常規凈水工藝各流程水AOX含量的研究

何瀚濤

(佛山市綠健醫療廢物處置有限公司 廣東 佛山 528000)

現今我國大部分水廠的凈水工藝依舊采用“混凝—沉淀—過濾—消毒”的傳統常規工藝，消毒中，含氯消毒劑在殺滅水中微生物、病菌等致病細菌的同時，還可能與水中存在的溶解性有機物發生一系列的反應，生成鹵代化合物質，即消毒副產物(disinfection by-products， DBPs)。

消毒副產物對人體健康具有毒害性，可吸附有機鹵化物AOX是英文Absorbable Organic Halogens的縮寫。當中的鹵化物包括氯化物、溴化物和碘化物，不含氟化物。絕大部分有機鹵化物具有致畸、致癌和致突變性，是一類持久性的有機污染物，越來越受到人們的關注。以AOX 表征的有機鹵化物已成為一項國際性水質指標。我國對AOX的研究還剛剛起步，通過檢測常規工藝各流程水中AOX，可以有效評估工藝能否有效控制AOX的產生，對控制消毒副產物產生有一定指導意義。

1 實驗材料及儀器

1.1 主要試劑及其配制

(1)水廠凈水用聚合氯化鋁(含6%Al2O3)；

(2)氫氧化鈉；0.1 mol/L。

(3)鹽酸；0.1 mol/L。

(4)水廠砂濾池石英砂。D=0.9～1.2 mm；K80=1.31～1.33

(5)對氯苯酚標準：10 μgCl/mL。

1.2 主要實驗儀器設備

本章實驗所用主要儀器設備如下(詳見表1)。

表1 實驗中的主要儀器設備

2 實驗方法

將原水倒入潔凈燒杯中，模擬水廠投加每升水樣投加約5.00 mg/L聚合氯化鋁后，置于ZR4-6型六聯攪拌機上攪拌，絮凝沉淀后，上清液過沙濾管過濾，出水分別投加次氯酸鈉與次氯酸混合氯化銨消毒劑至總氯0.80 mg/L，室溫28 ℃消毒1 h。后存于水管內密封保存一天。各取水源水、沉淀水、過濾水、加氯消毒水以及管道浸泡水樣12份檢測其中各項水質，各取5份檢測AOX，各水樣結果取平均。

將原水不經凈水流程，直接投加氯酸鈉以及次氯酸混合氯化銨至總氯1.00 mg/L，消毒1 h，測量AOX。

2.1 原水水質特性

檢測了實驗用原水渾濁度、PH、色度、水溫、CODMn、總氮、氨氮、TOC及AOX各2～5次，檢測結果取平均，分別測得渾濁度32.1NTU、PH7.38、色度20、水溫28 ℃、CODMn1.86、氨氮0.15 mg/L、總氮2.11 mg/L、TOC2.03 mg/L、AOX8.6 μgCl/L。檢測消毒劑及聚合氯化鋁空白平行樣品，均未檢出AOX。

2.2 ZR4-6型六聯攪拌機攪拌程序

依據水廠實際生產工藝參數以及多次模擬實驗的經驗，六聯攪拌機燒杯混凝實驗參數為模擬混合器轉速445 r/min，模擬混合時間35 s。

2.3 砂濾過濾

在玻璃管中填充約10 cm厚石英濾砂，用待濾水沖洗濾柱，棄去前200 mL水樣。設置流量約為0.5 L/h。

2.4 浸泡試驗

取4分自來水管(內徑15 mm、外徑22 mm)約1.3 m，往自來水管中注滿水樣后，兩頭用封頭密封，避光放置1天，取樣前混勻管中液體。

3 實驗結果及討論

3.1 凈水工藝對水質參數的影響

經過燒杯試驗模擬常規凈水處理工藝對原水進行處理后，取原水至末梢水樣各12份，檢測其水質指標。檢測發現當經過凈水工藝處理后，發現原水中的氨氮已幾乎被去除，故可認為水中已無氨氮影響。當經過凈水工藝處理后，原水中的CODMn以及TOC均有不同程度下降，CODMn去除效率約為：35%～47%，TOC去除效率約為：24%～37%[1]。

3.2 凈水工藝各流程AOX含量變化

使用同一原水模擬凈水工藝全流程處理后，使用兩種不同消毒方式消毒30 min，隨后使用鑄鐵管浸泡一天，取各流程水檢測其AOX含量。發現原水經過混凝沉淀及沙濾過濾后，原有AOX含量變化甚微，但加氯消毒后，水樣較原水及流程水明顯增多。次氯酸鈉消毒過的水樣AOX增加至原來近4倍，氯化銨消毒過的水樣增加約50%。印證了AOX主要是由消毒步驟產生的[2]。

經檢測，浸泡試驗一天后管道中，次氯酸鈉消毒水樣總氯含量已降至0.13 mg/L。管道中存留AOX一天后，其含量仍維持在一定水平并有所上升，說明消毒所產生的AOX可能具有一定的穩定性，水中剩余氯量與水中有機物不斷反應。

3.3 經凈水工藝加氯與原水直接加氯AOX對比

經過凈水工藝全流程加氯對比不經凈水工藝流程加氯 AOX含量。其凈水工藝對AOX抑制效率如下，如圖1所示。

圖1 經凈水工藝加氯與原水直接加氯AOX對比

從圖1可以看出無論經過何種消毒方式，經過凈水工藝消毒后AOX含量，明顯低于不經凈水工藝處理的含量[3]。雖然兩種消毒方式產生的AOX不盡相同，但原水經凈化工藝后其去除效率幾乎一致，約為45%～48%，說明傳統凈水工藝對AOX產生有一定控制作用，如圖2所示。且AOX的抑制效率與工藝流程對CODMn的去除效率相當，說明很有可能原水經過凈水工藝后，去除的部分組成CODMn的有機物質，恰巧是產生AOX的前體物。

圖2 經凈水工藝對AOX的去除效率

3.4 結果分析及討論

飲用水中的AOX，其來源無非就三種途徑：①原水中可溶性有機物氯化產生的；②原水受到污染，常規工藝不能去除帶來的；③消毒劑本身含有AOX，在消毒過程中混入的。通過實驗可知，原水中原有AOX含量在凈水工藝投加氯消毒前流程中其含量變化不大，而消毒劑本身未檢出含有AOX，故第一種途徑是產生AOX的主要來源[4]。

從實驗結果看來，混凝沉淀及砂濾對原水中少量AOX的去除效果并不明顯，說明原水中的AOX可能大多數分子及顆粒都不大，不被凈水劑吸附，亦不被石英砂截留。但經過凈水工藝處理過的原水氯化后的AOX明顯比不經凈水工藝處理的原水少，說明絮凝沉淀及砂濾可以除去部分能氯化生成AOX的前體物[5]。

4 結語

(1)水源水經過常規凈水工藝，出廠水投加氯消毒后，其AOX含量升高。凈水劑不含AOX。說明飲用水中AOX主要產生在消毒步驟。

(2)常規凈水工藝中，混凝沉淀及沙濾對原水中的AOX去除效果不明顯。

(3)可以推論出常規凈水工藝不能去除水中AOX，但可以去除部分與氯反應產生AOX的前體物質。