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饮用水中消毒副产物的去除研究
【摘 要】 饮用水消毒是将化学物质添加到水中,以除去水中的病毒和细菌等有害物质。经消毒后饮用水中会产生副产物,这是由水中有机物同消毒剂经过化学反应而形成的。消毒副产物对人体的健康有很大影响,长期饮用还会有致癌的可能。因此饮用水中消毒副产物的去除已经成为首要解决的问题。本文结合饮用水消毒副产物的产生原因及其对人体的危害,对消毒副产物去除提出几点建议。
  【关键词】 饮用水 消毒 副产物 去除
  水是人类生活的源泉,人们需要的不仅仅是水,更需要干净无污染的水。饮用水消毒技术能够有效地去除水中所含的病菌以及各种藻类,避免饮用后对人体带来的身体危害。目前我国城市饮用水大多是采用液氯消毒方法,液氯有很强的杀菌效果,并且价格相对实惠,因此得到了广泛应用。但经过消毒的饮用水会产生三卤甲烷等消毒副产物,长期饮用会对人体产生危害。饮用水消毒机构正在积极开发更加有效的消毒方法,例如活性炭吸附、组合工艺等,以去除消毒副产物,进而保证人们的身体健康。
  1 饮用水消毒副产物的产生及危害
  (1)消毒副产物的产生。生活饮用水大多来自自然界,水中普遍含有丰富的天然有机物,如藻类、细菌、腐殖酸等,经过液氯消毒后,有机物同氯发生取代、加成和氧化等化学反应,最终形成了三卤甲烷等消毒副产物。消毒方法的不同,消毒副产物的形成也会不相同,主要的消毒副产物有三卤甲烷、卤乙酸、卤乙腈和卤代化合物。水源中的有机物种类、温度、ph值也决定着消毒副产物的生成,地下水的有机物含量较低,因此产生的消毒副产物比地表水含量少很多。wWW.11665.coM化学消毒方法不可避免的会产生副产物,这种方法对于有机物的去除效率是最高的。(2)消毒副产物对人体的危害。上世纪七十年代,人们通过研究癌症发病率及病症来源,认识到卤代有机物对身体的危害,从而发现了饮用水液氯消毒的危害。液氯消毒将水中的有机物通过化学反应将其转变成卤代有机物,但是这些卤代有机物是多种癌症的致病因子。通过外国研究团队的水分检验以及饮用人员跟踪调查,发现水中卤代有机物含量相对较高的地区,人们患癌症的几率显著比其他地区高出很多。科学家用有机卤代物对小鼠进行实验,对小鼠各种体内特征分析,发现卤代物对小鼠身体的影响。一段时间的对比试验之后,发现经过卤代有机物喂养之后的小鼠身体内有细胞异常突变现象,进而得到卤代有机物有致癌因子的这一理论。
  2 饮用水消毒副产物去除中存在的问题
  (1)饮用水经过消毒后,不仅含有三卤甲烷,还有氯化酸、腈类和醛类等不易挥发的卤代烃,但是对这些卤代烃的含量标准相对模糊,没有专门的饮用水条例对其做出明确要求,导致应用水中有害物质总量远远超过国家要求,不能保证饮用水安全。这种消毒副产物很难消除,即使饮用水经过高温之后也不能破坏副产物的稳定性,最终被人体吸收,危害人们的身体健康。(2)饮用水在消毒过程中,需要投入大量的混凝剂,将水中的物质进行沉降,以保证饮用水的清洁。但伴随着混凝剂的投入量不断增加,会逐渐生成大量的泥污,最终有可能因混凝剂投入过量而影响水的清洁程度。并且混凝剂还会对水的ph值造成影响,导致增加水处理所需要的资金投入。(3)虽然国际上积极开发各种消毒剂,以替换传统的液氯消毒方法。但是新型消毒剂的消毒效果、持续灭菌效果和三卤甲烷的产生量等方面还有很多需要解决的问题。新型消毒剂不仅应当有良好的消毒效果,还应当具有低投入高效率的特性。因此,国家应当加强消毒剂研发工作,产出既不生成消毒副产物又能较低消毒投入的新型消毒剂,彻底替换液氯在饮用水中的消毒地位,保证人们的健康。
  3 去除饮用水消毒副产物的方法
  通过对有机卤代物的危害研究,人们越来越认识到饮用水对健康的重要性。因此,净水厂应当积极开发水资源消毒技术,降低有机卤代物在饮用水中的含量,让水资源真正变成人类生存的源泉,而不是危害人类身体的慢性毒药。
  (1)净水厂选择优质的水源,从根本上减少有机物含量伴随着我国人口的不断增多,城市范围的逐渐扩大,天然水源遭到了严重的污染。净水厂的水源大多来自于水库,这些水中有机物的含量较多。并且很多工厂将污染物直接排入水中,这些污染物含有藻类植物生长所需要的磷等营养物质,促进了藻类的生长,最终直接影响了水质。因此国家应当加大环

保护力度,杜绝水资源污染行为,将清洁的水资源作为饮用水的来源。(2)选择更加安全的消毒方法和消毒剂:①活性炭吸附法。活性炭主要有粉末状和颗粒状两种。粉末活性炭只能一次性完全投入到水中,因此具有成本高而消毒效率低的特性,主要是在水源突然遭到污染或者季节交替时水质变差使时用。颗粒活性炭每次使用的前期投入相对较高,但是使用的过程中消费较低,因此被广泛应用到饮用水彻底消毒过程中。粉末活性炭能够高效地吸附水中的低分子有机物,而颗粒活性炭将物理化学和生物化学相结合对水体进行净化,能够将有机物和无机物分子同时消除,因此颗粒活性炭有更加良好的去除效果。因此,净水厂应当广泛应用该方法,从根本上消除水体中的污染物质,保证饮用水的质量。②clo2氧化法。clo2不仅能够降解有机物,还有很好的消毒、杀菌等功能。并且它的作用环境不受ph值的影响,还能通过化学反应,彻底消除水中存在的铁、锰、硫化物等有害物质。clo2最大的优点是同有害物质或者有机物反应之后基本上不会产生对人体有害的卤代有机物。研究发现,液氯消毒会产生比clo2消毒更多的有毒物质,并且液氯消毒还有可能增大水中污染物的遗传毒性,人们饮用后会对身体造成极大的危害。实践证明,经clo2消毒的水中chcl3、ccl4的含量明显比液氯消毒的水中含量低。因此,clo2可以代替液氯,成为新一代安全的化学饮用水消毒剂。③kmno4消毒。kmno4本身作为消毒剂存在医学领域,但只能用来化学消毒,不能进行物理消毒。将颗粒状活性炭同kmno4相结合而形成的处理技术,既能够快速消毒,还充分减少了消毒所需要的资金投入。活性炭具有物理吸附功能,而kmno4则具有化学消毒功能,相结合产生的处理技术有效的去除水中的有机物,还能够吸附卤代有机物。保证饮用水的清洁性。kmno4具有很强的氧化功能,它能够促进水中腐殖酸氧化过程,进而降低chcl3的生成量,保证饮用水的化学安全性。④紫外线消毒。紫外线的消毒杀菌功能已经得到人们的广泛认同,并且将其应用到饮用水消毒。最新研究成果表明,紫外线不仅能够消毒杀菌,还能消除o3、减少有机物、去除水中的氯。水的投射能力对紫外线光的消毒效果有很大的影响,并且水中的悬浮物、有机物和水分子还能够吸收照射进来的紫外光。因此,紫外线消毒必须应用在水中悬浮物含量相对较低的环境中,有很大的局限性。⑤o3消毒。o3有很高的氧化性,并且不会产生三卤甲烷等有毒的副产物。o3的消毒与氧化效果都比液氯要高,还能够将难以生物降解的有机物分解为可降解的类型,进而降低水中有机物的含量。现在将臭氧应用到饮用水消毒过程中,以控制三卤甲烷以及其他有毒副产物的生成。但是o3在水中很容易分解为o2,很不稳定,只能现场制备,从而限制了o3的使用范围。(3)去除已生成的消毒副产物的方法:①活性炭和活性炭纤维技术。活性炭(ac)是一种良好的水处理剂, 它能有效地去除水中非极性或憎水性有机物,因此得到广泛的应用。而活性碳纤维(acf)是近年来发展的一种新型吸附材料,与ac相比,具有更丰富的微孔结构、更大的比表面积和吸附能力,更适合饮用水的深度处理工艺。②吹脱法。吹脱是利用水中溶解化合物的实际浓度与平衡浓度之间的差异,将挥发性组分不断由液相扩散到气相中,达到去除挥发性有机物的目的。吹脱法具有费用低、操作简单的优点,但对难挥发的有机物去除效果差。能挥发去除的有机物有:ccl4、ch2cl2、苯、氯苯、thms等。去除效果与接触时间、气液比、温度、蒸汽压有关。在饮用水深度处理中吹脱法费用是采用活性炭达到同样去除效果所需运行费用的1/4~1/2。因此,美国环境保护协会(usapa)指定其为去除挥发性有机物最可行的技术。③膜分离技术。膜分离技术兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能,加之近年反渗透和纳滤在饮用水处理中呈现强劲的发展趋势,对有机物和微生物的去除起到了重要的作用。膜分离技术被广泛应用在饮用水消毒副产物的去除。(4)国家应增强饮用水监管工作,为其制定严格的标准。我国饮用水中消毒副产物的含量较高,因此,国家应当结合国际卫生组织对于饮用水消毒副产物的含量标准,结合国内饮用水现状,制定出严格的饮用水生产标准,进而对净水企业做到工作监督,保证饮用水中消毒副产物的含量达到国际标准,进而保障人们的身体健康。
  总的来说,从当前形势来看,饮用水中消毒副产物的去除已经得到了国际

的广泛关注,净水厂应当产用先进的消毒技术,如活性炭吸附、臭氧、高锰酸钾消毒、紫外线光照射等,以减少水中消毒副产物的含量。国家也应当提升饮用水标准,做好环境保护工作,从根本上对饮用水进行监管,降低水中有机物的含量,最终保证饮用水的清洁性,保障人们的健康。
  参考文献:
  [1]姜明基.城市给水系统中消毒副产物的生成特性及控制技术研究[d].吉林建筑工程学院,2012年.
  [2]钱洪智.不同饮用水源水氯化消毒副产物的特征与风险评价[d].浙江大学,2013年.
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  •  更新时间:2014-08-31 10:47:37  作者:佚名 [标签: 饮用水 消毒 副产物 ]
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