生活饮用水高余氯强化消毒试验研究

林显增， 张韵瑜， 梁翡珏， 肖 丹， 黄桦涛， 张伟杰， 徐廷国

(佛山市禅城区供水有限公司，广东 佛山 528000)

2020年初，新型冠状病毒(COVID-19)引发的肺炎疫情给广大人民群众的生命健康带来了巨大的威胁。有研究表明，该病毒可能通过人的肠道排出并经污水进入水体，存在粪-口途径传播的可能性。生态环境部也提出各城镇污水处理设施等要切实加强消毒工作，确保出水稳定达标。对于水厂，特别是水处理流程最后一个环节的消毒工艺来说，在防疫背景下的应对和强化措施显得尤为重要。为此，笔者针对在防疫或其他需要加大余氯的情况下的生活饮用水消毒工艺强化，开展了相关试验研究，考察不同消毒剂的消毒效果及其对水质的影响。

1 消毒工艺及余氯控制概况

生活饮用水须进行消毒［1］。水处理工艺中消毒一般分为前消毒(预氧化)、后消毒、补加消毒等，主要针对后消毒进行论述。目前常见的消毒剂有氯、氯胺、次氯酸钠、二氧化氯、臭氧等。通常是在清水池前投加消毒剂，使消毒剂与水在清水池中充分接触，然后经过送水泵站加压，在出厂管上取样检测出厂水余氯，在管网监测点取样检测末梢水余氯。出厂水余氯控制值的大小与消毒剂投加量、滤后水水质、接触时间、管网长度、流动性、末梢余氯控制值等因素有关。以出厂水余氯指导消毒剂投加会存在一定的滞后性，指导范围［2］如表1所示。

表1 消毒工艺指导参数Tab.1 Guidance parameters of disinfection

在特殊时期若需要强化消毒工艺，可通过在确保接触时间的前提下加大消毒剂投加量，提高末梢水的余氯值，以达到更好的消毒杀菌目的。

2 试验装置与材料

2.1 试验装置

采用1个2.6 m3的池体，接入刚过滤的滤后水，在池内投加相应的消毒剂并满足设定的接触时间后，通过加压泵输送至一段DN15管道。该管道为镀锌钢管(穿楼板部分为铝塑管)，总长度约为50 m，高度约为5 m，使用时间约为3～5 a。试验期间关闭该管道平时的自来水进水阀门，通过管道末端的水龙头进行取样。

2.2 测定方法

游离余氯:HACH Pocket Colorrimeter 2比色计;总氯和二氧化氯:HACH DR900便携式多参数比色计;浊度:HACH 2100N浊度计;氨氮:分光光度法;CODMn:滴定法;pH:pH计。

2.3 试验材料

氯胺:采用水厂使用的液氯和液氨，通过加氯机和加氨机配合水射器负压投加，先氯后氨，氯氨比为3.5～4 ∶1。

次氯酸钠:分析纯，有效氯成分为7.5%，新购，不稀释直接投加。

二氧化氯:采用水厂高纯型二氧化氯发生器现场制备的二氧化氯气体溶液，纯度在95%以上，浓度约为15～17 mg/L，现制现用，不稀释直接投加;由于理论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%折算作为二氧化氯的投加量。

试验原水取自南方地区地表水经过折板反应—平流沉淀—砂滤常规流程处理的滤后水，无投加前氯，水质稳定。试验期间温度为15～22℃。

3 试验结果与分析

3.1 消毒效果

投加3种消毒剂并接触相应时间(氯胺2 h、次氯酸钠和二氧化氯30 min)后，连续取样检测余氯(二氧化氯检测余二氧化氯)。由图1可知，3种消毒剂的余氯(余二氧化氯)均有不同程度的降低，随后趋于稳定。分析认为降低是由于消毒剂与水反应以及挥发分解导致，属正常损耗。

对菌落总数、大肠菌群等的检测结果表明，3种消毒剂在余氯较高且接触时间充足的情况下，取得很好的消毒效果，全部符合标准对微生物指标的要求［2］。

图1 投加不同消毒剂后的余氯Fig.1 Concentration of residual chlorine after dosing different disinfectants

3.2 常规指标

3.2.1 浊度

由图2可见，由于总体投加量较小，且原料纯度较高、无杂质，消毒剂的投加量和种类对浊度的影响较小。但观察到投加次氯酸钠后水中的细小气泡会增多，静置数秒后消除。

图2 投加不同消毒剂后浊度的变化Fig.2 Change of turbidity after dosing different disinfectants

3.2.2 pH

消毒剂投加前后pH值的变化不大，且不同消毒剂之间pH值的差异不明显，但投加次氯酸钠后pH值有略微升高的趋势，如图3所示。

图3 投加不同消毒剂后pH的变化Fig.3 Chang of pH after dosing different disinfectants

3.2.3 氨氮

由于投加了氨气，氯胺消毒后氨氮略有升高，见图4。

图4 投加不同消毒剂后氨氮的变化Fig.4 Change of ammonia nitrogen after dosing different disinfectants

3.2.4 CODMn

采用3种消毒剂消毒后的CODMn总体相差不大，如图5所示。

图5 投加不同消毒剂后CODMn的变化Fig.5 Chang of CODMnafter dosing different disinfectants

3.3 嗅味分析

臭和味也是常规理化指标之一，试验中特指水中消毒剂的嗅味。由于消毒引起的自来水嗅味是用户密切关注的问题，也直接影响嗅觉和口感［3］，需对其进行重点分析。

根据试验结果，在水中余氯为0.8～0.9 mg/L或余二氧化氯在0.4 mg/L左右的条件下，不同种类消毒剂所产生的嗅味强度:次氯酸钠＞二氧化氯＞氯胺。因此，临时更换消毒剂可能会造成用户对嗅味的不适应甚至引发投诉。例如2018年F市一座长期采用氯胺消毒的水厂就发生过因停止投加氨气，改为纯氯消毒引起嗅味轻微变化，导致用户怀疑自来水有异臭味的投诉事件。

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

3.4 成本分析

对3种消毒剂进行成本计算，其中氯胺单价以氯、氨折算，成本为两者之和;次氯酸钠为10%的成品次氯酸钠;高纯二氧化氯需分离残液，残液需处理并由具有相关资质的单位处置。

由图6可知，次氯酸钠的药剂成本约为氯胺的2倍;二氧化氯的成本最高，不计残液费用时约为氯胺的2.3倍，计入残液费用则为5～6倍。强化消毒时加大消毒剂的投加量后，药剂费用按比例增加。

图6 药剂成本对比Fig.6 Cost comparison of chemicals

4 结语

① 对生活饮用水进行一定程度的强化消毒对水质的影响不大，消毒效果理想。但应关注嗅味的变化，注重用户的感观，切勿盲目提高投加量或临时更换消毒剂。

② 对于消毒副产物风险较高的地区，应谨慎控制消毒剂投加量，避免副产物超标［3-4］。

③ 虽然强化消毒增加的成本较大，但为了打赢抗击疫情这场硬仗，需要各地水司与供水管理部门承担社会责任，加强消毒工作，切断病毒介水传播风险，保障供水安全。