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来看看我们喝的自来水如何消毒的及消毒工艺

新闻来源:山东智信环保   发布时间:2016-09-07 09:13  点击:
国内外消毒工艺的应用
在中国,根据2009年统计数据,城镇自来水厂中液氯及次氯酸钠消毒工艺使用比例为59.14%(其中次氯酸钠占2.81%),其次为二氧化氯消毒工艺,占比32.81%,0.85%水厂采用其他消毒工艺,比例从大到小依次为氯胺、氯+二氧化氯联合、臭氧、紫外消毒工艺。
比利时、芬兰、英国、德国、爱尔兰等以液氯消毒为主,荷兰以臭氧消毒最为常见,法国则液氯、二氧化氯、臭氧均较常用。
 美国近年来氯消毒工艺占比呈下降趋势这说明美国的饮用水消毒方式正在转变,其转变的主要推动力为消毒剂的安全性和消毒副产物控制两方面。
 整体而言,目前液氯消毒仍是全球范围内最主要的消毒工艺。消毒工艺在不同规模水厂中体现一定差异性。
消毒工艺发展趋势
消毒工艺在100多年间一直在不断发展和进步,消毒工艺的研究除关注消毒剂选择、消毒工艺运行优化外,消毒设备更新改造,不同形式的组合消毒方式,如预氧化+消毒的联合消毒工艺、物理+化学消毒的顺次消毒工艺、化学+化学消毒的混合消毒工艺等均取得了一定的进展。特别是组合消毒工艺,因具有一定的协同作用,能避免单独消毒工艺的缺陷,提高消毒工艺的可靠性和安全性,是目前研究较为成熟,应用前景最为明朗的消毒方式。同时,新型消毒工艺也相继出现,如金属离子消毒、茶多酚消毒、光催化氧化等化学消毒工艺,超声波、微电解、磁化消毒等物理消毒工艺,但受设备、水质、经济等条件限制,尚无大范围应用。
 从发展趋势看,21世纪美国、欧盟主要关注紫外、电化学和氧化消毒;日本关注电化学、紫外、氧化(包括臭氧)消毒;而国内关注重点为联合消毒、紫外、臭氧消毒等较传统的消毒工艺,对新型电化学等消毒工艺研究较少。
液氯消毒副产物及其控制技术
液氯消毒在pH为6~8时,对大肠杆菌、甲肝病毒99%杀灭率的CT值分别为0.9~2.7 mg/(L·min)和1.8 mg/(L·min),且余氯具有持续消毒能力,可保证管网中饮用水的微生物安全。但液氯消毒对耐氯菌、隐孢子虫等杀灭效果不佳。液氯属于危险化学品,使用防护等级要求高。
液氯消毒工艺使用率降低,除了与液氯安全性问题有关外,主要是存在氯消毒副产物的风险。
液氯消毒副产物生成情况
消毒副产物目前已发现700余种,三卤甲烷、卤乙酸分别占已知消毒副产物的45%~64%、30%~39%,其次为三氯乙醛、卤代酮、卤乙腈等。全球氯消毒工艺水厂出水消毒副产物浓度及种类与地区、季节、水质、水处理工艺等有很大关联。
液氯消毒副产物控制技术
目前氯消毒副产物控制技术主要有前体物去除技术、消毒方式优化及替换技术和副产物控制技术三方面,其中前两种技术应用最多。
其他氯系消毒工艺及其副产物控制技术
次氯酸钠消毒效果较好,具有持续消毒能力,使用安全方便。但次氯酸钠消毒对“两虫”杀灭效果不佳,也会产生氯代消毒副产物,而且可能分解产生氯酸盐,不宜长期保存。次氯酸钠可替代液氯消毒,更适合于小型水厂的应用。
氯胺消毒在美国应用较多。但氯胺对两虫杀灭效果一般。氯胺消毒副产物主要是亲水性三氯乙醛、卤乙腈等,且可能产生强致癌风险的亚硝胺类含氮消毒副产物。
二氧化氯消毒副产物及其控制技术
21世纪初,欧洲约2 000家水厂,美国、加拿大600家水厂,德国70%以上水厂采用高纯二氧化氯消毒。国内二氧化氯消毒也是仅次于氯的第二大消毒工艺,二氧化氯对芽孢、病毒、藻类、铁细菌、硫酸盐还原菌和真菌等均有很好的杀灭作用。国内中小型水厂应用较多。
二氧化氯消毒副产物风险
美国AWWA1998年调查结果显示,美国大中型水厂出厂水(管网水)中亚氯酸盐、氯酸盐的平均浓度分别为0.29(0.42)mg/L、0.16(0.27)mg/L,最大浓度分别为1.14(1.24) mg/L、1.24(0.98)mg/L,存在超标风险。卫生部2011年对全国376家使用二氧化氯消毒水厂调查结果显示,亚氯酸盐、氯酸盐的超标率分别为6.27%、1.6%;根据2012年数据,北方某地、南方某地25家水厂二氧化氯副产物超标率分别达20%、76%。
二氧化氯消毒副产物控制技术
采用混合发生器时,氯酸盐的来源包括发生器带入、二氧化氯自身分解和与水体反应,比例分别为43%~54%、10%~13%、36%~44%;使用高纯二氧化氯发生器时,其比例分别为0、20%、80%。亚氯酸盐来源以二氧化氯自身分解和与水体反应产生为主。使用高纯发生器时,两者占比为6%和94%,亚氯酸盐生成量约为二氧化氯消耗量的67%。混合发生器亚氯酸盐生成量约为二氧化氯消耗量的49%,因为混合发生器产生的氯可氧化亚氯酸盐。
氯酸盐的控制技术可分为源头控制、形成抑制、反应过程控制。
其他消毒工艺及副产物控制技术
臭氧消毒效果好,接触时间短,能杀灭病毒、两虫等,既可改善水的感官指标,又可减少氯代副产物。臭氧无持续消毒能力,需与液氯等消毒剂联用;运行成本高;设备投资大,管理难度高;且溴离子存在时,易形成溴酸盐、甲醛等副产物。
国家“十一五”水体污染控制与治理科技重大专项“南方湿热地区深度处理工艺关键技术与系统化集成”课题“臭氧化工艺副产物控制技术”,提出了适合珠三角水质的溴酸盐生成经验预测模型,针对溴酸盐生成主要影响因素,形成事前、事中、事后控制的臭氧化副产物全流程控制技术,依据Br-浓度水平,选择臭氧接触池优化、降低pH、加氨、高锰酸钾复合氧化和投加过氧化氢高级氧化等控制技术。
紫外消毒有效杀灭病毒和细菌,杀菌作用快,效果好;无化学药剂添加,无消毒副产物;操作方便,管理简单。但紫外消毒运行成本较高;且无持续消毒效果,需与液氯等消毒剂联用;易受水质、灯管功率、照射时间等影响。


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