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    飲用水中消毒副產物的去除研究
    【摘 要】 飲用水消毒是將化學物質添加到水中,以除去水中的病毒和細菌等有害物質。經消毒后飲用水中會產生副產物,這是由水中有機物同消毒劑經過化學反應而形成的。消毒副產物對人體的健康有很大影響,長期飲用還會有致癌的可能。因此飲用水中消毒副產物的去除已經成為首要解決的問題。本文結合飲用水消毒副產物的產生原因及其對人體的危害,對消毒副產物去除提出幾點建議。
      【關鍵詞】 飲用水 消毒 副產物 去除
      水是人類生活的源泉,人們需要的不僅僅是水,更需要干凈無污染的水。飲用水消毒技術能夠有效地去除水中所含的病菌以及各種藻類,避免飲用后對人體帶來的身體危害。目前我國城市飲用水大多是采用液氯消毒方法,液氯有很強的殺菌效果,并且價格相對實惠,因此得到了廣泛應用。但經過消毒的飲用水會產生三鹵甲烷等消毒副產物,長期飲用會對人體產生危害。飲用水消毒機構正在積極開發更加有效的消毒方法,例如活性炭吸附、組合工藝等,以去除消毒副產物,進而保證人們的身體健康。
      1 飲用水消毒副產物的產生及危害
      (1)消毒副產物的產生。生活飲用水大多來自自然界,水中普遍含有豐富的天然有機物,如藻類、細菌、腐殖酸等,經過液氯消毒后,有機物同氯發生取代、加成和氧化等化學反應,最終形成了三鹵甲烷等消毒副產物。消毒方法的不同,消毒副產物的形成也會不相同,主要的消毒副產物有三鹵甲烷、鹵乙酸、鹵乙腈和鹵代化合物。水源中的有機物種類、溫度、ph值也決定著消毒副產物的生成,地下水的有機物含量較低,因此產生的消毒副產物比地表水含量少很多。www.d6169.com化學消毒方法不可避免的會產生副產物,這種方法對于有機物的去除效率是最高的。(2)消毒副產物對人體的危害。上世紀七十年代,人們通過研究癌癥發病率及病癥來源,認識到鹵代有機物對身體的危害,從而發現了飲用水液氯消毒的危害。液氯消毒將水中的有機物通過化學反應將其轉變成鹵代有機物,但是這些鹵代有機物是多種癌癥的致病因子。通過外國研究團隊的水分檢驗以及飲用人員跟蹤調查,發現水中鹵代有機物含量相對較高的地區,人們患癌癥的幾率顯著比其他地區高出很多。科學家用有機鹵代物對小鼠進行實驗,對小鼠各種體內特征分析,發現鹵代物對小鼠身體的影響。一段時間的對比試驗之后,發現經過鹵代有機物喂養之后的小鼠身體內有細胞異常突變現象,進而得到鹵代有機物有致癌因子的這一理論。
      2 飲用水消毒副產物去除中存在的問題
      (1)飲用水經過消毒后,不僅含有三鹵甲烷,還有氯化酸、腈類和醛類等不易揮發的鹵代烴,但是對這些鹵代烴的含量標準相對模糊,沒有專門的飲用水條例對其做出明確要求,導致應用水中有害物質總量遠遠超過國家要求,不能保證飲用水安全。這種消毒副產物很難消除,即使飲用水經過高溫之后也不能破壞副產物的穩定性,最終被人體吸收,危害人們的身體健康。(2)飲用水在消毒過程中,需要投入大量的混凝劑,將水中的物質進行沉降,以保證飲用水的清潔。但伴隨著混凝劑的投入量不斷增加,會逐漸生成大量的泥污,最終有可能因混凝劑投入過量而影響水的清潔程度。并且混凝劑還會對水的ph值造成影響,導致增加水處理所需要的資金投入。(3)雖然國際上積極開發各種消毒劑,以替換傳統的液氯消毒方法。但是新型消毒劑的消毒效果、持續滅菌效果和三鹵甲烷的產生量等方面還有很多需要解決的問題。新型消毒劑不僅應當有良好的消毒效果,還應當具有低投入高效率的特性。因此,國家應當加強消毒劑研發工作,產出既不生成消毒副產物又能較低消毒投入的新型消毒劑,徹底替換液氯在飲用水中的消毒地位,保證人們的健康。
      3 去除飲用水消毒副產物的方法
      通過對有機鹵代物的危害研究,人們越來越認識到飲用水對健康的重要性。因此,凈水廠應當積極開發水資源消毒技術,降低有機鹵代物在飲用水中的含量,讓水資源真正變成人類生存的源泉,而不是危害人類身體的慢性毒藥。
      (1)凈水廠選擇優質的水源,從根本上減少有機物含量伴隨著我國人口的不斷增多,城市范圍的逐漸擴大,天然水源遭到了嚴重的污染。凈水廠的水源大多來自于水庫,這些水中有機物的含量較多。并且很多工廠將污染物直接排入水中,這些污染物含有藻類植物生長所需要的磷等營養物質,促進了藻類的生長,最終直接影響了水質。因此國家應當加大環

    保護力度,杜絕水資源污染行為,將清潔的水資源作為飲用水的來源。(2)選擇更加安全的消毒方法和消毒劑:①活性炭吸附法。活性炭主要有粉末狀和顆粒狀兩種。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節交替時水質變差使時用。顆粒活性炭每次使用的前期投入相對較高,但是使用的過程中消費較低,因此被廣泛應用到飲用水徹底消毒過程中。粉末活性炭能夠高效地吸附水中的低分子有機物,而顆粒活性炭將物理化學和生物化學相結合對水體進行凈化,能夠將有機物和無機物分子同時消除,因此顆粒活性炭有更加良好的去除效果。因此,凈水廠應當廣泛應用該方法,從根本上消除水體中的污染物質,保證飲用水的質量。②clo2氧化法。clo2不僅能夠降解有機物,還有很好的消毒、殺菌等功能。并且它的作用環境不受ph值的影響,還能通過化學反應,徹底消除水中存在的鐵、錳、硫化物等有害物質。clo2最大的優點是同有害物質或者有機物反應之后基本上不會產生對人體有害的鹵代有機物。研究發現,液氯消毒會產生比clo2消毒更多的有毒物質,并且液氯消毒還有可能增大水中污染物的遺傳毒性,人們飲用后會對身體造成極大的危害。實踐證明,經clo2消毒的水中chcl3、ccl4的含量明顯比液氯消毒的水中含量低。因此,clo2可以代替液氯,成為新一代安全的化學飲用水消毒劑。③kmno4消毒。kmno4本身作為消毒劑存在醫學領域,但只能用來化學消毒,不能進行物理消毒。將顆粒狀活性炭同kmno4相結合而形成的處理技術,既能夠快速消毒,還充分減少了消毒所需要的資金投入。活性炭具有物理吸附功能,而kmno4則具有化學消毒功能,相結合產生的處理技術有效的去除水中的有機物,還能夠吸附鹵代有機物。保證飲用水的清潔性。kmno4具有很強的氧化功能,它能夠促進水中腐殖酸氧化過程,進而降低chcl3的生成量,保證飲用水的化學安全性。④紫外線消毒。紫外線的消毒殺菌功能已經得到人們的廣泛認同,并且將其應用到飲用水消毒。最新研究成果表明,紫外線不僅能夠消毒殺菌,還能消除o3、減少有機物、去除水中的氯。水的投射能力對紫外線光的消毒效果有很大的影響,并且水中的懸浮物、有機物和水分子還能夠吸收照射進來的紫外光。因此,紫外線消毒必須應用在水中懸浮物含量相對較低的環境中,有很大的局限性。⑤o3消毒。o3有很高的氧化性,并且不會產生三鹵甲烷等有毒的副產物。o3的消毒與氧化效果都比液氯要高,還能夠將難以生物降解的有機物分解為可降解的類型,進而降低水中有機物的含量。現在將臭氧應用到飲用水消毒過程中,以控制三鹵甲烷以及其他有毒副產物的生成。但是o3在水中很容易分解為o2,很不穩定,只能現場制備,從而限制了o3的使用范圍。(3)去除已生成的消毒副產物的方法:①活性炭和活性炭纖維技術。活性炭(ac)是一種良好的水處理劑, 它能有效地去除水中非極性或憎水性有機物,因此得到廣泛的應用。而活性碳纖維(acf)是近年來發展的一種新型吸附材料,與ac相比,具有更豐富的微孔結構、更大的比表面積和吸附能力,更適合飲用水的深度處理工藝。②吹脫法。吹脫是利用水中溶解化合物的實際濃度與平衡濃度之間的差異,將揮發性組分不斷由液相擴散到氣相中,達到去除揮發性有機物的目的。吹脫法具有費用低、操作簡單的優點,但對難揮發的有機物去除效果差。能揮發去除的有機物有:ccl4、ch2cl2、苯、氯苯、thms等。去除效果與接觸時間、氣液比、溫度、蒸汽壓有關。在飲用水深度處理中吹脫法費用是采用活性炭達到同樣去除效果所需運行費用的1/4~1/2。因此,美國環境保護協會(usapa)指定其為去除揮發性有機物最可行的技術。③膜分離技術。膜分離技術兼有分離、濃縮、純化和精制的功能,加之近年反滲透和納濾在飲用水處理中呈現強勁的發展趨勢,對有機物和微生物的去除起到了重要的作用。膜分離技術被廣泛應用在飲用水消毒副產物的去除。(4)國家應增強飲用水監管工作,為其制定嚴格的標準。我國飲用水中消毒副產物的含量較高,因此,國家應當結合國際衛生組織對于飲用水消毒副產物的含量標準,結合國內飲用水現狀,制定出嚴格的飲用水生產標準,進而對凈水企業做到工作監督,保證飲用水中消毒副產物的含量達到國際標準,進而保障人們的身體健康。
      總的來說,從當前形勢來看,飲用水中消毒副產物的去除已經得到了國際

    的廣泛關注,凈水廠應當產用先進的消毒技術,如活性炭吸附、臭氧、高錳酸鉀消毒、紫外線光照射等,以減少水中消毒副產物的含量。國家也應當提升飲用水標準,做好環境保護工作,從根本上對飲用水進行監管,降低水中有機物的含量,最終保證飲用水的清潔性,保障人們的健康。
      參考文獻:
      [1]姜明基.城市給水系統中消毒副產物的生成特性及控制技術研究[d].吉林建筑工程學院,2012年.
      [2]錢洪智.不同飲用水源水氯化消毒副產物的特征與風險評價[d].浙江大學,2013年.
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  •  更新時間:2014-08-31 10:47:37  作者:佚名 [標簽: 飲用水 消毒 副產物 ]
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