一农饮工程出厂水二氧化氯消毒副产物的分析调查和控制对策
【摘要】近年来，随着 “民生实事”的推进，解决饮水安全问题成为重中之重，建立和执行农村饮水安全工程建设、水源保护、水质监测的新“三同时”制度，保障民生。然而如何保障农村饮水安全工程水质稳定达标，科学制定水质监测制度，促进农饮工程的规范管理和正常运行是确保饮水安全的一项重要措施。
本文通过近两年来对重庆市大足区各农饮工程巡检，全面掌握城乡农饮工程供水水质基本状况，意在通过分析一些共性不能稳定达标的问题，为农饮工程的规范运行具有重要的指导意义。
【关键词】农饮工程；水质监测；分析调查
引言
“民生实事”农村饮水工程是为农村居民提供人畜饮水的主要供水设施和供水方式，良好的运行管理，供水水质是否稳定符合卫生要求，直接关系到广大农村居民的身体健康和民生福祉。供水水质不合格，会在不同程度上对饮用者身体健康构成威胁或造成饮用者的感官不适，也会带来一些不稳定的社会风险。按照《生活饮用水卫生监督管理办法》的规定，集中式供水单位供应的水质应当符合生活饮用水卫生标准。大足区农村饮水安全水质检测中心在2017年例行农村饮水安全工程水质监督监测中，发现某水厂的出厂水氯酸盐浓度达 1.4mg/L，按《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）0.7mg/L标准评价，超标1.0倍。为了查明氯酸盐超标原因，我们对水厂的制水消毒工艺进行调查，现将结果如下。
1现场调查
1.1 某水厂制水工艺
该水厂日制水量5000t，制水能力最高达50t/h，采用二氧化氯消毒。二氧化氯发生器产生含二氧化氯的消毒液，通过专用连接装置将反应溶液全部加入到清水池中，进行“一级泵后加药”，“加药”后的源水经过混凝（混凝剂在源水泵前投加）、沉淀、过滤、消毒后到达清水池，再由二级泵加压输送到供水管网（如下图）。
1.2 二氧化氯发生器工作原理
水厂使用的二氧化氯发生器购置于2015年，采用化学法生产二氧化氯，原理是将盐酸和氯酸钠溶液输送到二氧化氯发生器的负压反应室内发生反应，反应能产生二氧化氯，然后将含有二氧化氯的反应溶液通过水射器全部投加到源水管道中（如下图）。
二氧化氯发生示意图
1.3 二氧化氯发生器使用情况
使用原料为盐酸和氯酸钠。盐酸要求为工业合成一级品，含量≥32%；氯酸钠为工业一级品，含量≥99%，按5kg氯酸钠加 10kg水的比例配置使用。在该水厂的实际使用中，二氧化氯发生器投加氯酸钠（27.8%，3.6mol/L）和盐酸（32%，10mol/L）按照 1：1.15的体积比投加。查阅该型号设备的工艺资料，氯酸钠（27.8%，3.6moL/L）和盐酸（32%，l0mol/L）的投加体积比应为 1：1.25。
2 解决措施
建议水厂更改二氧化氯发生器的原料投加比例，将盐酸和氯酸钠投加体积比改为1：1.25。为评价措施效果，在原料投加比例调整前后分别采集出厂水水样，按照《生活饮用水标准检验方法》（GB 5750.51-2006）进行氯酸盐检测，检测结果依据《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）进行评价。
3 结果
二氧化氯发生器按照1：1.15的体积比投加盐酸和氯酸钠溶液时，出厂水氯酸盐浓度为 1.4mg/L，将该比例调整为1：1.25后，出厂水氯酸盐浓度为 0.45mg/L，符合标准。见下表。
4讨论
为了使 → → 的转化比较完全，提高氯酸钠的反应率，需要过量盐酸来参与反应，实际应用中投加的氯酸钠与盐酸溶液的摩尔比要大于1：2.4，但是过量的盐酸也会加速副反应的发生。根据该水厂二氧化氯发生器的工艺资料，氯酸钠和盐酸溶液的建议投加体积比为，1：1.25摩尔比为1：3.45）。水厂在原料配比调整前使用的氯酸钠与盐酸溶液体积比是1：1.15（摩尔比为1：3.2），氯酸钠反应不完全，其残余量超出正常水平，导致出厂水的氯酸盐浓度高达1.4mg/L，远远超出国家标准（0.7mg/L）。在盐酸和氯酸钠溶液投加量摩尔比调整为1：3.45后，出厂水氯酸盐浓度为0.45mg/L。由此可见，由于盐酸與氯酸钠溶液的投加比例存在误差，盐酸投加量偏少，导致氯酸钠反应率低，二氧化氯消毒液中的氯酸钠残余量大大提高，导致出厂水氯酸盐超出标准。
5 结论
（1）氯酸盐制取二氧化氯过程中，氯酸盐本身也是一种消毒剂，同时还是二氧化氯的生产原料，但它又是消毒副产物。因此在农村饮水工程运行管理中，要严格控制氯酸盐的投放比例，提高控制的精准度，探求反应的最佳浓度、酸度、温度等因素，进而提高反应原料的转换效率。
（2）为了有效控制出厂水中消毒副产物的余量，进行工艺改造，“二氧化氯预氧化+ 二氧化氯消毒”改为“二氧化氯预氧化+ 次氯酸钠消毒”两种药剂联用，同时控制好二氧化氯预氧化的投加量，其加注量控制在0.5 mg /L，或滤后水的二氧化氯余量在0.1 mg /L 以下，可以较好地解决氯酸盐和亚氯酸盐的超标问题。
（3）考虑到原料氯酸盐本身是消毒副产物，除了原料泄露、生产工艺中转化率低的问题，有必要开展新型二氧化氯生产工艺研究，如挑选适宜的固体酸，如硬脂酸、柠檬酸、草酸、酒石酸或杂多酸等和一种氯酸或亚氯酸盐为模型反应，合适的催化剂，收集、吸收、稳定储存的高纯度二氧化氯，从源头上减少消毒副产物氯酸盐的使用，从而控制此消毒副产物的生成。
（4）着力推进农村饮水安全工程的一体化管理，由有实力和管理经验的企业来管理分布比较分散的农饮工程。
（5）加强对出厂水的检测，及时发现饮用水的安全隐患，对水质检测中存在的问题及时处理，使水质达到《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）的要求。
参考文献：
[1]朱慧峰等.饮用水中二氧化氯消毒副产物的分布和控制对策 [J]. 净水技术，2016，35（1）：107-110；
[2]高志登等.山东省部分市政水厂水质调查[B]. 预防医学论坛，2016，22（5）；
[3]孙中兴等.一起出厂水氯酸盐超标原因调查[J].上海预防医学杂志，2009，21（10）；
[4]代园园等.二氧化氯作为消毒剂在饮用水处理中的应用[J].净水技术，2011，30（1）：4-5；
[5]陈国光等.消毒方式及消毒副产物控制研究[J].给水排水，2014，40（10）：9-13.