生活飲用水高余氯強(qiáng)化消毒試驗(yàn)研究

林顯增， 張韻瑜， 梁翡玨， 肖 丹， 黃樺濤， 張偉杰， 徐廷國(guó)

(佛山市禪城區(qū)供水有限公司，廣東 佛山 528000)

2020年初，新型冠狀病毒(COVID-19)引發(fā)的肺炎疫情給廣大人民群眾的生命健康帶來了巨大的威脅。有研究表明，該病毒可能通過人的腸道排出并經(jīng)污水進(jìn)入水體，存在糞-口途徑傳播的可能性。生態(tài)環(huán)境部也提出各城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施等要切實(shí)加強(qiáng)消毒工作，確保出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。對(duì)于水廠，特別是水處理流程最后一個(gè)環(huán)節(jié)的消毒工藝來說，在防疫背景下的應(yīng)對(duì)和強(qiáng)化措施顯得尤為重要。為此，筆者針對(duì)在防疫或其他需要加大余氯的情況下的生活飲用水消毒工藝強(qiáng)化，開展了相關(guān)試驗(yàn)研究，考察不同消毒劑的消毒效果及其對(duì)水質(zhì)的影響。

1 消毒工藝及余氯控制概況

生活飲用水須進(jìn)行消毒［1］。水處理工藝中消毒一般分為前消毒(預(yù)氧化)、后消毒、補(bǔ)加消毒等，主要針對(duì)后消毒進(jìn)行論述。目前常見的消毒劑有氯、氯胺、次氯酸鈉、二氧化氯、臭氧等。通常是在清水池前投加消毒劑，使消毒劑與水在清水池中充分接觸，然后經(jīng)過送水泵站加壓，在出廠管上取樣檢測(cè)出廠水余氯，在管網(wǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)取樣檢測(cè)末梢水余氯。出廠水余氯控制值的大小與消毒劑投加量、濾后水水質(zhì)、接觸時(shí)間、管網(wǎng)長(zhǎng)度、流動(dòng)性、末梢余氯控制值等因素有關(guān)。以出廠水余氯指導(dǎo)消毒劑投加會(huì)存在一定的滯后性，指導(dǎo)范圍［2］如表1所示。

表1 消毒工藝指導(dǎo)參數(shù)Tab.1 Guidance parameters of disinfection

在特殊時(shí)期若需要強(qiáng)化消毒工藝，可通過在確保接觸時(shí)間的前提下加大消毒劑投加量，提高末梢水的余氯值，以達(dá)到更好的消毒殺菌目的。

2 試驗(yàn)裝置與材料

2.1 試驗(yàn)裝置

采用1個(gè)2.6 m3的池體，接入剛過濾的濾后水，在池內(nèi)投加相應(yīng)的消毒劑并滿足設(shè)定的接觸時(shí)間后，通過加壓泵輸送至一段DN15管道。該管道為鍍鋅鋼管(穿樓板部分為鋁塑管)，總長(zhǎng)度約為50 m，高度約為5 m，使用時(shí)間約為3～5 a。試驗(yàn)期間關(guān)閉該管道平時(shí)的自來水進(jìn)水閥門，通過管道末端的水龍頭進(jìn)行取樣。

2.2 測(cè)定方法

游離余氯:HACH Pocket Colorrimeter 2比色計(jì);總氯和二氧化氯:HACH DR900便攜式多參數(shù)比色計(jì);濁度:HACH 2100N濁度計(jì);氨氮:分光光度法;CODMn:滴定法;pH:pH計(jì)。

2.3 試驗(yàn)材料

氯胺:采用水廠使用的液氯和液氨，通過加氯機(jī)和加氨機(jī)配合水射器負(fù)壓投加，先氯后氨，氯氨比為3.5～4 ∶1。

次氯酸鈉:分析純，有效氯成分為7.5%，新購(gòu)，不稀釋直接投加。

二氧化氯:采用水廠高純型二氧化氯發(fā)生器現(xiàn)場(chǎng)制備的二氧化氯氣體溶液，純度在95%以上，濃度約為15～17 mg/L，現(xiàn)制現(xiàn)用，不稀釋直接投加;由于理論上二氧化氯的氧化性是氯的2.6倍，因此取有效氯投加量的40%折算作為二氧化氯的投加量。

試驗(yàn)原水取自南方地區(qū)地表水經(jīng)過折板反應(yīng)—平流沉淀—砂濾常規(guī)流程處理的濾后水，無投加前氯，水質(zhì)穩(wěn)定。試驗(yàn)期間溫度為15～22℃。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 消毒效果

投加3種消毒劑并接觸相應(yīng)時(shí)間(氯胺2 h、次氯酸鈉和二氧化氯30 min)后，連續(xù)取樣檢測(cè)余氯(二氧化氯檢測(cè)余二氧化氯)。由圖1可知，3種消毒劑的余氯(余二氧化氯)均有不同程度的降低，隨后趨于穩(wěn)定。分析認(rèn)為降低是由于消毒劑與水反應(yīng)以及揮發(fā)分解導(dǎo)致，屬正常損耗。

對(duì)菌落總數(shù)、大腸菌群等的檢測(cè)結(jié)果表明，3種消毒劑在余氯較高且接觸時(shí)間充足的情況下，取得很好的消毒效果，全部符合標(biāo)準(zhǔn)對(duì)微生物指標(biāo)的要求［2］。

圖1 投加不同消毒劑后的余氯Fig.1 Concentration of residual chlorine after dosing different disinfectants

3.2 常規(guī)指標(biāo)

3.2.1 濁度

由圖2可見，由于總體投加量較小，且原料純度較高、無雜質(zhì)，消毒劑的投加量和種類對(duì)濁度的影響較小。但觀察到投加次氯酸鈉后水中的細(xì)小氣泡會(huì)增多，靜置數(shù)秒后消除。

圖2 投加不同消毒劑后濁度的變化Fig.2 Change of turbidity after dosing different disinfectants

3.2.2 pH

消毒劑投加前后pH值的變化不大，且不同消毒劑之間pH值的差異不明顯，但投加次氯酸鈉后pH值有略微升高的趨勢(shì)，如圖3所示。

圖3 投加不同消毒劑后pH的變化Fig.3 Chang of pH after dosing different disinfectants

3.2.3 氨氮

由于投加了氨氣，氯胺消毒后氨氮略有升高，見圖4。

圖4 投加不同消毒劑后氨氮的變化Fig.4 Change of ammonia nitrogen after dosing different disinfectants

3.2.4 CODMn

采用3種消毒劑消毒后的CODMn總體相差不大，如圖5所示。

圖5 投加不同消毒劑后CODMn的變化Fig.5 Chang of CODMnafter dosing different disinfectants

3.3 嗅味分析

臭和味也是常規(guī)理化指標(biāo)之一，試驗(yàn)中特指水中消毒劑的嗅味。由于消毒引起的自來水嗅味是用戶密切關(guān)注的問題，也直接影響嗅覺和口感［3］，需對(duì)其進(jìn)行重點(diǎn)分析。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，在水中余氯為0.8～0.9 mg/L或余二氧化氯在0.4 mg/L左右的條件下，不同種類消毒劑所產(chǎn)生的嗅味強(qiáng)度:次氯酸鈉＞二氧化氯＞氯胺。因此，臨時(shí)更換消毒劑可能會(huì)造成用戶對(duì)嗅味的不適應(yīng)甚至引發(fā)投訴。例如2018年F市一座長(zhǎng)期采用氯胺消毒的水廠就發(fā)生過因停止投加氨氣，改為純氯消毒引起嗅味輕微變化，導(dǎo)致用戶懷疑自來水有異臭味的投訴事件。

表2 水中不同消毒劑的嗅味Tab.2 Smell of different disinfectants in water

3.4 成本分析

對(duì)3種消毒劑進(jìn)行成本計(jì)算，其中氯胺單價(jià)以氯、氨折算，成本為兩者之和;次氯酸鈉為10%的成品次氯酸鈉;高純二氧化氯需分離殘液，殘液需處理并由具有相關(guān)資質(zhì)的單位處置。

由圖6可知，次氯酸鈉的藥劑成本約為氯胺的2倍;二氧化氯的成本最高，不計(jì)殘液費(fèi)用時(shí)約為氯胺的2.3倍，計(jì)入殘液費(fèi)用則為5～6倍。強(qiáng)化消毒時(shí)加大消毒劑的投加量后，藥劑費(fèi)用按比例增加。

圖6 藥劑成本對(duì)比Fig.6 Cost comparison of chemicals

4 結(jié)語(yǔ)

① 對(duì)生活飲用水進(jìn)行一定程度的強(qiáng)化消毒對(duì)水質(zhì)的影響不大，消毒效果理想。但應(yīng)關(guān)注嗅味的變化，注重用戶的感觀，切勿盲目提高投加量或臨時(shí)更換消毒劑。

② 對(duì)于消毒副產(chǎn)物風(fēng)險(xiǎn)較高的地區(qū)，應(yīng)謹(jǐn)慎控制消毒劑投加量，避免副產(chǎn)物超標(biāo)［3-4］。

③ 雖然強(qiáng)化消毒增加的成本較大，但為了打贏抗擊疫情這場(chǎng)硬仗，需要各地水司與供水管理部門承擔(dān)社會(huì)責(zé)任，加強(qiáng)消毒工作，切斷病毒介水傳播風(fēng)險(xiǎn)，保障供水安全。