污水氯消毒副产物生成主要影响因素

污水氯消毒副产物生成的主要影响因素摘要：污水氯消毒过程中容易形对人体有害的消毒副产物，严重影响污水回用的安全性。本文对消毒副产物生成过程中的反应条件和水质特性等影响因素进行了探讨，建议从减少有效氯投加量、调节ph值以及采用前处理工艺等方面控制消毒副产物的生成，但削减其前驱体的浓度并改变其有机结构则是控制氯消毒副产物的

根本方法。

关键词：氯消毒，消毒副产物，污水回用，反应条件，水质特性

abstract: wastewater chlorine disinfection process easier to form harmful to human body disinfection by-products, the serious influence the safety of wastewater reuse. this paper cancellation side in the process of product generation reaction conditions and quality characteristics of influence factors such as was discussed, and the advice from reduce the chlorine-antiseptic dosing quantity, adjusting the ph and the process before disinfection by-products aspects control the generation of, but cut their precursor body change the concentration of organic structure is control chlorine disinfection by-products basic method.

keywords: chlorine disinfection, disinfection

by-products, sewage reuse, reaction conditions, the water

quality characteristics

中图分类号：u664.9+2文献标识码：a 文章编号：

1．前言

污水再生利用是缓解水资源危机的重要途径，但由于污水中含有有害的有机物和病原微生物，对人类和生态环境影响极大，给污水回用的安全性提出了挑战。而传统的处理工艺并不能完全去除这类污染物而达到水质安全标准，因此往往需要专门的消毒步骤去除水中的病原微生物，达到一定的水质要求。目前，水处理过程中常用的消毒方法包括氯消毒、臭氧消毒、二氧化氯消毒、高锰酸钾消毒、氯胺消毒、臭氧/双氧水消毒和紫外消毒等。其中，氯消毒由于其成本低廉、氧化能力强、消毒效果好且便于操作而被广泛应用于水处理特别是污水处理过程中[1]。

自从20世纪70年代，人们在天然有机物的氯化过程中发现了三卤甲烷（thms）之后，消毒副产物（dbps）逐渐成为水处理过程中研究的重点。此后，学者进行了大量研究又在氯化过程中发现了七百多种消毒副产物，其中三卤甲烷和卤乙酸（haas）被检测到具有最高的浓度。而水体中的溶解性有机物（dom）不仅影响微生物的生长以及水体的色度和嗅味，且在水处理中被认为是消毒副产物的主要前驱物[2]，影响消毒副产物的生成。大量研究表明，溶解性有机物与氯反应生成消毒副产物的过程受消毒条件和水质特性的影响，如图1所示。

图1 消毒副产物生成的影响因素[3]。ndma为n-亚硝基二甲胺，toc为总有机碳，tox为总有机物卤化物。

一般认为主要消毒副产物thms和haas的产生除了受反应时间和温度的影响外，还主要受溶解性有机物的种类与浓度、ph、有效氯投加量以及水体中的无机物如氨氮、溴离子等的影响。

本文在大量文献调研的基础上探讨污水氯消毒过程中dbps生成的影响因素，为dbps的控制提供理论依据。

2. 影响因素研究

2.1反应条件对dbps生成的影响

（1）反应时间和温度

一般来说，消毒副产物的生成量随反应时间的增加而增加，但对于不同类型的副产物则又表现出了不同的变化趋势。kim和pourmoghaddas等学者研究发现，饮用水氯消毒中thms和haas生成量在48h内随时间增长迅速，但48h后基本保持稳定，而卤乙腈（hans）的生成量在24h内随时间的增加而增加，但48h后反而随时间的增加而降低。

此外，反应温度的上升通常能够提高氯化反应速率，从而促进消毒副产物的产生。

（2）有效氯投加量

一般认为，随有效氯投加量的增加，占主要比例的thms和haas 的生成量都有所增加，从而导致消毒副产物总量或总有机卤化物（tox）呈增加趋势。

有效氯的投加量不仅影响其与前驱物的反应程度，还影响前驱物与氯反应的活性。在较低有效氯投加量下，有效氯主要表现为取代作用，生成较多的tox；增加有效氯投加量，氧化和断裂反应占主导，前驱物可被彻底氧化成小分子物质。一些芳香酸的氯化反应除苯环上的取代、加成反应外，还经历脱羧反应生成氯代酚。

（3）ph

研究发现，thms易在碱性条件下生成，而haas、hans、tox等则在酸性条件下具有最大生成量。因此，dbps生成总量必然在某一ph处呈现最小值。

ph对消毒副产物生成的影响主要源于ph对有效氯形态的影响。当ph﹤7.5时，氯在酸性溶液中主要以hocl分子形式存在，具有较高的氧化还原电位，与前驱物发生亲电加成、氧化、取代等作用，较易生成氯代羧酸；当ph﹥7.5时，clo-离子成为氯在碱性溶液中的主要形态，氧化能力降低，但取代能力有所提高，较易生成卤代物，同时碱性条件利于水解作用生成thms。

2.2 主要水质特性对dbps生成的影响

（1）dom

当dom被确认为消毒副产物的主要前驱物后，一系列围绕dom

的研究陆续展开。美国epa曾建议将toc作为代表消毒副产物前驱物的一个重要指标。一般来说， toc浓度越高，生成消毒副产物的潜能越大。还有学者认为，一些消毒副产物，如二氯乙酸（dcaa）的生成量与toc的浓度呈较好的线性关系。此外，在各种消毒副产