浅析如何预防和控制自来水中三氯乙醛的生成

张 圆 蚁焕钿 华 勃

(佛山市水业集团有限公司水质监测中心 广东 佛山 528000)



浅析如何预防和控制自来水中三氯乙醛的生成

张 圆 蚁焕钿 华 勃

(佛山市水业集团有限公司水质监测中心 广东 佛山 528000)

本文主要采集北江水源水作为研究对象，通过控制投氯量，调节PH值，改变絮凝剂的量来分析如何预防和控制水厂三氯乙醛产生的风险；在一系列的试验中我们发现，影响三氯乙醛产生的因素很多，包括气候变化，水质突变，消毒方式不同等；三氯乙醛的产生季节性很强，在夏秋温度较高时，三氯乙醛的生成量有升高趋势；当水质突变，原水中混入大量含有腐蚀酸的有机物也会加大三氯乙醛生成的风险；在不同的PH值范围内三氯乙醛的产生量也不同；因此，要想预防和控制三氯乙醛的生成，在气候条件，水质情况不可控的情况下，可以考虑调节PH，增强絮凝效果，控制投氯量等方式。

三氯乙醛；投氯量；液氯；PH值；聚合氯化铝

一、前言

目前，大多数水厂都会通过加氯来消毒，保证自来水的安全达标；但通过加氯消毒会与天然水体中的有机物反应生成氯化产物；三氯乙醛是危害较大的一种，我国现行的生活饮用水标准GB/T5749-2006中明确规定了三氯乙醛的限量≤10ug/L，三氯乙醛本身不存在于水体中，三氯乙醛是因为天然水体中含有大量的腐蚀酸有机物，在加氯后发生氯化反应产生的。

本文主要通过烧杯混凝实验来浅析如何去预防和控制三氯乙醛的生成。

二、实验参数设置与器材

(一)实验参数设置

根据水厂实际生产工艺参数和多次的模拟试验，整个系列烧杯混凝试验均采用如下参数设置。

表(1) 烧杯混凝试验运行程序

(二)实验仪器

安捷伦气质联机六联搅拌机(ZR4-6)TOC测定仪WTW便携式PH计HACH手提式余氯计高浓度氯水(液氯与水结合处水射器取样)聚合氯化铝(6%)氢氧化钠盐酸

三、实验结果分析与讨论：

整个实验围绕如何有效预防和控制三氯乙醛的产生，分析了各种因素对三氯乙醛生成的影响；

我们通过对某水厂出厂水和管网水进行了为期6个月的监测，数据如下：

表(2) 某水厂出厂水，管网水中三氯乙醛含量半年内变化

图(1)某水厂出厂水，管网水中三氯乙醛含量半年内变化曲线

从图表中可以发现，在1，2份时，出厂水和管网水的三氯乙醛比较低，随着气温的升高，三氯乙醛的在后面几个月都升高，在3月份之后进入雨季，大量沉积的腐蚀酸被冲刷进入水体，这个季节又逢藻类繁殖时候，很多水厂为杀藻都进行了前氯投加，这时三氯乙醛前驱物与氯容易发生反应产生三氯乙醛；到了5,6月份，温度较高时比较容易产生三氯乙醛。在水质状况，气候条件不可控制的情况下，我们重点对影响三氯乙醛产生的其它因素进行了静态实验。

(一)各种因素对三氯乙醛产生的浅析：

1.加氯量的变化对三氯乙醛产生的影响

取北江原水(耗氧量：1.60mg/l，TOC：2.17mg/l，PH：7.64，水温：28.5℃

加入1L的洁净烧杯中，置于ZR4—6型六联搅拌机上进行烧杯试验：投加同量的混凝剂，改变液氯的投加量；根据表(1)实验设置参数运行，取上清液测定三氯乙醛；剩余水样放置12h后测定剩余余氯量和三氯乙醛；

表(3) 加氯量变化与三氯乙醛生成量关系

图(2)加氯量变化与三氯乙醛生成量曲线图

许多研究表明，投氯量的多少对三氯乙醛的生成具有显著影响，本试验按照目前水厂的投氯量进行模拟，投加0.15-0.90mg/l范围内的氯水按表(1)实验设置参数运行后测定三氯乙醛的生成量。从图表可知，随着投氯量的加大，三氯乙醛的生成量也快速增加，从<0.0001增加到0.0036mg/l，在投氯量提高到0.4mg/l后，三氯乙醛的生成量增加快速；水样在放置12h后测定三氯乙醛浓度，结果表明，只要水中存在余氯，就仍有三氯乙醛存在风险；可见，在水厂的生产中要最大限度的减少三氯乙醛的生成，不仅要控制氯的投加量，而且要控制水在清水池和管道的停留时间。

2.改变PH值对三氯乙醛产生的影响

取北江原水加入1L的洁净烧杯中，先用氢氧化钠或盐酸将各个烧杯中水样调成碱性或酸性，置于ZR4—6型六联搅拌机上进行烧杯试验：投加同量的混凝剂，投加相同量的液氯；根据表(1)

实验设置参数运行，取上清液测定三氯乙醛；

表(4) PH值变化与三氯乙醛生成量关系

图(3)PH值变化与三氯乙醛生成量曲线图

此试验取用北江源水(耗氧量：1.60mg/l，TOC：2.17mg/l，PH：7.64，水温：28.6℃)设定五个不同PH值范围，PH值从6.0增到7.5，三氯乙醛生成量从0.0007mg/l增加到0.0021mg/l，但随着PH值继续增加，在PH值8.5时，三氯乙醛浓度降到0.0009，到PH值为9.0时，已基本检测不到三氯乙醛，可见，PH在中性区间有利于三氯乙醛的形成。

3.强化混凝效果对三氯乙醛产生的影响

混凝是饮用水处理工艺中非常重要的环节，加大混凝剂投加量能去除某些前提有机物；通过增加聚合氯化铝的投加量，达到去除三氯乙醛前驱物的目的。

取北江原水(耗氧量：3.02mg/l,PH：7.32，水温:28℃)加入1L的洁净烧杯中，分别往烧杯中加入不同量的聚合氯化铝(6%)，置于ZR4—6型六联搅拌机上进行烧杯试验，水样的PH值一致，投加相同量的液氯；根据表(1)实验设置参数运行，取上清液测定三氯乙醛；

表(5) 增加絮凝剂的量与三氯乙醛生成量关系

图(4)增加絮凝剂的量与三氯乙醛生成量曲线图

混凝剂是用于水处理过程和固液分离中，使溶液中的悬浮物颗粒、胶体或者溶质产生絮状沉淀的物质,用以提高微细物质的沉降和过滤效果。目前，大部分水厂采用是的投加聚合氯化铝作为混凝剂，这个试验中我们也选择比较适合北江水源水质的聚合氯化铝作为混凝剂。

试验中发现通过加大聚合氯化铝的投加，降低了耗氧量，有效的去除了一部分三氯乙醛前驱物，从而使加氯后产生的三氯乙醛降低；控制相同的投氯量，随着聚合氯化铝投加量的增加，三氯乙醛产生量明显下降。

(二)三氯乙醛预防控制手段选择

综上实验发现：水中三氯乙醛的生成是受多方面因素影响的，其中水质变化，气候变化是人为不可控的，因此在水厂中必须加强对水质的密切检测，通常要对高锰酸盐指数，氨氮，总氮等指标高频率检测，一旦发现水质异常才能及时采取措施；

由于水厂供应的水在管网末端必须保证足够的余氯，加氯量对控制水厂出厂水的细菌超标和水厂净化有重要作用，投氯量过少，无法持续杀菌，所以，通过降低液氯投加量来减少三氯乙醛生成难以落实；

调节水源水的PH，虽能控制三氯乙醛生成，但通过调节PH值需要投加石灰或盐酸，需要增加工序，也会影响水质，可行性不大；

在水质受到大量腐蚀酸有机物污染时，目前，很多水厂都有前加氯这道工艺，但一旦受污染的水与氯先反应就会生成氯化产物，这加大了三氯乙醛产生的风险；因此，这时水厂可以考虑先强化混凝，加大混凝剂投加量，去除一部分污染物；这样能切断了一部分污染物与氯的接触反应；所以，在源水进入絮凝池后加大混凝剂的投加量是比较可行有效的方法。

四、结论

(一)投氯量是三氯乙醛的生成的重要因素，在水体中含有机腐蚀酸时，与氯反应就会有三氯乙醛产生的风险；因此，要尽可能切断含有有机腐蚀酸的水体与氯反应；

(二)PH值也是影响三氯乙醛产生量，试验证明，PH值在中性时最有利三氯乙醛的生成，因此，可以通过调节PH值来控制三氯乙醛的产生，但在调节PH过程中需要加入石灰或盐酸，这在一定程度也会影响水质；又要PH值符合国标要求，还需要来回调PH，增加了流程工序和供水成本；

(三)增加混凝剂的投加量，随着混凝剂投加量的增大，混凝效果明显加强，一部分腐蚀酸有机物经过絮凝后沉淀去除，因此三氯乙醛的生成量也明显下降；实验表明，增加混凝剂对控制三氯乙醛的生成效果不错；

(四)当发现水质突变，水中腐蚀酸物质增多时，可以考虑加大混凝剂的投量，特别是在夏秋季节雨水较多时更要密切监控水质变化，适当调整混凝剂的投加量；假如有投加前氯的环节，应该停止前氯投加，防止前驱物先与氯反应。

(五)三氯乙醛产生量的多少最主要取决于水质的状况，因此加强水质检测，及时发现，摸清水质状况，选择合适措施。

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张圆(1987-)，女，汉族，湖北黄冈人，检验员，大学本科，佛山市水业集团水质分部，研究方向：水技术研究。