岳 舜 琳
上海市自來水公司 摘要 目前，我國絕大部分水廠均采用氯消毒。據(jù)全國390個水司的管網(wǎng)水水質(zhì)資料統(tǒng)計，綜合合格率、細菌總數(shù)合格率、大腸桿菌合格率、余氯合格率和濁度合格率分別平均為96.9%、97.9%、78.0%、93.4%和97.5%，其中最高達100%，最低僅8.4%～9.0%，相差十分懸殊。而其中12個大城市水司的管網(wǎng)水質(zhì)合格率較高，均達到了國際和世界衛(wèi)生組織規(guī)定的水質(zhì)標準。產(chǎn)生這些現(xiàn)象的因素雖較復(fù)雜，但作者認為主要是各水司生產(chǎn)管理水平不一，特別是某些中、小水司目前管理水平較差所至。今后應(yīng)著重于生產(chǎn)管理水平的提高，并加強水源保護、改進凈水工藝及更換消毒藥劑等加以解決。
氯化消毒自1908年問世以來，為殺滅水中微生物，防止疾病的傳染，發(fā)揮了重大的作用。自70年代開始，氯仿等氯化消毒副產(chǎn)物相繼在自來水中被檢出，氯化消毒工藝的地位開始受到挑戰(zhàn)。我國國家標準(GB 5749-85)《生活飲用水衛(wèi)生標準》已將氯仿和四氯化碳訂為試行指標，其限值分別為60μg/L和3μg/L。 一、我國給水氯化消毒現(xiàn)狀 1. 全國390個城市自來水的水質(zhì)合格率
我國絕大多數(shù)水廠采用混和反應(yīng)、沉淀、過濾和加氯消毒常規(guī)工藝。根據(jù)1989年中國城鎮(zhèn)供水統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)，對全國390多個自來水公司的管網(wǎng)水水質(zhì)檢驗合格率的計算結(jié)果列于表1。并列出了東北、華北、西北、西南、中南、華東六個地區(qū)12個大城市的管網(wǎng)水合格率。
從表1可知，由于發(fā)展不平衡，水處理工藝管理水平不一，390個水司的水質(zhì)合格率相差懸殊；但12個大城市則除濁度最低合格率為92.4%外，其余最低合格率都在98%以上，反映了12個大城市的管網(wǎng)水水質(zhì)是較好的，而合格率低的城市多為小城市。
2. 12城市與氯消毒有關(guān)的水質(zhì)指標水平
為進一步研究12城市的氯化消毒狀況，表2列出了有關(guān)水質(zhì)指標。表2平均值反映的水質(zhì)數(shù)據(jù)均符合國標(GB 5749-85)的限值，而且CHCI3及CCI4的含量也符合世界衛(wèi)生組織水質(zhì)準則30μg/L和3μg/L的要求。若將這些水廠的水質(zhì)指標最高值加以考察。若將這些水廠的水質(zhì)指標最高值加以考察，加氯量達8.67mg/L，余氯達5.5mg/L；細菌總數(shù)多至不可計算，大腸桿菌高達30個/L，CHCI3高達111μg/L，CCI4高達5.7μg/L，我們不能認為是滿意的，說明在氯化消毒工藝方面需要研究和改進。表3列出了加氯量最高的一家公司的氯仿和四氯化碳合格率統(tǒng)計。 1989年管網(wǎng)水合格率（％） 表1 統(tǒng) 計
水司數(shù) | 項 目 | 綜 合
合格率
（％） | 細菌總數(shù)
合格率
（％） | 大腸桿菌群合格率
(%) | 余 氯
合格率
（％） | 濁 度
合格率
（％） | | 390家公司 | 最高
最低
平均 | 100
9.0
96.9 | 100
25.0
97.87 | 100
8.42
77.95 | 100
22.6
93.36 | 100
61
97.46 | | 12個大城市 | 最高
最低
平均 | 99.94
98.45
99.38 | 100
99.30
99.83 | 100
98.51
99.88 | 100
98.93
99.75 | 99.93
92.40
98.65 | 注：綜合合格率是26個水質(zhì)項目的合格率，即國標（GB5749-85）35個項目中扣除5只有機物、2只放射性及銀、硒9個項目。
由于改進了前加氯的工藝管理，出廠水CHCI3及CCI4濃度降低，合格率升高。 二、消毒副產(chǎn)物DBPs的研究 12城市水質(zhì)統(tǒng)計 表2 | 年 | 水廠 | 出 廠 水 | 水廠 | 管 網(wǎng) 水 | | 加氯量(mg/L) | 余氯(mg/L) | 細菌總數(shù)(個/mL) | 大腸桿菌(個/L) | CHCI3C (μg/L) | CI4 (μg/L) | 余氯(mg/L) | 細菌總數(shù)(個/mL) | 大腸桿菌(個/L) | | 1989 | 預(yù)加氯6水廠 | 最大
最小
平均 | 8.11
0.74
3.52 | 5.0
0.02
1.20 | 不可計
0
4.76 | 25
<3
<3 | 111
0.54
28 | 2.6
0
1.5 | 預(yù)加氯4水廠 | 2.5
0
0.83 | 76
0
6.0 | >150
<3
<3 | | 后加氯2水廠 | 最大
最小
平均 | 1.91
1.38
1.64 | 1.20
0.50
0.70 | 53
0
2.5 | 3
<3
<3 | 10
3.3
6.6 | 1
0.3
0.66 | 后加氯9水廠 | 1.2
0
0.34 | 400
0
5.1 | 230
<3
<3 | | 深井水5 水廠 | 最大
最小
平均 | 1.80
0.70
1.02 | 0.70
0.05
0.43 | 26
0
0 | <3
<3
<3 | 18.9
0
6.7 | 2.50
0
0.59 | 井水 | － | － | － | | 1990 | 預(yù)加氯8水廠 | 最大
最小
平均 | 8.76
0.68
3.26 | 5.2
0.20
1.15 | 不可計
0
3.82 | 30
<3
<3 | 64
0
15.7 | 5.7
0
0.57 | 預(yù)加氯7 水廠 | 2.0
0
0.68 | 180
0
3.0 | 6
<3
<3 | | 后加氯9水廠 | 最大
最小
平均 | 3.5
1.2
1.75 | 2.0
0
0.48 | 700
0
4.3 | 38
<3
<3 | 9.6
0
5.0 | 0.60
0
0.15 | 后加氯9水廠 | 1.20
0
0.36 | 300
0
5.2 | 24
<3
<3 | | 深井水5 水廠 | 最大
最小
平均 | 1.80
0.70
1.02 | 0.70
0.10
0.41 | 26
0
0 | 0
0
0 | 14.0
0
4.4 | 0.30
0
0.17 | 井水 | － | － | － | | 1991 | 預(yù)加氯8水廠 | 最大
最小
平均 | 7.69
0.74
3.28 | 5.5
0.08
1.14 | 不可計
4 | 6
<3
<3 | 72.4
0
18.2 | 4.0
0
1.15 | 預(yù)加氯7水廠 | 2.0
0
0.71 | 350
0
5.0 | 12
<3
<3 | | 后加氯9水廠 | 最大
最小
平均 | 4.3
0.90
1.75 | 3.0
0
0.83 | 150
0
3.7 | 18
<3
<3 | 97.5
0
17.6 | 4.3
0.60
0.62 | 后加氯9水廠 | 1.50
0
0.27 | 1600
0
2.9 | 18
<3
<3 | | 深井水5 水廠 | 最大
最小
平均 | 1.80
0
1.02 | 1.00
0.10
0.41 | 32
0
0.2 | 0
0
0 | 17.8
0
5.6 | 2.60
0
0.48 | 井水 | － | － | － | 國外的資料說明氯化消毒副產(chǎn)物除三鹵甲烷TTHM外，還有鹵代丙烯腈(ANs)、鹵代酮(HKs)、鹵代醋酸(HAAs)、三氯硝基甲烷(CHP)、水合三氯乙醛(CH)、氯化氰(CNCI)、2，4，6-三氯酚、甲醛、乙醛等。國內(nèi)研究成果較少，1989年清華大學(xué)在加氯的水中發(fā)現(xiàn)兩種強致突變物MX (3-氯-4（二氯甲基）-5-羥基-2(5H)-呋喃酮)和E-MX(E-2-氯-3-（二氯甲基）-4-氯-丁二烯酸)濃度達到了3～104g/L。 某自來水公司CHCI3及CCI4合格率 表3 | 年 | 1989 | 1990 | 1991 | | 加氯量(mg/L) | 8.11 | 8.67 | 7.69 | CHCI3
CCI4 | 87.5
65 | 95.0
72.5 | 97.67
100 |
1990～1991年，作者與其他合作者采用氣相色譜和色質(zhì)聯(lián)機對某水廠的原水及自來水進行了4次測定研究，經(jīng)加氯后，水中增加了氯化消毒副產(chǎn)物22種（列于表4）。加氯后的自來水Ames致突變試驗證明，回變菌落數(shù)較源水增加，即致突變性增強。根據(jù)美國國家癌病研究所研究結(jié)果(NCI)對獲得的22種DBPs致癌性和致突變性的分類列于表4。
檢出氯化消毒副產(chǎn)物的濃度及毒理試驗 表4 | DBPs | 濃度范圍(μg/L) | 致癌試驗 | Ames致突變試驗 | 二氯甲烷·
氯仿·*
1,1-二氯乙烷
1,2-二氯乙烷
四氯化碳·*
一溴二氯甲烷
二溴一氯甲烷
1,1-二氯丙烷
1,2-二氯丙烷*
溴仿·*
六氯乙烷
四氯乙烯
一溴三環(huán)(4,3,1,1)十一烷
1-氯2,3-二氯-1H-茚
1,氯-2-硝基苯*
1,2-二氯苯·*
1,3-二氯苯*
1,4-二氯苯·*
1,2,4-三氯苯
氯苯·
1,2,4,5-四氯苯·
六氯苯·* | 0～1.1
1.3～73.3
0～1.3
0～1.4
0～3.2
0～13.6
0～6.6
定性
0～0.3
定性
定性
定性
定性
定性
定性
0.52～23.22
0.19～2.57
0.20
0.36～22.54
0.03～0.17
| 大鼠、小鼠致癌
大鼠、小鼠致癌
大鼠、小鼠、倉鼠致癌
小鼠可疑致癌
小鼠可疑致癌
小鼠可疑致癌
小鼠、倉鼠致癌
| 陽性TA98+s9
TA100+s9
陽性TA100
陽性TA100
陽性TA100
陽性TA100+s9
TA1535
陽性TA100
TA1535
| ［注］注有“·”的為列入我國“水中優(yōu)先控制污染物黑名單”的有機物；注有“*”的為列入美國“優(yōu)先控制污染物名單”的有機物。
由此可見飲用水氯化消毒給飲用者帶來一定的致病風(fēng)險。 三、存在的問題及解決決策 前述資料說明我國城市給水的氯化消毒尚存在一定問題，現(xiàn)就這些問題及其解決對策，一并闡述如下：
1.為數(shù)不多的小城市管網(wǎng)水的水質(zhì)合格率低。
為數(shù)不多的水質(zhì)合格率低的城市，大多數(shù)為小城市。主要是生產(chǎn)管理上的問題，26項綜合指標、細菌總數(shù)、大腸桿菌群、余氯、濁度等合格率低的現(xiàn)象，在這些小城市中往往會同時發(fā)生。余氯及濁度的合格率低，自然會造成細菌總數(shù)及大腸桿菌群的合格率低。解決的對策主要是加強廠內(nèi)生產(chǎn)管理，嚴格控制各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的水質(zhì)，降低出廠水濁度，適當提高加氯量以提高余氯，或采用氯胺消毒。據(jù)了解這一方面的工作已引起了他們的注意，并在努力改善之中。
2.自來水中氯仿和四氯化碳含量有時超標，以及個別水司自來水中氯化消毒副產(chǎn)物品種較多，其中一部分有致病風(fēng)險。
這問題是當前世界范圍所關(guān)注的問題，研究報告越多。解決對策不外是加強水源保護，以改進水源水質(zhì)，改進凈水工藝及更換消毒藥劑。
(1)加強水源保護以改進水源水質(zhì)
水源污染，特別是有機物污染，增加了產(chǎn)生氯化消毒副產(chǎn)品的前體，在水處理過程中既增加了氯的消毒量，又增加三鹵甲烷及其他氯化消毒副產(chǎn)品的數(shù)量。因此加強水源保護，改進水源水質(zhì)是降低氯化副產(chǎn)物的根本措施。
(2)改進凈水工藝
①采用生物氧化、活性炭吸附及化學(xué)氧化等水質(zhì)深度處理工藝，降低水中有機污染物是行之有效的方法。作者與他人合作[1]，曾進行過一系列水質(zhì)深度處理的研究，使出水氯仿和四氯化碳含量降低，而且使Ames致突變陽性原水轉(zhuǎn)變?yōu)殛幮运Ｆ渌芯繄髮?dǎo)也很多，不一一列出。
②當前不少城市采用二次加氯——前加氯和后加氯，也有采用折點加氯。這些工藝會導(dǎo)致氯仿和四氯化碳含量增高。糜曄新等人[2]，以黃浦江水為原水，對常規(guī)水處理工藝中去除有機物及降低三氯甲烷等問題進行了研究，認為在絮凝過程中，合理的pH值，提高混凝劑加注量，有利于有機物的去除。在水廠常規(guī)生產(chǎn)流程——混凝、沉淀、過濾等各工序中，應(yīng)將加氯消毒工序盡量向后移，將有助于氯仿等含量的降低，研究證明折點加氯將會使氯仿等副產(chǎn)物增加。
(3)更換消毒藥劑
E.Marco Aiefa等人以密西西比河水為原水研究的結(jié)果證明[3]，處理后水中的TOX、THMs及氣相色譜ECD峰圖的峰數(shù)及濃度水平隨下列藥劑的次序而減少：
氯>氯胺>二氧化氯>臭氧
作者的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)加臭氧氧化的水[1]，再加氯消毒會使氣相色譜——ECD峰數(shù)及濃度水平上升，Ames致突變活性較原水為增加。因此合理選用消毒藥劑，至關(guān)重要。
參考文獻 [1]岳舜琳等，“生物氧化處理黃浦江原水的研究”，《上海環(huán)境科學(xué)》，第6期1990年。
[2]糜曄新等，“在常規(guī)凈水工藝中去除有機物及降低三氯甲烷的試驗”，《上海城鎮(zhèn)供水》，第3期1989年。
[3]E.Marco.Aiefa.et al,“A Review of Chlorine Dioxide in Drinking Water Treatment”JAWWA 78:62 June 1986.
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