传统的消毒剂有氯气、次氯酸钠和次氯酸钙。这些消毒剂在水中主要是HCLO和CIO-的消毒作用,其中HCLO的消毒作用为CIO-的40~80倍。由于pH值影响HCLO/CIO-浓度比放,所以pH值对氯消毒有影响,为此常常控制PH值为6.5一8.5。氯消毒方法具有对细菌杀伤力大、在水中较稳定和使用费低等优点,但也具有与有机物反应而生成具有有害作用的副产物的缺点。
水中的氧和溴与水中的有机物发生化学反应而生成的化合物,系为消毒副产物。水中的氯一般是人为投加的消毒剂,而溴是水中已存在的溴离子,在水消毒过程中对副产物的产生起作用。原水中的有机物由人为有机物和天然有机物所组成,其中夭然有机物是主要的形成消毒副产物的前体物。天然有机物在天然水体中的浓度一般为5-20mg/L,由土生有机物和水生有机物组成,其中土生有机物来源子泥炭、土壤、湖泊底泥的有机物,水生有机物来源于浮游生物和细菌的代谢产物。地表水中天然有机物主要含有5%一20%土生和水生的蛋白类化合物、10%一20%的土生和水生的聚糖,5%一20%的水生难降解有机物和50%一80%的土生难降解有机物。
目前已经确定的、且对人体和动物有不利影响的消毒副产物主要有三卤甲烷(THM),卤代乙酸和高滨根离子,其中三卤甲烷由三氯甲烷(氯仿)、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷和三溴甲烷所组成。卤代乙酸卞要由下列五种化合物所组成:一氯乙酸、二氯乙酸、屯氯乙酸、一溴乙酸、三溴乙酸二1974年在自来水中首次发现二卤甲烷及其对人体的不良影响,1990年确定溴酸根离子是一种对人体有害的消毒副产物。
水中氯仿的来源十分广泛。Kaizer等人认为,在饮水处理过程作为混凝剂使用的高分子聚合物可能是氯仿的来源之一;有研究者在实验中发现D-葡萄糖、梭酸、腐殖酸和五培子酸能在游离氯的作用下生成氯仿:一般具有经基和氨基的芳烃化合物(如酚和苯胺等)以及具有按基和拨基的化合物也容易生成氯仿。胡敏质与水中藻类及其分解、代谢产物、细胞外生物、水中微生物也能生成大量氯仿。
饮用水消毒过程中生成氯仿的反应机理尚不十分明确,但与pH值有关。一般认为,氯仿的生成过程均经过氧化、氯化和水解等三个历程。
饮用水中氯仿对人体健康非常有害。实验研究和实际观察都证明,氯仿具有使人体全身中毒作用和长期效应,特别是它有致癌作用,这早在1945年就己发现。氯仿具有胚胎毒性,表现为受胎功能降低。
水消毒副产物主要是三卤甲烷、卤代乙酸和高嗅根离子,根据其物理化学特性,可采用生物物理化学法将其脱除,其中包括吹脱法、活性炭吸附法、反渗透(RD)组合下艺等。据报道,粉状活性炭法可从饮用水中脱除50%三卤甲烷、10%四氯化碳;对丁水中10^-9级微量污染物,采用活性碳纤维的处理效果优于粒状活性炭。这些实例说明,活性炭吸附法或活性碳纤维法是脱除氯消毒副产物的有效方法之一。
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