饮用水中氯化消毒副产物的控制研究进展
自来水处理过程中的加氯消毒副产物和控制方法

自来水处理过程中的加氯消毒副产物和控制方法发布时间:2021-12-15T06:24:07.006Z 来源:《福光技术》2021年20期作者:蒋晓[导读] 氯消毒是自来水处理的重要手段,本文简要介绍了自来水氯消毒副产物的概念、分类、形成过程。
详细论述了氯消毒副产物的控制方法。
沭阳县城乡水务发展有限公司摘要:氯消毒是自来水处理的重要手段,本文简要介绍了自来水氯消毒副产物的概念、分类、形成过程。
详细论述了氯消毒副产物的控制方法。
关键词:氯消毒;自来水;副产物;控制方法引言1902年,比利时在水处理工艺过滤前首次使用了氯化石灰,这被普遍认为是饮用水氯消毒技术的开始。
1905年,英国伦敦首次在公共供水系统中采用连续加氯消毒技术。
1908年,美国芝加哥首次使用次氯酸钠消毒技术。
随后,氯消毒技术得到了广泛应用并不断发展完善,水传播疾病得到了有效控制,进而改善饮用水水质,保障了人们的用水安全。
一百多年来,世界范围内的许多学者对氯消毒机理展开了广泛而深入的研究,如何克服由于氯消毒所带来的不利影响和危害也成为广大饮用水者所关心的问题之一。
1氯消毒副产物介绍1.1氯消毒副产物的概念当采用消毒剂(如氯气、臭氧、二氧化氯、氯胺等)对饮用水进行消毒处理时,由于饮用水中的天然有机物(Natural Organic Matter,NOM)、人为污染物或溴/碘离子等前体物质的存在,导致两者反应生成一系列卤代化合物,称为消毒副产物(DisinfectionBy-products,DBPs)。
1.2氯消毒副产物的分类最初的饮用水DBPs主要指因氯消毒产生的副产物,随着消毒剂种类的增多,消毒方式的多样化,DBPs的涵盖范围也大大增加。
自20世纪70年代,Rook等首次证实了氯处理后的饮用水中有三卤甲烷的存在以来,得到确认的DBPs已有600多种,仅占水中DBPs总类的50%不到,其中大约有85种得到了人们一定程度的研究。
一般而言,DBPs主要分为以下四类,即三卤甲烷(Trihalomethanes,THMs)、卤乙酸(Haloaceticacids,HAAs)、卤乙腈(Haloacetonitriles,HANs)和致诱变化合物(Mutagenx,MX)。
去除水中三卤甲烷的研究进展

第 11 期
陈超,等:去除水中三卤甲烷的研究进展
32.1%。 但在树脂吸附过程中,一些共存的有机微污染物会争
夺低 分 子 量 腐 植 酸 的 吸 附 位, 降 低 NOM 的 去 除 效 率 [16] 。
Shaogang Liu 等 [17] 评价了商用树脂 Dowex Optipore L-493 对水
气,即 THMs 的后去除,由于其简单的机理、较低的运行成本而
备受关注。 Saeideh Mirzaei [9] 等研究采用扩散曝气法去除水中
THMs,总 THMs 的去除率在在 4 ℃ 时可达到 50%,20 ℃ 时可达
到 70%。 同时研究表明,通过曝气去除 THMs 对于控制高 DOC
处理水和水龄超过 24 h 的配水系统中这些消毒副产物的浓度
体 [6] ,一些研究综述了消除 THM 前体的方法 [7-8] ,然而,形成的
三卤甲烷仍然对人类健康和环境构成较大威胁,需要及时进行
处理。 本文旨在总结已形成的三卤甲烷的控制和去除方法,为
三卤甲烷的风险控制提供支撑。
1 水中三卤甲烷的去除方法
1.1 曝气法
与前体去除工艺或替代消毒剂的引入相比, 净化水的曝
的微生物出现老化,但生物膜脱落不明显。 生物活性炭滤池对
受污染饮用水的空床接触时间时间推荐为 30 min 左右,对去除
水中 THMs 较为有效。
近年来,将生物过滤技术应用于污染废气的处理越来越受
到人们的关注。 利用生物滤池系统处理高流量、低 VOC 气体的
研究越来越多 [26-27] 。 研究者 [28] 报道生物滤池可以降解 THMs,
DCBM 从工业排放到环境中。 THMs 可通过口服、吸入、皮肤吸
全球饮用水标准中消毒副产物管控指标对比与启示

第34卷㊀第6期2021年6月环㊀境㊀科㊀学㊀研㊀究ResearchofEnvironmentalSciencesVol.34ꎬNo.6Juneꎬ2021收稿日期:2020 ̄08 ̄06㊀㊀㊀修订日期:2020 ̄10 ̄10作者简介:肖融(1996 ̄)ꎬ女ꎬ湖南株洲人ꎬxiaorong1996@tongji.edu.cn.∗责任作者ꎬ楚文海(1983 ̄)ꎬ男ꎬ山东嘉祥人ꎬ教授ꎬ博士ꎬ博导ꎬ主要从事饮用水与水环境水质化学风险识别与控制方面的研究ꎬ1world1water@tongji.edu.cn基金项目:国家自然科学基金项目(No.51822808)ꎻ国家重大科技专项独立课题(No.2017ZX07201005)SupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No.51822808)ꎻNationalMajorScienceandTechnologyProjectofChina(No.2017ZX07201005)全球饮用水标准中消毒副产物管控指标对比与启示肖㊀融ꎬ楚文海∗同济大学环境科学与工程学院ꎬ上海㊀200092摘要:饮用水水质安全是关乎千家万户的重大民生问题ꎬ其中消毒工艺是保障饮用水微生物安全不可或缺的重要措施ꎬ然而由消毒剂与前体物反应生成的DBPs(消毒副产物)被发现具有潜在的健康风险ꎬ如致癌及引起发育副作用等.随着对饮用水中DBPs的重视程度不断提高ꎬ世界上多个国家㊁地区或组织将DBPs指标纳入标准.为对我国饮用水水质标准中DBPs指标的制定和修订提出可参考的建议ꎬ比较了国内外饮用水和再生水饮用回用水质标准中的DBPs指标ꎬ包括DBPs种类㊁对应的浓度限值和监测要求等.结果表明:①我国饮用水水质标准中涵盖的DBPs种类较多ꎬ其中地方标准相较于国标而言对DBPs指标的要求更为严格ꎬ但较少考虑综合性指标(如总有机卤素)和高毒性含氮DBPs(如卤乙腈)ꎻ②国外多部饮用水水质标准或准则中包含一些无浓度限值规定但已知具有较高健康风险的DBPsꎬ此举可指导有关部门进一步开展浓度调研和毒性试验ꎬ为未来水质标准的制定提供参考依据.研究显示ꎬ我国饮用水标准中DBPs指标需要考虑综合性指标的选取与管控以及高风险指标的甄别和筛查ꎬ另外还需因地制宜加强地方性标准的建设工作.关键词:消毒副产物ꎻ饮用水ꎻ再生水饮用回用ꎻ水质标准中图分类号:X52㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:1001 ̄6929(2021)06 ̄1328 ̄10文献标志码:ADOI:10 13198∕j issn 1001 ̄6929 2020 10 26DisinfectionBy ̄ProductRegulatoryComplianceinGlobalDrinkingWaterStandards:ComparisonandEnlightenmentXIAORongꎬCHUWenhai∗CollegeofEnvironmentalScienceandEngineeringꎬTongjiUniversityꎬShanghai200092ꎬChinaAbstract:Drinkingwatersafetyisamajorissuerelatedtothelivesofmillionsoffamilies.Disinfectionisanindispensablemeasuretoensurethemicrobiologicalsafetyofdrinkingwater.Howeverꎬitisreportedthatdisinfectionby ̄products(DBPs)formedbythereactionofdisinfectantswithprecursorsareassociatedwithpotentialhealthriskssuchascanceranddevelopmentaleffects.WiththegrowingconcernaboutDBPsindrinkingwaterꎬmanycountriesꎬregionsandorganizationsintheworldhaveconsideredDBPsintheirdrinkingwaterqualitystandards.InordertoprovidesuggestionsfortheformulationandrevisionofdomesticdrinkingwaterqualitystandardsrelatedtoDBPsꎬthisstudycomparesDBPsregulatorycompliance(e.g.ꎬDBPspeciesꎬregulatorylimitsorguidelinevaluesꎬmonitoringrequirementsꎬetc.)mentionedindrinkingwaterstandardsinChinaandabroad.Theresultsshowthat:(1)ThereareavarietyofDBPsindomesticdrinkingwaterqualitystandards.ComparedtonationalstandardsꎬlocalstandardshavestricterrequirementsforDBPsꎬbutonlyafewdomesticstandardsconsidercollectiveparameters(e.g.ꎬtotalorganichalogen)andhighlytoxicDBPs(e.g.ꎬhaloacetonitrile).(2)SeveralforeignstandardsorguidelineslistsomeDBPsthathavenoregulatorylimitsbutareknowntoposehealthrisksꎬwhichcanprovideguidanceforrelevantdepartmentstoconductfurtheroccurrencesurveysandtoxicitytestsꎬandmakeregulatorydecisionsinthefuture.AsfortheenlightenmentꎬitissuggestedtoselectandregulatecollectiveparametersandconsidertheidentificationofpriorityDBPs.Besidesꎬitisnecessarytofocusonestablishinglocalstandardsbasedonlocalconditions.Keywords:disinfectionby ̄productsꎻdrinkingwaterꎻpotablereuseꎻwaterqualitystandards第6期肖㊀融等:全球饮用水标准中消毒副产物管控指标对比与启示㊀㊀㊀㊀㊀饮用水消毒是20世纪人类公共健康领域最大成就之一ꎬ在水传播疾病的控制和饮用水安全的保障方面ꎬ消毒工艺发挥了不可替代的作用.但是在灭活病原微生物㊁抑制供水管网中细菌滋生的同时ꎬ消毒剂会与水中天然有机物㊁人为污染物或无机卤素原子发生化学反应ꎬ进而产生多种具有潜在健康风险的DBPs(消毒副产物)[1 ̄2].毒理学研究显示ꎬ大部分已被识别的DBPs具有细胞毒性㊁神经毒性㊁基因毒性以及致癌㊁致畸和致突变的特性[3 ̄4].此外ꎬ流行病学研究表明ꎬ长期饮用含高浓度THMs(三卤甲烷)的饮用水可能致使多种健康问题产生ꎬ包括膀胱癌㊁幼儿发育问题和孕妇流产等[5 ̄7].自1974年TCM(三氯甲烷)在加氯消毒的水中被发现后[8 ̄9]ꎬDBPs相关领域研究快速发展.随着对饮用水安全的重视程度不断提高ꎬ世界上多个国家㊁地区或组织制定了饮用水水质标准ꎬ并在持续进行更新与修订(见图1)ꎬ包括多种DBPs在内的新兴微污染物被纳入管控范围[10 ̄11].此外ꎬ全球水资源短缺和水环境污染问题日益加剧ꎬ再生水饮用回用作为一种现实可靠的饮用水补充方式受到了广泛关注ꎬ其中污水处理后排放至饮用水水源及其他再生水饮用回用方式也对DBPs类水质指标进行了限值要求或风险值建议[12].一个国家或地区对饮用水安全的重视程度与其发展水平有很大关联ꎬ且相关水质标准的制定会受经济水平和水质监测能力影响.国内外饮用水水质标准对微生物指标㊁感官指标㊁化学指标及放射性核素指标的要求不尽相同ꎬ该文的主要比较对象选定为DBPs指标ꎬ对比分析了全球各大洲多个国家㊁地区或国际性组织颁布的数十部饮用水及再生水饮用回用水质标准ꎬ旨在通过比较国内外有关规定为我国未来相关标准的制定㊁修订以及饮用水安全的保障提供可参考的建议.图1㊀多个国家、地区或组织饮用水水质标准设立的时间轴Fig.1Timelineofdrinkingwaterstandardssetbyvariouscountriesꎬregionsororganizations1㊀全球饮用水水质标准中的消毒副产物管控指标㊀㊀表1列举了本文涉及的国家㊁地区或组织颁布的数十部相应的水质标准或指南ꎬ主要涉及亚洲㊁欧洲㊁美洲㊁大洋洲㊁非洲等国家和WHO(世界卫生组织)等.1 1㊀亚洲国家1 1 1㊀中国就我国饮用水国标而言ꎬ1985年发布的«生活饮用水卫生标准»(GB5749 1985)仅考虑了TCM1种DBPꎬ而后续修订的«生活饮用水卫生标准»(GB5749 2006)对多种DBPs进行了规定ꎬ包括4种THMs㊁2种HAAs(卤乙酸)㊁1种HAL(卤乙醛)和3种无机DBPs[13].我国台湾地区现行的饮用水水质标准是以 台湾 行政院 环境保护署 于1998年颁布的环署毒字第0004428号令为基础㊁经历约6次修订后得到ꎬ其中最新一次修订于2017年完成ꎬ现9231㊀㊀㊀环㊀境㊀科㊀学㊀研㊀究第34卷㊀㊀㊀表1㊀该文涉及的国家、地区或组织以及相应水质标准或指南类型行标准中涵盖的DBPs指标包括THM4㊁HAA5㊁溴酸盐及亚氯酸盐[14].上海市于2018年出台了我国第一部饮用水地方标准上海市«生活饮用水水质标准»(DB31∕T1091 2018)ꎬ该地标一方面对一些国标内原有DBPs进行了更严格的规定ꎬ另一方面还新增了高风险NAs(亚硝胺)类DBPs指标NDMA(N ̄亚硝基二甲胺)[15].2019年ꎬ江苏省发布了«江苏省城市自来水厂关键水质指标控制标准»(DB32∕T3701 2019)ꎬ针对不同水源和处理工艺对自来水厂出水中的DBPs进行规定[16].2020年ꎬ深圳市«生活饮用水水质标准»(DB4403∕T60 2020)正式发布ꎬ该地标同样对国标内原有DBPs进行了更严格规定并将NDMA列为水质非常规指标ꎬ此外还将两种高毒性碘代DBPs IAA(碘乙酸)和DCIM(二氯一碘甲烷) 纳入生活饮用水水质参考指标[17].1 1 2㊀日本日本现行饮用水水质标准是以2003年厚生劳动省颁布的第101号厚生省令为基础ꎬ经历约7次修订后形成ꎬ该标准将水质指标分为 法定标准项目 水质管理需设目标限值的补充项目 以及 需进一步研究的项目 三类[18].其中ꎬ 法定标准项目 内的水质指标必须满足规定的限值要求ꎻ 水质管理需设目标限值的补充项目 是一系列由于浓度较低或暂有毒性数据不充分而未被列入法定标准的物质ꎬ这些物质可能会在天然水体或饮用水中存在ꎬ在供水时需要引起关注ꎻ而 需进一步研究的项目 是一些在饮用水中浓度水平或毒性风险未知ꎬ未被纳入法定标准和补充项目ꎬ但在未来研究中有必要关注的物质.表2列出了日本现行饮用水水质标准中的DBPs指标以及对应标准值或目标值.1 1 3㊀亚洲其他国家新加坡[19]和菲律宾[20]对DBPs指标的规定几乎与WHO现行饮用水水质准则一致ꎬ仅有个别指标存在差异.韩国[21]和马来西亚[22]饮用水水质标准均包含对3种HANs指标的限值规定ꎬ但两国标准未考虑无机DBPs指标.印度[23]饮用水标准将THMs归类为有毒化学物质并分别为其设置了饮用水中可接受限值ꎻ以色列[24]饮用水标准要求THMs总浓度㊁溴酸盐浓度以及氯酸盐和亚氯酸盐浓度加和不能超过规定限值ꎻ另外ꎬ沙特阿拉伯[25]为TCM和TCAL(三氯乙醛)设置了饮用水中的浓度限值.1 2㊀欧洲国家1 2 1㊀欧盟成员国欧洲共同体官方杂志于1998年颁布针对欧盟成员国的饮用水水质指令(98∕83∕EC)ꎬ随后于2003年㊁2009年和2015年分别进行修订ꎬ现行的饮用水水质标准对各污染物指标限值仍沿用欧盟指令98∕83∕EC中的规定ꎬ涵盖的DBPs指标包括溴酸盐和4种THMs总浓度[26].值得说明的是ꎬ欧盟饮用水指令还对需要满足水质要求的用水类型做出了规定ꎬ其中必0331第6期肖㊀融等:全球饮用水标准中消毒副产物管控指标对比与启示㊀㊀㊀㊀㊀㊀表2㊀日本现行饮用水水质标准中的DBPs指标须满足DBPs浓度限值要求的用水类型包括配水管网供水㊁水箱供水以及食品生产用水.除欧盟颁布的饮用水水质指令外ꎬ部分欧盟国家对饮用水水质的要求更高.例如ꎬ欧盟规定4种THMs总浓度不能超过100μg∕Lꎬ而德国的要求则为50μg∕L[27].1 2 2㊀俄罗斯俄罗斯生活饮用水水质标准于2001年发布ꎬ2002年1月开始实施ꎬ迄今经历了约3次修订.该标准不仅对水质指标进行限值规定ꎬ还会依据该种物质的毒性㊁蓄积性及远期效应等危害程度对其进行分类ꎬ其中1级㊁2级㊁3级和4级分别代表非常危险㊁高危险㊁危险和轻危险ꎬ标准中DBPs指标的水质特性及危害等级如表3所示[28].值得关注的是ꎬ碘代THMs早在20世纪70年代就被识别为饮用水中的DBPsꎬ但早期有关其对水质的影响主要关注碘代THM引发的嗅味问题ꎬ其中TIM(三碘甲烷)的嗅阈值(0 03~1μg∕L)在所有碘代THMs中最低[2ꎬ29].近年来ꎬ毒理学研究结果显示碘代DBPs具有高毒性ꎬ所有被测碘代THMs中TIM的细胞毒性潜力最高[30].表3㊀被列入俄罗斯饮用水标准中DBPs的特性及危害等级1 3㊀美洲国家1 3 1㊀美国1979年ꎬUSEPA(美国环境保护局)首次对饮用水中4种THMs的年均总浓度进行了规定ꎻ1998年ꎬUSEPA更改了THM4指标的MCL(最大污染物水平)ꎬ同时首次将5种HAAs以及两种无机物(溴酸盐和亚氯酸盐)纳入标准[31].2006年ꎬ为进一步保证每个用户点的供水安全ꎬUSEPA在保持标准内DBPs种类和对应MCL不变的情况下修改了对水质监测取样位置的要求[32].总的来说ꎬ现行美国国家饮用水水质标准(EPA816 ̄F ̄09 ̄004)中包含的DBPs指标有THM4㊁HAA5㊁溴酸盐和亚氯酸盐[33].USEPA的安全饮用水法于1974年颁布ꎬ并于1986年和1996年各修订一次.其中1996年的修订要求USEPA基于健康影响和浓度信息于每5年更新一次CCL(污染物候选名单)ꎬ筛选出需优先控制的污染物进而进行信息收集和法规制定.由此可见ꎬ列于CCL上的污染物虽暂未被纳入饮用水水质标准ꎬ但其已被证明或被认为存在于饮用水中且具有极高的健康风险ꎬ将来可能被纳入标准.此外ꎬ1996年1331㊀㊀㊀环㊀境㊀科㊀学㊀研㊀究第34卷的修订还要求USEPA在已有CCL的基础上对标准外污染物进行监测ꎬUCMR(标准外污染物监测项目)也是每5年实施一次ꎬ用以了解某种污染物在饮用水中的检出频率和浓度分布ꎬ从而为新兴污染物的健康风险评估以及相关法规的制定提供数据支撑.被列入CCL和UCMR的DBPs如表4所示.值得说明的是ꎬ为更好地了解标准内HAAs(即HAA5)与现有标准外DBPs在饮用水中的共存现状ꎬHAA5指标也被纳入第4次UCMR中.表4㊀被USEPA纳入CCL和UCMR的DBPs指标Table4DBPsitemsinCCLandUCMRproposedbyUSEPA名称时间DBPs种类CCL32009年氯酸盐㊁NDEA㊁NDMA㊁NDPA㊁NDPhA㊁NPYRCCL42016年氯酸盐㊁NDEA㊁NDMA㊁NDPA㊁NDPhA㊁NPYRUCMR22007 2011年NDEA㊁NDMA㊁NDBA㊁NDPA㊁NMEA㊁NPYRUCMR32012 2016年氯酸盐UCMR42017 2021年HAA5㊁HAA6Br㊁HAA9㊀㊀注:NDEA表示N ̄亚硝基二乙基胺ꎻNDPA表示N ̄亚硝基二丙基胺ꎻNDPhA表示N ̄亚硝基二苯胺ꎻNPYR表示N ̄亚硝基吡咯烷ꎻNDBA表示N ̄亚硝基二丁基胺ꎻNMEA表示N ̄亚硝基甲基乙基胺ꎻHAA5指MCAA㊁DCAA㊁TCAA㊁MBAA㊁DBAAꎻHAA6Br指MBAA㊁DBAA㊁TBAA㊁BCAA㊁BDCAA㊁CDBAAꎻHAA9指MCAA㊁DCAA㊁TCAA㊁MBAA㊁DBAA㊁TBAA㊁BCAA㊁BDCAA㊁DBCAA.㊀㊀美国加州的卫生服务部(现饮用水部门)于1998年设置了NDMA的通知浓度ꎬ并分别于2004年和2005年设置了NDEA和NDPA的通知浓度(均为10ng∕L)ꎬ通知浓度是加州饮用水部门基于健康风险设立的建议值ꎬ当饮用水中污染物浓度高于此值时当地有关部门将采取特定措施[34].美国马萨诸塞州环境保护部官网上发布有地方性饮用水水质标准及指南ꎬ以求在美国国家安全饮用水法下进一步保障马萨诸塞州公共饮用水的水质安全ꎬ除USEPA标准内的DBPs指标需满足MCL要求外ꎬ当地环境保护部为TCM和NDMA两种DBPs设置了浓度参考值[35].1 3 2㊀加拿大加拿大饮用水水质标准及相应的技术文件由加拿大卫生部联合联邦 ̄省区饮用水委员会和其他政府部门共同颁布ꎬ自1968年颁布以来ꎬ加拿大饮用水标准定期进行修订更新.1978年ꎬ加拿大有关部门要求饮用水中4种THMs总浓度不能超过350μg∕L[36]ꎬ后于2006年修改了THM4浓度限值[37].2008年ꎬ氯酸盐㊁亚氯酸盐和HAA5成为加拿大饮用水标准内DBPs指标.随后ꎬ加拿大卫生部分别于2010年和2018年将NDMA和溴酸盐纳入标准[38].此外ꎬ加拿大安大略省[39]在2002年安全饮用水法案下制定了地方性饮用水水质标准(安大略省饮用水水质标准169∕03)ꎬ该地标中NDMA浓度限值低于加拿大国家标准ꎬ其余DBPs指标与加拿大国标一致.1 4㊀大洋洲国家1 4 1㊀澳大利亚现行的澳大利亚饮用水标准是在澳大利亚饮用水水质准则(2011版)的基础上经多次修订形成的3 5版本ꎬ该标准对一系列DBPs进行了规定ꎬ包括4种THMs(单独指标和总浓度)㊁3种氯代HAAs㊁1种HAL㊁4种HANs㊁1种HNM(卤代硝基甲烷)㊁NDMA㊁MX和3种无机DBPs[40].值得说明的是ꎬ其中HANs㊁HNM㊁MX和氯酸盐由于有效数据不足而未设定健康指导值ꎬ但水质标准中的情况说明章节介绍了该类DBPs的检测方法㊁控制技术和健康风险等内容ꎬ证明这些物质与饮用水安全息息相关.1 4 2㊀新西兰现行的新西兰饮用水标准是在新西兰饮用水标准(2005版)基础上修订得到的2018年版本ꎬ该标准为4种THMs㊁3种氯代HAAs㊁2种HANs和3种无机DBPs的浓度设置了最大可接受值[41].除设置污染物限值以保障饮用水安全和公共健康外ꎬ新西兰饮用水标准还强调应尽可能地减少不必要的水质监测ꎬ为此该标准依据健康风险对规定的水质参数进行了优先级分类ꎬ不同级别的水质参数具有相应的遵从准则㊁采样地点和监测频率.DBPs在新西兰现行标准中被归类至2b类水质参数ꎬ标准要求在整个配水管网区域对DBPs指标实施采样与监测.1 5㊀非洲国家多个非洲国家也对饮用水中的DBPs指标做出浓度限值要求ꎬ其中尼日利亚[42]㊁肯尼亚[43]㊁赞比亚[44]和南非[45]仅考虑了THMs指标ꎬ而埃及和苏丹对多种有机DBPs和无机DBPs做出了限值规定[25].值得说明的是ꎬ南非生活用水水质指南中要求THMs总浓度不得超过100μg∕L[46]ꎬ而南非饮用水标准SANS241 ̄1:2015针对THMs指标的规定与WHO饮用水水质准则(第4版)一致ꎬ需说明的是ꎬ南非饮用水标准属于强制性法律性文件.1 6㊀WHOWHO现行的饮用水标准是在2011年出版的饮用水水质准则(第4版)基础上进行的第一版增编ꎬ回顾WHO饮用水准则的发展历程可知ꎬ21世纪前仅TCM被纳入标准ꎬ但随着DBPs研究领域的不断发展以及相关研究成果的持续累积ꎬ数十种DBPs指标被2331第6期肖㊀融等:全球饮用水标准中消毒副产物管控指标对比与启示㊀㊀㊀纳入到第3版和第4版饮用水水质准则中.值得指出的是ꎬ准则中一些DBPs由于浓度水平远低于健康风险值或现有数据不足以制定指导值而没有设定的浓度限值ꎬ但情况说明章节涵盖了该类DBPs的浓度水平及健康风险等内容ꎬ证明这些物质同样需引起重视.在现行的WHO饮用水水质准则中ꎬ被列入准则但未设定指导值的DBPs包括3种溴代HAAs(BCAA㊁MBAA和DBAA)㊁1种HAL(TCAL)㊁2种HANs(BCAN㊁TCAN)㊁1种HNM和MX[47].WHO现行标准为4种THMs㊁3种HAAs㊁2种HANs㊁NDMA及3种无机DBPs设置了指导值.2㊀国内外水质标准中消毒副产物管控指标对比分析2 1㊀饮用水标准中消毒副产物管控指标对比分析表5汇总了DBPs指标在国内外饮用水标准中的限值或指导值.表5中涉及的水质标准均对THMs类DBPs做出规定ꎬ其中针对THM4的要求主要可分为两大类ꎬ第一类是规定各种THM实测浓度与对应限值的比值之和ꎬ中国㊁WHO㊁南非㊁新西兰及一些东南亚国家∕组织颁布的水质标准均是通过该方式管控饮用水中的THMsꎻ第二大类即为规定4种THM的总浓度值ꎬ采用这一方式的国家和地区有美国㊁加拿大㊁欧盟㊁澳大利亚㊁日本㊁韩国以及中国台湾地区等.总的看来ꎬ我国饮用水水质标准中涵盖的DBPs种类较多ꎬ其中地标相较于国标而言对DBPs指标的要求更为严格ꎬDCIM㊁IAA及NDMA等高毒性DBPs逐步被纳入地方标准.就HAAs而言ꎬ我国国标及地标多是针对单种氯代HAAs(除台湾地区标准外)ꎬ而非像美国㊁加拿大一样对更高毒性的溴代HAAs以及HAA5类综合性指标进行管控.近年来多篇文献强调HANs对饮用水DBPs总毒性的贡献值不容忽视[48 ̄50]ꎬ日本㊁韩国㊁新西兰等国家以及WHO均将HANs纳入标准ꎬ2020年上海在国内率先发布«饮用水中N ̄二甲基亚硝胺㊁二氯乙腈㊁二溴乙腈水质标准»(T∕SAWP0001 2020)团标ꎬ且限值要求严于WHO.值得关注的是ꎬUSEPA会定期筛选出优先控制污染物清单并对其实施调研与监测ꎬ另外在日本㊁澳大利亚以及WHO饮用水水质标准或指南中ꎬ有一部分DBPs并未设置浓度限值但由于健康风险较高而被列入标准或指南中ꎬ这一做法可以指导学者和工程技术人员开展健康效应引导的DBPs风险评估与浓度限值推导研究ꎬ为未来水质标准的制定和修订提供参考依据.2 2㊀污水排放∕再生水饮用回用标准中消毒副产物管控指标对比分析尽管现如今全球90%的人口拥有基本的饮用水源ꎬ但水源污染现象仍很普遍ꎬ世界范围内至少有20亿人使用被粪便污染的饮用水源ꎬ而由水源污染引发的水传播疾病每年影响的人数高达290万[51].再生水饮用回用作为一种现实可靠且受气候影响相对较小的饮用水补充方式受到了很多关注ꎬ其可分为直接饮用回用㊁间接饮用回用以及无计划间接补充饮用水水源3类[12].表6展示了全球多地污水排放∕再生水饮用回用水质标准中DBPs指标的规定限值或推荐风险浓度值.虽然我国的再生水回用标准主要针对工业生产㊁城市杂用和景观环境等领域ꎬ但上游城市排污单位向环境水体排放处理后的污水ꎬ随后下游城市从受纳水体中取水作为原水这种情况属于再生水饮用回用中的无计划间接补充方式.我国«城镇污水处理厂污染物排放标准»(GB18918 2002)将TCM和AOX(可吸附有机卤化物)列入选择控制项目ꎬTCM和AOX的最高允许排放浓度分别为0 3和1mg∕L[52].北京市«水污染物综合排放标准»(DB11∕307 2013)要求排入北京市GB3838 2002«地表水环境质量标准»Ⅱ类㊁Ⅲ类水体及其汇水范围的污水执行A排放限值ꎬ其中TCM和AOX的A排放限值分别为0 06和0 5mg∕L[53].此外ꎬTCM和AOX指标在上海市«污水综合排放标准»(DB31∕199 2018)中被列为第2类污染物ꎬ当排污单位向敏感水域(GB3838 2002中Ⅲ类环境功能及以上水域)直接排放水污染物时需对该类污染物执行一级标准ꎬ即当受纳水体后续作为饮用水水源时污水中TCM和AOX的排放限值分别为0 06和0 5mg∕L[54].USEPA污水再生利用指南(2012版)建议ꎬ当再生水间接饮用回用时ꎬ处理设施排放点的再生水需要满足USEPA的饮用水水质标准[55].美国NRC(国家研究理事会)列出了24种再生水回用时需关注的化学物质并基于已有的水质标准或数据库资料给出了每种物质的风险浓度值ꎬ其中包括11项DBPs指标[56].美国加州要求再生水饮用回用时的水质需满足USEPA饮用水水质标准ꎬ此外NDMA浓度不可超过10ng∕L[55ꎬ57]ꎻ而美国佛罗里达州同样要求再生水饮用回用时的水质需满足USEPA饮用水水质标准ꎬ另外TOX(总有机卤素)的月均值不可超过0 2mg∕L[55ꎬ57].考虑到澳大利亚多地面临着水资源短缺问题ꎬ澳大利亚多个委员会联合颁布了有关使用替代性水源(处理后污水㊁中水和雨水)的水循环利用指南.针对再生水补充饮用水供应ꎬ该指南列出了在处理后污水3331表5㊀DBPs在不同国家、地区或组织的饮用水水质标准中的限值或指导值汇总Table5AsummaryofDBPsregulatorylimitsorguidelinevaluesindrinkingwaterstandardsetbydifferentcountriesꎬregionsandorganizationsμg∕L项目三卤甲烷(THMs)卤乙酸(HAAs)卤乙醛(HALs)卤乙腈(HANs)亚硝胺(NAs)无机DBPsTCMBDCMDBCMTBMTHM4DCIMTIMMCAADCAATCAAHAA5IAATCALDCANDBANTCANNDMA溴酸盐亚氯酸盐氯酸盐亚洲欧洲美洲大洋洲非洲中国国标60601001001a501001010700700中国上海60601001000 5a255050 15700700中国江苏50b∕40c601001000 8ab∕0 7ac501008bc10b∕8c500bc500bc中国深圳603060801a10d253020d100 15600600中国台湾806010700日本60301009010020303020e10e60f0 1f10600e600韩国803010010010030901004马来西亚200601001001a50100901001新加坡300601001001a205020020700 110700700菲律宾300601001001a2050200207010700700印度20060100100以色列100101000g1000g沙特阿拉伯3070欧盟10010德国5010俄罗斯20030301000 250500020020020000美国8060101000美国加州80600 01h101000美国马萨诸塞州70i80600 01i101000加拿大100800 041010001000加拿大安大略省100800 0091010001000澳大利亚2501501001001000 120800新西兰400601501001a2050200208010800800埃及10010901025200苏丹150407575607517150尼日利亚1肯尼亚30赞比亚30南非300601001001aWHO300601001001a205020020700 110700700㊀㊀注:THM4指TCM㊁BDCM㊁DBCM㊁TBMꎻHAA5指MCAA㊁DCAA㊁TCAA㊁MBAA㊁DBAAꎻa表示各种THM实测浓度与对应限值的比值之和ꎻb表示自来水厂水处理工艺为常规工艺ꎻc表示自来水厂水处理工艺为常规工艺与深度处理工艺的组合ꎻd表示中国深圳地方标准中的参考指标限值ꎻe表示日本饮用水标准中的水质管理项目ꎬ对应的浓度限值为目标值ꎻf表示日本饮用水标准中的需进一步研究的项目ꎬ对应的浓度限值为目标值ꎻg表示氯酸盐和次氯酸盐的浓度之和ꎻh表示美国加州通知浓度ꎻi表示美国马萨诸塞州浓度指导值.表6㊀DBPs在不同国家、地区再生水饮用回用水质标准中的限值或指导值汇总Table6AsummaryofDBPsregulatorylimitsorguidelinevaluesinstandardsforpotablereusesetbydifferentcountriesandregionsμg∕L项目三卤甲烷(THMs)卤乙酸(HAAs)卤乙腈(HANs)亚硝胺(NAs)无机DBPs其他指标TCMBDCMDBCMTBMTHM4MBAADCAADBAATCAAHAA5DCANDBANBCANNDMANDEA溴酸盐亚氯酸盐氯酸盐TOX亚洲美洲大洋洲非洲中国国标3001000a中国上海60500a中国北京60500a美国EPA8060101000美国NRC8080808060606020700 000710美国加州80600 01101000美国佛罗里达州8060101000200澳大利亚20061001000 3510010020 70 010 01澳大利亚珀斯2000 1700南非300601001001b纳米比亚40㊀㊀注:THM4指TCM㊁BDCM㊁DBCM㊁TBMꎻHAA5指MCAA㊁DCAA㊁TCAA㊁MBAA㊁DBAAꎻa表示AOX以氯计ꎻb表示各种THM实测浓度与对应限值的比值之和.㊀㊀㊀环㊀境㊀科㊀学㊀研㊀究第34卷中检测到的上百种污染物及其最大检出浓度ꎬ其中DBPs类污染物包括4种THMs㊁3种HAAs㊁2种HANs和2种NAsꎬ指南还基于已有的污染物健康风险和毒理学信息计算得到每种物质的浓度指导值[58].此外ꎬ澳大利亚珀斯Beenyup再生水回用计划列出了10余项回用水水质指标ꎬ其中DBPs指标包括1种THM㊁1种NA和1种无机DBP[12].南非属于半干旱国家ꎬ其中南非eMalahleni的再生水回用项目是解决当地水资源短缺和水环境污染问题的一项重要举措ꎬ该项目要求每日进行现场水质监测ꎬ水质需满足南非饮用水国家标准SANS241[12].纳米比亚Windhoek早在20世纪60年代就开始实施再生水直接饮用回用项目ꎬ这是全球第一个有计划的再生水补充饮用水实例.在经历多次回用水系统改造和相关水质标准修订后ꎬ如今当地MarkVI水厂要求出厂水中THMs总浓度不可超过40μg∕L[12].3㊀结论与建议a)综合性指标.考虑到分析识别饮用水中所有卤代DBPs并在进行毒性测试和浓度调研后制定相应标准值的难度较大ꎬ我国未来可考虑将HAA5㊁TOX等综合性指标纳入饮用水水质标准ꎬ在保证消毒效果和微生物安全的情况下对该类综合性指标进行管控ꎬ实现我国饮用水水质的进一步提升.b)高风险指标.早期有关DBPs的风险评估方法主要关注其毒性大小或浓度高低ꎬ而现如今的研究则强调需基于毒性和浓度两方面综合评价某种DBPs的健康风险ꎬ继而结合各地水质特征和水厂工艺特点提出优先控制清单.后续有关部门应开展健康效应引导的DBPs风险评估与浓度限值推导研究ꎬ并以检出率㊁浓度水平㊁水厂处理效果以及对其实施优先控制的必要性和可行性等因素作为评价指标.这些高风险指标的甄别和筛查可为未来相关水质标准的制定提供参考依据ꎬ在水源复合污染程度加剧的现状下保障饮用水的化学安全.c)地方性指标.由于国家标准需考虑各地区经济发展水平以及监测管控能力ꎬ且不同地区的水源类型和饮用水处理技术水平不尽相同ꎬ则在考虑各地可行性㊁水质特征以及水厂工艺的情况下制定地方标准也是非常必要的ꎬ因地制宜加强区域性标准的建设工作ꎬ由此推动领域发展并提升供水水质.参考文献(References):[1]㊀RICHARDSONSD.Disinfectionby ̄productsandotheremergingcontaminantsindrinkingwater[J].Trac ̄TrendsinAnalyticalChemistryꎬ2003ꎬ22(10):666 ̄684.[2]㊀RICHARDSONSDꎬPLEWAMJꎬWAGNEREDꎬetal.Occurrenceꎬgenotoxicityꎬandcarcinogenicityofregulatedandemergingdisinfectionby ̄productsindrinkingwater:areviewandroadmapforresearch[J].MutationResearch∕ReviewsinMutationResearchꎬ2007ꎬ636(1∕2∕3):178 ̄242.[3]㊀WAGNEREDꎬPLEWAMJ.CHOcellcytotoxicityandgenotoxicityanalysesofdisinfectionby ̄products:anupdatedreview[J].JournalofEnvironmentalSciencesꎬ2017ꎬ58:64 ̄76.[4]㊀GOPALKꎬTRIPATHYSSꎬBERSILLONJLꎬetal.Chlorinationbyproductsꎬtheirtoxicodynamicsandremovalfromdrinkingwater[J].JournalofHazardousMaterialsꎬ2007ꎬ140(1∕2):1 ̄6. [5]㊀HRUDEYSE.Chlorinationdisinfectionby ̄productsꎬpublichealthrisktradeoffsandme[J].WaterResearchꎬ2009ꎬ43(8):2057 ̄2092.[6]㊀CANTORKPꎬLYNCHCFꎬHILDESHEIMMEꎬetal.DrinkingwatersourceandchlorinationbyproductsⅠ.riskofbladdercancer[J].Epidemiologyꎬ1998ꎬ9(1):21 ̄28.[7]㊀HILDESHEIMMEꎬCANTORKPꎬLYNCHCFꎬetal.DrinkingwatersourceandchlorinationbyproductsⅡ.riskofcolonandrectalcancers[J].Epidemiologyꎬ1998ꎬ9(1):29 ̄35. [8]㊀BELLARTAꎬLICHTENBERGJJꎬKRONERRC.Theoccurrenceoforganohalidesinchlorinateddrinkingwaters[J].JournalAmericanWaterWorksAssociationꎬ1974ꎬ66(12):703 ̄706. [9]㊀ROOKJJ.Formationofhaloformsduringchlorinationofnaturalwaters[J].WaterTreatmentExaminationꎬ1974ꎬ23:234 ̄243. [10]㊀WANGXiaomaoꎬMAOYuqinꎬTANGShunꎬetal.Disinfectionbyproductsindrinkingwaterandregulatorycompliance:acriticalreview[J].FrontiersofEnvironmentalScience&Engineeringꎬ2015ꎬ9(1):3 ̄15.[11]㊀POLENENISR.Disinfectionby ̄productsindrinkingwater[M].OxfordꎬUnitedKingdom:Butterworth ̄Heinemannꎬ2020:305 ̄335. 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生活饮用水中消毒副产物的危害及检测探讨

生活饮用水中消毒副产物的危害及检测探讨摘要:目前我国生活饮用水净化处理过程大多采用氯化消毒方式,加氯消毒是一种常见的水消毒方法,但由于其极易产生有害性消毒副产物,且具有致癌性或致突变性,因此人们开始对这一传统消毒方式的安全性提出了质疑,并积极寻找替代品,比如二氧化氯。
文章对几种主要消毒剂进行了介绍,对部分消毒副产物所具有的危害性进行了分析,详细探讨了检测方法。
关键词:生活饮用水;消毒;副产物;检测;危害性引言:研究表明,生活饮用水中普遍存在属性独特的天然有机物,它们产生于水与消毒剂所发生的化学反应,种类繁多。
其中,部分有机物易与氯消毒处理过程中的氯发生氧化、加成和取代等一系列化学反应,如藻类,从而生成其他消毒副产物,比如卤乙酸。
消毒副产物的多样性与消毒剂种类和消毒方式多样化有直接关系。
其生成情况主要受环境温度、环境酸碱度、接触时间、消毒剂含量大小等因素影响。
通常情况下,水源中有机物含量越高,消毒处理后,水体中消毒副产物含量也就越高。
1生活饮用水消毒剂种类与特点概述1.1氯氯是一种最早被应用的化学消毒剂,性价比高、易储存、便于运输、氧化性强,在所有消毒剂中应用最多,氯化消毒液是我国自来水厂经常采用的一种消毒方式。
其原理在于,液氯或次氯酸盐与水发生化学反应后会生成次氯酸,次氯酸在进入细胞后会在氧化作用下使微生物酶系统受到破坏,以此实现杀菌目的。
影响杀菌效果的主要因素包括:氯量、作用时间、微生物数量和种类、环境酸碱度、水温与水浑浊度等。
其中,环境酸碱度影响最大,酸性环境下次氯酸比例较高,杀菌效果好。
此杀菌方式弊端在于,氯会与水中的酚发生反应产生臭味,且在作用于有机物后生成副产物,对人体健康有一定危害。
1.2氯胺在反应机理上,氯胺与液氯具有相似之处,通过破坏微生物膜的功能来影响其呼吸,达到杀菌目的。
相比之下,氯胺氧化能力更弱,若要达到与液氯相同的杀菌效果,则需获得更多接触时间。
显然,其杀菌性还是比较有限的,一般不建议单独使用。
饮用水消毒副产物

饮用水消毒副产物(DBPs)是消毒剂和一些天然有机物(NOM)反应生成的化合物,主要包括三卤甲烷(THMs)、卤代乙酸(HAAs)、卤代乙腈(HANs)和致诱变化合物(MX)等,文章介绍了饮用水中消毒副产物的研究状况,对DBPs 的种类与分布状况、生成影响因素、毒性与健康效应、饮水DBPs 控制方法的研究概况及进展进行了综述。
调查自贡市乡镇自来水厂消毒副产物的现状。
方法2010 年分别在丰水期和枯水期对32 家乡镇自来水厂进行卫生学调查并对源水、出厂水及末梢水中三卤甲烷、卤乙酸等指标进行测定。
结果32 家自来水厂均检出氯化消毒副产物,包括4 种三卤甲烷( 三氯甲烷、二氯一溴甲烷、一氯二溴甲烷和三溴甲烷) 和2 种卤乙酸( 二氯乙酸、三氯乙酸) ,三氯甲烷超标率为28%,二氯乙酸超标率为22%,二氯一溴甲烷超标率为3%研究源水中有机物污染对饮用水中氯化消毒副产物形成的影响。
方法: 采用安捷伦7890A气相色谱仪、ECD 检测器,对自贡市36 家自来水厂出厂水管网末梢水中的三卤甲烷、卤乙酸、高锰酸钾耗氧量进行测定。
结果: 36 家自来水厂的出厂水管网末梢水不同程度检出氯化消毒副产物三卤甲烷( 三氯甲烷、二氯一溴甲烷、一氯二溴甲烷、三溴甲烷) ,卤乙酸( 二氯乙酸、三氯乙酸) 。
结论: 水源水种类、有机物污染是影响消毒副产物生成的因素,江河水、耗氧量高的源水消毒副产物较多。
[关键词]生活饮用水; 耗氧量; 有机物、氯化消毒副产物[中图分类号]R123. 1 [文献标识码] A [文章编号] 1004 - 8685( 2013氯气或氯消毒制剂作为饮用水消毒剂,常生成挥发性和非挥发性卤代有机物,如三卤甲烷( THMS) 、卤乙酸( HAAs) 、卤乙腈( HANs) 、卤代酮类( HKs) 、卤乙醛、卤代羟基呋喃酮( MX) 、卤硝基甲烷。
其中挥发性的三卤甲烷( THMs) 和非挥发性的卤代乙酸( HAAs) 是氯化消毒饮用水中两大类主要氯化副产物,THMs 占总DBPs 的46%,HAAs 占总DBPs 的42%。
饮用水中消毒副产物卤代乙醛毒性研究进展

饮用水中消毒副产物卤代乙醛毒性研究进展作者:来源:《食品界》2017年第04期饮用水处理中引入消毒减少了水载细菌的含量。
然而,消毒剂会与水中的天然有机物及人类排放的污染物发生反应生成消毒副产物(DBPs)。
近些年饮用水中消毒副产物卤代乙醛(HALs)得到广泛关注。
在当前已经识别的DBPs中,HALs的含量仅次于三卤甲烷和卤乙酸处于第三。
研究结果表明HALs普遍具有毒性。
HAL对中国仓鼠卵巢细胞毒性和基因毒性的排列顺序分别为三溴乙醛(TBAL)≈氯乙醛(CAL) > 二溴乙醛(DBAL)≈一溴一氯乙醛(BCAL)≈二溴一氯乙醛(DBCAL) > 碘乙醛(IAL)>溴乙醛(BAL)≈一溴二氯乙醛(BDCAL) > 二氯乙醛(DCAL) > 三氯乙醛(TCAL)和DBAL > CAL≈DBCAL >TBAL≈BAL > BDCAL > BCAL≈DCAL > IAL。
TCAL不具有基因毒性。
相较于其他DBPs,HALs具有较高的细胞毒性。
饮用水消毒对保护公共卫生安全做出了杰出的贡献。
然而在进行消毒的同时产生了与当初意愿相违背的效果,化学消毒剂同时会与水中的天然有机物、溴离子和碘离子发生反应生成消毒副产物。
为了满足由于人口增长相伴随而来的用水增长的需求,水厂开始探索采用受农业径流和污废水出水影响的水源水,消毒剂与这些水源水中的有机污染物反应也会生成DBPs,并且这一领域研究的趋势正在逐渐上升。
1974年,Rook在氯化腐植酸过程中识别出氯仿,并将其定义为DBPs。
此后,越来越多的研究人员开始致力于研究DBPs的水中浓度、检测方式、生成机制、控制技术和毒性。
时至今日,超过800种DBPs已经被识别出来。
之前的相关研究和报道表明几乎所有的DBPs具有细胞毒性、基因毒性、致畸变性、致癌性。
流行病学研究已经论证了DBPs与逐渐升高的膀胱癌和结肠癌风险之间的关系。
水质处理中氯化物对微生物的杀菌效果研究

水质处理中氯化物对微生物的杀菌效果研究水质处理中,常常会使用氯化物来进行消毒和杀菌。
本文将探讨氯化物在水质处理中对微生物的杀菌效果,并基于现有的研究数据进行分析和总结。
首先,氯化物是一种广泛使用的消毒剂,能有效地杀灭水中的大部分微生物,包括细菌、病毒和寄生虫等。
氯化物通过释放氯离子,破坏微生物的细胞膜和核酸,从而抑制其生物活性,达到杀菌的目的。
根据研究,氯化物对大部分常见的细菌和病毒具有较强的杀菌效果,可以有效地去除潜在的病原体。
其次,氯化物的杀菌效果与其浓度和接触时间密切相关。
研究表明,高浓度的氯化物可以在短时间内迅速杀死微生物,而低浓度的氯化物则需要更长的接触时间来实现同样的杀菌效果。
此外,低温环境下氯化物的杀菌效果较差,因此在一些寒冷地区的水质处理中,可能需要增加氯化物的浓度或延长接触时间来保证杀菌效果。
另外,值得注意的是,氯化物的使用可能会产生一些副产物,如臭氧、卤代酸、三氯甲烷等。
这些副产物可能对人体健康造成一定的风险,尤其是当氯化物在水中与有机物反应时,会形成一些有毒的有机氯化物。
因此,在水质处理中使用氯化物时,需要对其浓度和接触时间进行合理控制,以及对副产物进行监测和去除,以确保水质的安全和健康。
最后,虽然氯化物在水质处理中具有较好的杀菌效果,但是一些对氯化物具有抗性的微生物可能仍然存活下来。
这些抗性微生物可能对人类健康造成潜在的威胁,并且在进一步处理过程中可能导致水质的再次污染。
因此,在水质处理中,除了注重氯化物的杀菌效果,还需要采取其他的水质处理措施,如紫外线照射、过滤等,以提高水质的安全性。
综上所述,氯化物在水质处理中对微生物具有较好的杀菌效果,可以有效地去除水中的病原体。
然而,在使用氯化物时需要注意其浓度和接触时间,以及监测和去除可能产生的副产物。
此外,还应采取其他的水质处理方法来提高水质的安全性。
最后,需要进一步研究和改进氯化物的使用方式,以提高其杀菌效果并减少副产物的产生,从而更好地保障水质的安全和健康。
饮用水加氯消毒副产物污染及控制措施

中原 大化集团三 聚氰胺废水处 理装置投人运 行以 来 , 行稳定 , 运 处理后 精制水 总氮小 于 5 m / , O 0 g 1C D小 于 10 /, 5mg 1完全 可 以代 替脱盐水 使用 , 现 了工 业废 实
水的零排放和 资源 的循 环利用 , 节约 了资源 , 消除 了污
染 , 生 了 巨 大 的经 济 效 益 和 良好 的社 会 效 益 , 时 为 产 同
效果理想。
饮用 水加氯消毒副 产物种类 有 :挥发性 三卤 甲烷
C : 体将 增加 , O气 废水汽提塔负荷升高 , 压力较低 时 , 顶 部气相水含量增加 。 3 留时间 。 . 停 物料在水解器停 留时间受废水处理系 统给料负荷 的影响 。 负荷增加 , 留时间减少 , 停 废水 中溶 解固体量增加 ; 负荷降低 , 留时间增加 , 停 理论上将会 降 低废水中的固体含量 。 4水解器 中总溶解固体。 . 总溶解 固体主要含有 O T A 和三聚氰 胺 , A O T浓度几乎保 持不变 , 而三聚氰胺浓度
109 万 元 , 时避 免 了 环 境 的 污 染 , 造 了 巨大 的 社 3 .8 同Biblioteka 创会效 益 。 六 、 语 结
受结 晶器 温度影响 , 总溶解 固体浓度较 高的话 , 将导致
三聚 氰 胺 损 失 。
5废水汽提塔再沸器蒸汽控制。废水汽提塔的作用 . 是将底部物料 中的氨含量降至约 5p 在浓度如此低的 p m,
三聚氰胺废水处理提供 了宝 贵的经验 。
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生 态 环 境
酚 、 ,- 氯 酚 、 ,- 氯 酚 和 24 6 三 氯 酚 。氯 酚 是 24 二 26二 , ,-
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加强对标准值执行情况的监督和管理,把这些化合物的浓度降到 人体可以接受的水平。3) 不同的水厂要根据不同水源水质状况, 通过实验确定控制消毒副产物的最佳方案。除了改进传统氯化 工艺之外,可通过消毒剂替代、前体物去除、副产物直接去除等多 种措施来控制消毒副产物。在控制过程中,对那些含量大或是毒 性大的 DBPs 重点考虑,确保这些物质的优先去除。4) 任何一种 饮用水深度处理技术都有其局限性,所以把物理、化学、生物等多 种技术结合起来,发挥协同作用是控制消毒副产物的发展方向之 一。同时不断开发 新 的 处 理 技 术,例 如 纳 米 技 术、光 催 化 消 毒 和 MIEX 技术,为去除 DBPs 提供更多的技术选择。 参考文献: [1] 李晓莉. 饮用水的消毒技术[J]. 广东化工,2003( 5) : 53-54. [2] 赵生友,王 浩. 饮用水加氯消毒副产物的毒性与控制[J].
收稿日期: 2011-10-26 作者简介: 赵 亮( 1982- ) ,男,天津大学环境工程学院环境工程专业工程硕士研究生,工程师,中国煤炭地质总局第二水文
地质队,河北 邢台 054000
第 38 卷 第 2 期
·122· 2 0 1 2 年 1 月
山西建筑
灭菌的情况下,尽 量 减 少 氯 气 的 使 用 量。第 三,保 证 加 氯 过 程 的 均匀和快速混合,国 内 外 已 有 研 究 表 明,快 速 均 匀 混 合 能 大 大 提 高氯的初始杀菌能力,这样可以减少氯的使用量[12]。
4 结论和展望
由于氯消毒具有经济性和高效性,结合当前我国的经济水平 和技术研发的状况,在短时期内氯消毒仍然是饮用水消毒的主要 技术手段,目前大多数水厂仍采用氯消毒工艺。综合国内外对氯 化消毒副产物的研究现状,我认为今后的研究可以围绕以下几个 方面展开:
1) 目前饮用水中未确定的有机卤化 DBPs 达 50% 左右,我们 应该加大研究力 度,开 发 出 更 精 确 的 检 测 技 术,确 定 氯 化 消 毒 过 程中产生的那些未知的 DBPs,查明其形成机理,明确其对人体健 康的风险,为饮用水中的 DBPs 控制和去除提供理论依据,以便更 好的去除这些 DBPs。2) 要减少 DBPs 对人体的健康威胁,最重要 的是要从水源保 护 入 手,从 源 头 上 控 制 污 染 物 的 排 放,这 才 是 控 制消毒副产物的根本途径。相应的国家机构应该制定更为严格 的标准和规定,减 少 这 些 有 毒 化 合 物 对 公 众 的 健 康 卫 生 威 胁 ,并
法,为饮用水高效安全消毒技术的进一步研究提出了意见和建议。
关键词: 饮用水消毒,氯化消毒副产物,控制方法
中图分类号: TU991. 25
文献标识码: A
消毒作为控制饮用水生物安全性的最后一道屏障,氯化消毒 在我国第二代饮用水常规工艺处理中得到了大规模的应用。氯 化消毒的目的在于有效杀灭水中混凝、沉淀和过滤等前期工艺未 能去除的微生物,控制水传染性疾病的传播。氯化消毒能够杀灭 水中的大部分致病细菌和寄生虫卵,同时具有去色、除臭、除味和 灭藻的功能[1,2]。但是越来越多的研究表明,饮用水加氯消毒后 会产生消毒副产物( DBPs) ,而这些物质会危害人体健康,如三卤 甲烷( THMs) 、卤乙酸( HAAs) 等,饮用氯化水会使人患结肠癌和 膀胱癌的危险增加。目前国内外有不少学者致力于 DBPs 的形成 机理、危害以及控制方法的研究,且提出了很多去除 DBPs 的方 法,但是目前还没有一种公认的十分经济有效的处理方法。如何 控制饮用水中 DBPs 仍然是水处理行业亟待解决的问题之一。
为了控制饮用水消毒副产物,各国都制定了严格的标准。在 我国,2007 年 7 月 1 日,由国家标准委和卫生部联合发布的 GB 5749-2006 生活饮用水卫生标准强制性国家标准,规定指标从原 先的 35 项增加到了 106 项。这项新标准提出了常规 42 项、非常 规 64 项指标。与旧标准相比,其增加了 71 项,修订了 8 项; 加强 了对水质有机物、微 生 物 和 水 质 消 毒 等 方 面 的 要 求,并 基 本 实 现 了饮用水标准与国际接轨。
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普遍认为消毒副产物会有“三致”作用,即诱变性、致癌性和生殖
与发育毒性。
HKs 1.1%
UTOX 40.9%
THMs 24.7%
其他 1.7% HAN
4.9%
HAAs 26.8%
图 1 各种消毒副产物所占比重
常见消毒副产物对人体健康都会产生的影响
3. 1 改进氯消毒工艺
DBPs 产生于氯消毒工艺,故改进传统氯化工艺是一种有效 的 DBPs 控制措施。针对传统消毒工艺产生 DBPs 的机理,在新水 厂的建造或是旧水厂改造过程中,可以从以下几点进行考虑: 第 一,改进加氯 点,取 消 预 加 氯,尽 量 采 用 滤 后 加 氯。 采 用 滤 后 加 氯,由于在滤前工 艺 中 已 经 去 除 了 一 部 分 消 毒 副 产 物 前 驱 物 ,实 践表明,滤后加氯可以大大降低出厂水中的 DBPs[12]。第二,严格 控制加氯量,在氯消毒过程中,应结合水厂进水水质,在保证消毒
诱变 引发癌症或肿瘤 引发癌症和对生殖及发育产生影响 对肝,肾,脾和生长发育产生影响
3 DBPs 控制方法的研究进展
控制 DBPs 的目的是尽量减小其在饮用水中的存在量,最大 限度地降低其对人体的健康危害。根据 DBPs 的形成机理,目前 控制 DBPs 的方法大致可分为 5 类,分别是改进氯消毒工艺、研发 替换氯消毒剂、去 除 消 毒 副 产 物 的 前 驱 物、去 除 已 经 产 生 的 消 毒 副产物和从源头 控 制,加 强 水 源 水 的 保 护,并 制 定 严 格 的 饮 用 水 水质标准[11]。
第 38 卷 第 2 期 2012 年1 月
山西建筑
SHANXI ARCHITECTURE
Vol. 38 No. 2
Jan. 2012 ·121·
文章编号: 1009-6825( 2012) 02-0121-03
饮用水中氯化消毒副产物的控制研究进展
赵亮
摘 要: 探讨了 DBPs 的形成机理及其种类,然后介绍了 DBPs 对人体的健康风险,并总结了目前国内外控制 DBPs 的方
2 DBPs 的健康风险
饮用水被应用于 日 常 生 活 中 的 很 多 地 方,例 如 直 接 饮 用、做 饭、洗澡、洗涤等,因此人体可通过多种途径直接接触 DBPs,当然
直接饮用是主要的一种暴露方式,但在淋浴、洗衣、游泳等过程中 也会摄入或是皮肤接触到 DBPs[10]。在 DBPs 毒理学的研究方面,
近年来,国内外学 者 也 提 出 了 许 多 其 他 新 型 的 消 毒 方 法 ,其 中物理消毒方法主要有超声波法、高梯度磁场法、微电解法、X 射 线照射法和 γ 射线照射法等,化学消毒法有等离子体消毒、银离子 消毒剂、氧化剂( 过氧化氢和 fenton 试剂) 和光化学氧化消毒法等。
3. 3 DBPs 前驱物的去除
研究表明,消毒副 产 物 的 前 驱 物 主 要 是 质 水 体 中 的 腐 殖 酸 、 富里酸以及其他的天然有机物。Guanghui Hua 等[14] 研究指出, Br - 和 I - 容易与亲水性天然有机物形成 DBPs,因此去除前驱物的 重点应该放在一般处理方法难于去除的亲水性天然有机物上。 当然饮用水公用工程中最安全优化的方法是将亲水性和憎水性 的有机物都有效的去除,从而减少消毒副产物产生。目前去除这 些前驱物的主要方法有: 强化混凝法、活性炭吸附法、膜过滤法、 生物氧化法、化学氧化法以及纳米工艺。