氧化氯轉(zhuǎn)化率低，反應(yīng)殘液中殘留的氯酸鹽含量高，進(jìn)入水體導(dǎo)致氯酸鹽超標(biāo)。鑒于此，本論文按照二氧化氯發(fā)生器廠家的使用要求適當(dāng)降低氯酸鈉和鹽酸的投加量，表2 是調(diào)整工藝后連續(xù)監(jiān)測(cè)該水廠出廠水和管網(wǎng)水的二氧化氯、氯酸鹽及亞氯酸鹽數(shù)據(jù)，可以看出調(diào)整工藝后該水廠出廠水和管網(wǎng)水的二氧化氯、氯酸鹽及亞氯酸鹽均符合國家《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）的要求。

表2 調(diào)整工藝后連續(xù)監(jiān)測(cè)該水廠出廠水和管網(wǎng)水的二氧化氯、氯酸鹽及亞氯酸鹽數(shù)據(jù)

3.2 氯酸鈉和鹽酸投料比的調(diào)整

當(dāng)水廠日供水量達(dá)到2250 t/h 左右時(shí)，按照二氧化氯發(fā)生器廠家提供的最大頻率將二氧化氯發(fā)生器的投料量頻率調(diào)到最大，表3 是在此條件下連續(xù)監(jiān)測(cè)該水廠出廠水和管網(wǎng)水的二氧化氯、氯酸鹽及亞氯酸鹽數(shù)據(jù)，由數(shù)據(jù)可看出其出廠水的二氧化氯只能達(dá)到0.07～0.08 mg/L，但是氯酸鹽和亞氯酸鹽確能大濃度檢出，說明二氧化氯發(fā)生器的轉(zhuǎn)化率偏低，反應(yīng)殘液中殘留的氯酸鹽含量較高。鑒于此，本論文通過適當(dāng)提高鹽酸的投加量，按二氧化氯發(fā)生器廠家提供的投加比，將鹽酸的投加量增加10%，以提高二氧化氯的轉(zhuǎn)化率，表4 是調(diào)整原料投料比后連續(xù)監(jiān)測(cè)該水廠出廠水和管網(wǎng)水的二氧化氯、氯酸鹽及亞氯酸鹽數(shù)據(jù)，可以看出調(diào)整投料比后，水廠出廠水二氧化氯濃度可達(dá)到0.10 mg/L，且出廠水和管網(wǎng)水的氯酸鹽及亞氯酸鹽均符合國家《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）的要求。

表3 連續(xù)監(jiān)測(cè)該水廠出廠水和管網(wǎng)水的二氧化氯、氯酸鹽及亞氯酸鹽數(shù)據(jù)

表4 調(diào)整原料投料比后連續(xù)監(jiān)測(cè)該水廠出廠水和管網(wǎng)水的二氧化氯、氯酸鹽及亞氯酸鹽數(shù)據(jù)

3.3 更換二氧化氯發(fā)生器

當(dāng)夏季用水高峰期到來時(shí)，供水量達(dá)到2750t/h，將鹽酸的投加量增加10%，該水廠出廠水二氧化氯只能達(dá)到0.07～0.08mg/L，探究其原因，可能是因?yàn)槎趸劝l(fā)生器產(chǎn)能不足，無法滿足夏季高峰期供水量要求。鑒于此，該水廠更換了二氧化氯發(fā)生器，更換設(shè)備后，連續(xù)對(duì)出廠水進(jìn)行監(jiān)測(cè)，由表5 數(shù)據(jù)可知，在水廠更換二氧化氯發(fā)生器后，其出廠水和管網(wǎng)水二氧化氯、氯酸鹽和亞氯酸鹽三項(xiàng)指標(biāo)均符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）要求。

表5 連續(xù)監(jiān)測(cè)該水廠出廠水和管網(wǎng)水的二氧化氯、氯酸鹽及亞氯酸鹽數(shù)據(jù)

4 結(jié)語

本論文通過依次調(diào)整氯酸鈉及鹽酸的投加量及氯酸鈉和鹽酸的投料比，實(shí)現(xiàn)了該水廠出廠水、管網(wǎng)水二氧化氯、氯酸鹽及亞氯酸鹽均符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）的要求。當(dāng)該水廠供水量達(dá)到2750 t/h 左右時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)該水廠原有的二氧化氯發(fā)生器產(chǎn)能不足，更換二氧化氯發(fā)生器后，連續(xù)監(jiān)測(cè)其出廠水和管網(wǎng)水二氧化氯、氯酸鹽和亞氯酸鹽三項(xiàng)指標(biāo)均符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）要求。綜上，本論文通過調(diào)控水廠消毒工藝有效控制了水體消毒副產(chǎn)物氯酸鹽和亞氯酸鹽。