江苏省沿海水利科学研究所 杨延春 王小寅
摘要：当今随着社会的不断发展，人们的生活水平也慢慢提高。人们逐步对摄入的食物质量、种类、水体的洁净度越来越在乎，所以我们必须实现对净水工艺中消毒副产物加以控制，本文主要对常规工艺对消毒副产物及前体物的去除进行探讨。
关键词：常规工艺 消毒副产物 前体物 去除
氯化消毒在控制人类水生疾病方面起到了十分重要的作用。但近二十年来。人们逐渐发现，氯作为消毒剂在杀死致病菌的同时却生成一些致癌的消毒副产物，主要是挥发性的三卤甲烷和难挥发性的卤乙酸。因此，如何减少和控制饮用水中消毒副产物的含量，成为国际给水界关注的热点，本文主要对常规工艺对消毒副产物及前体物的去除进行探讨。
一、消毒副产物（DBPs）的产生
1974年，（荷兰）Rook及（美国）Beller 对氯消毒产生的副产物进行了研究，发现氯在进行饮用水预氯化和消毒时与水中某些有机物如腐殖酸等发生氧化反应，同时发生亲电取代反应，产生易挥发和不易挥发的氯化有机物如THMs、氯酚等。20 世纪80 年代中期，人们又发现了另一类非挥发性的氯化消毒副产物HAAs，与低沸点THMs 相比，具有沸点高、不可吹脱、致癌风险大的特点。除此之外，目前发现源水中有2221种合成有机物。
二、消毒副产物（DBPs）的影响因素
影响饮用水DBPs 生成的因素较多，其中源水中有机前体物的种类和浓度是其生成的决定性因素。DBPs 的前体物主要是水体中的腐殖酸、富里酸和其它天然有机物，Black 等的研究发现饮用水中的THMs 浓度与原水中的总有机碳（TOC）相关,而腐殖酸是TOC的主要成分.潘金芳等对腐殖酸氯化过程中氯仿的生成进行了研究，提出当氯的浓度恒定时,氯仿的生成速度主要取决于腐殖酸浓度。一般地表水污染严重，污染种类多，生成的卤代烃的种类和浓度远远高于深层污染较轻的地下水。此外，加氯量、消毒程序、氯接触时间及源水的PH 值和水温均影响DBPs 的生成。在加氯范围内，加氯量越大，接触时间越长，DBPs 的生成量越多，饮用水的安全性越差"多次投加氯也可增加其生成；同时对源水过滤前加氯所生成的DBPs)远高于过滤后加氯所生成的DBPs。
三、消毒副产物（DBPs）的控制技术
1、卤代消毒副产物前体物的去除技术
原水中的有机物对消毒副产物的产生起着重要作用，目前去除消毒副产物前体物的技术有强化混凝、活性炭吸附、膜过滤、化学氧化法和生物预处理。
强化混凝法是指在常规处理工艺流程中加入超量混凝剂，改善混凝剂匹配和优化混凝工艺条件等方法，提高混凝沉淀对有机物的去除效率。常用的混凝剂有A12(S04)3，FeCl3、PFS(聚合硫酸铁)、PAC(聚合铝)等。Kimberly BelaysAjyl 在实验中发现，用强化混凝代替常规混凝，TOC的平均去除率从27％提高到38％，紫外吸光值(uv254)的去除率从49％提高到62％，并且强化混凝，对芳香族化合物有更高的去除率。
活性炭表面结构多孔，比表面积巨大能有效地吸附水中的有机物并具有选择性，是一种良好的水处理剂。研究表明，活性炭吸附对烷烃类有机物的去除效率最高，其次是苯类、硝基苯类、多环芳烃类和卤代烃类，对酮类、醇类和酚类等极性有机物的去除效率相对较低。路易斯安那州新奥尔良的一项研究发现：在常规处理中，当活性炭质量浓度为500mg／L时，三卤甲烷前体物的去除率达90％。
化学氧化法是利用氧化势能较高的氧化N(Pn KMn04、03、H202)等，或光子与氧化剂、催化剂作用(UV-03、UV-H202、UV-Ti02)及氧化剂之间相互作用产生的强氧化性的自由基作用，达到氧化分解有机物的目的。高锰酸钟对水中有机物起到了破坏、分解作用，对水中胶体颗粒具有助凝作用。研究表明，高锰酸钾既可杀菌消毒，明显去除有机物，还可减少滤后水的三氯甲烷生成量。
生物预处理方法是在常规物理化学处理工艺前增设生物处理装置，借助装置中富集的微生物群体的新陈代谢，改变水中有机物的化学结构，减少水中THMs 前体物的量，从而限制THMs的生成。Ames 试验表明，生物预处理能降低水源水的致突变活性，说明生物预处理对水中致突变物有一定的去除作用。
2、已生成的消毒副产物的去除技术
根据已生成消毒副产物的特性，用物理化学方法将它们从饮用水中去除，也是控制消毒副产物的方法之一，目前，研究较多的方法有曝气法、活性炭吸附法、膜分离和紫外光降解。
曝气法包括摇动法、吹洗法、跌水法和煮沸法等。曝气法主要是利用水中溶解化合物的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。因此，曝气法主要用于去除水中具有挥发性的三卤甲烷类消毒副产物。叶必雄等人在研究中也发现煮沸法对三卤甲烷的去除率较高，可达75．99％，但对卤乙酸的去除率相对较低，仅为28．63％。
活性炭表面结构多孔，比表面积巨大，具有较强的物理吸附能力，表现出了对消毒副产物尤其是卤代乙酸较强的吸附性能，被认为是控制已经形成的卤乙酸的最佳工艺。叶必雄等人的研究表明，活性炭吸附对卤代乙酸的去率较高，可达67．48％，但对三卤甲烷的去除率相对较低，仅为24．82％。
膜分离技术应用于水处理开始于上世纪80 年代后期，是深度处理的一种高级手段，主要包括纳滤(NF)、反渗透(RO)、超滤(UF)、和微滤(MF)四种。近年来反渗透和纳滤在饮用水消毒副产物处理中呈现快速而强劲的发展趋势。纳滤技术被认为是去除己生成的卤代乙酸最为有效的方法之一。叶必雄等人研究了反渗透工艺对消毒副产物的去除性能，研究表明反渗透对三卤甲烷的去除率达82．16％，而卤代乙酸的去除率则可达100％。
紫外光降解主要是依靠被降解物质吸收光子激发的能量，从低能量的基态跃迁到高能量的激发态，从而发生化学变化以致被最终降解去除。伍海辉等人采用紫外光／过氧化氢工艺降解卤乙酸，在紫外光强为10489W／em2、过氧化氢投加量为70mg／L时，反应3h后该工艺对二氯乙酸的去除率达84.58％，对三氯乙酸去除率为42.27％。
总之，饮用水进行氯化消毒过程中，控制消毒副产物的途径有两种：一是从源头上去除消毒副产物前体物，二是从末端去除已经生成的消毒副产物。但是，每种处理技术单独使用时都有其局限性，若将其联合起来使用，则可充分发挥单一技术优势，扬长避短，提高消毒副产物前体物的处理效果。