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饮用水加氯消毒副产物的研究进展与控制

文档作者：赵红梅1 尹倩倩2 王明晖3 文档来源： 1 德州市环境保护科学研究所 2 山东恒信建筑设计有限公司 3 山东建筑大学市政与环境工程学院		点击数：	更新时间： 2025年04月26日
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上一篇：饮用水消毒副产物的研究现状

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饮用水加氯消毒副产物的研究进展与控制
赵红梅1尹倩倩2王明晖3
(1 德州市环境保护科学研究所山东德州253034；
2 山东恒信建筑设计有限公司山东济南2501003；
3 山东建筑大学市政与环境工程学院山东济南250101)
摘要阐述氯消毒副产物的种类和形成机理及其危害性．并提出优化水处理工艺、消毒剂替代、前体物去除、副产物直接
去除等氯消毒副产物的控制措施。
关键词饮用水消毒副产物控和l对策
中图分类号：TU991．25 文献标识码：A 文章编号：1672—9064(2010)05-0010—03
由于氯消毒的操作使用简单．便于控制．可杀灭水中微
生物从而防止水介疾病的传染．良好的消毒持续性可以防止
水在输送过程中被二次污染．余氯的测定也很容易．并且氯
消毒的价格不高．所以很快在饮用水行业推广应用。从我国
的经济情况考虑．当前以及今后一段时期．饮用水的消毒仍
将以氯消毒为主。随着研究的深入，越来越多的氯消毒副产
物被发现．通过现场检测表明．饮用水加氯消毒后增加了22
种itl氯代消毒副产物．这些物质对人体产生很大的危害，控
制饮用水中消毒副产物成为供水业面临的挑战之一。
l 氯消毒副产物的种类和形成机理
1．1氯消毒副产物的种类
消毒副产物(DBPs)是指消毒剂对饮用水消毒时．消毒
剂与水中含有的天然有机物反应生成的化合物。继1974年
Rook和Bellar等人发现饮用水加氯消毒可以产生三卤甲烷
(THMs)．人们对氯消毒产生的副产物进行了大量的研究分
析。目前已经确定的氯消毒副产物就有上百种[2’引。但总的来
说可分为5类：三卤甲烷(trihalomethanes，THMs)、卤代乙酸
(haloaceticacids，HAAs)、卤氧化物、卤代乙腈(HANs)和直接
致诱变化合物。主要种类见表1。
1．2氯消毒副产物形成机理
经研究表明．氯消毒时与水中腐殖酸和富里酸产生复杂
的物理、化学反应．故产生了消毒副产物⋯。腐殖酸和富里酸
是存在于水中的结构复杂的大分子带阴离子有机物．是羟基
苯醌、芳香族氨基羧酸等缩合物。结构中的间苯二酚型二羟
基芳香环易生成THMs．间苯二酚上的羟基化合物及其衍生
物会生成TCM或其他TCM化合物。泥土、湖泊底泥及浮游
生物和细菌等形成大量天然有机物．是主要的氯消毒副产物
的前体物质。氯可将水中溴化物氧化成氢溴酸，接着与有机
物反应生成对应的溴化消毒副产物。总的来说，一般的生成
反应式㈣为：
氯+(Br-或I一)+前驱物=卤仿+其他卤化物
2氯消毒副产物的危害
目前水处理工作者及医学工作者关注较多的是消毒副
产物的“三致”作用。研究发现，如果动物长期暴露于高剂量
TCM、BDCM中。可以导致肝癌和肾癌[6]；MX对DNA有损伤
作用例；氯消毒副产物二氯乙酸(DCA)和三氯乙酸(TCA)会
毒害人体的肝脏，而且可能导致神经病变和胎儿畸形㈨；
DBPs与神经管缺陷、先天性心脏病、泌尿系统畸形、头面部
缺陷等也有相关性；长期饮用氯消毒的饮用水，死于消化和
泌尿系统的癌症的危险性增加L9]。因此，为控制氯消毒副产
物的产生量和危害性在最低限度．业内人士一直致力于完善
氯消毒工艺。
农l 氯化消毒副产物中的主要有机物
种类化合物
三卤甲烷(THMs)
卤乙酸(HAAs)
卤乙腈(HANs)
致诱变化合物(MX)
卤代酮类(HKs)
卤代酚
卤乙醛
卤硝基甲烷
氯仿(TCM)．溴仿(TBM)、一溴二氯甲烷、(BDCM)、二溴一氯甲烷(DBCM)
一氯乙酸(MCAA)、二氯乙酸(DCAA)、三氯乙酸(TCAA)、一溴乙酸(MBAA)、二溴乙酸(DBAA)
二氯乙腈(DCAN)、三氯乙腈(TCAN)、溴氯乙腈(BCAN)、二澳乙腈(DBAN)
3一氯一4(二氯甲基)一5一羟基一2(5H)一呋喃
二氯丙酮(OCP)、三氯丙酮(TCP)
三氯酚、三溴酚
三氯乙醛／水合氯醛
三氯硝基甲烷／氯化苦
作者简介：gag(1983一)，女，山东平原县人，助理工程师，本科，主要从事琢境影响评价工作。
万方数据 2010．N05．
3消毒副产物的控制措施
由于消毒副产物产生于氯消毒过程中．优化传统氯化工
艺是首先考虑的控制办法。此外，替代消毒剂、去除前体物、
直接去除副产物也是常被考虑的措施。
3．1优化水处理工艺
3．1．1改进传统氯化工艺
首先．加氯量是影响副产物生成的重要因素．根据水质
调整投氯量．做好计量工作．在保证能杀死水中细菌的前提
下降低投氯量。其次，降低投氯量，缩短接触时间．提高氯的
应用率可以减少氯与水中有机物接触反应的几率。另外．过
滤可去除一部分三卤甲烷前体物．从而降低副产物的生成
量。
3．1．2强化混凝和活性炭组合工艺
强化混凝．就是确定混凝的最佳条件．发挥混凝的最佳
效果．以增加有机物的去除率。腐殖酸和富里酸是地表水中
的主要前体有机物。它们与水形成大分子胶体溶液．经混凝
处理可有效地去除。对致突变前体物含量较高的水源水．活
性炭吸附可有效去除这些致突变前体物．该工艺既利用了活
性炭的物理吸附作用．又使其表面生长的微生物膜对有机物
的生物氧化降解作用．其对污染物的去除率大大提高。混凝
与活性炭(特别是PAC)吸附相结合可有效控制三卤甲烷等
消毒副产物．该方法使用中存在吸附与混凝的竞争．合理选
取投加方式．避免竞争吸附．充分发挥PAC的吸附容量是使
用这种工艺的关键。PAC投加于吸水井、快速混合、絮凝中
段、滤池前端及澄清池中，特别是絮凝中段，既可避免竞争吸
附，又保证了吸附时间，是较为理想的投加点。
3．1．3膜分离技术
膜分离技术是以高分子分离膜为代表的一种新型的流
体分离单元操作技术。膜分离技术中纳滤、反渗透冈对致突
变物的去除率都很高．在饮用水有机物处理中呈现强的发展
趋势。水中腐殖酸类的分子量变化范围在100—1000道尔顿，
而纳滤膜截留的分子量为200—1000道尔顿．即可去除水中
有机物．同时又保留了对人体有益的无机盐离子．所以去除
效果最好。但膜的应用一直没有得到推广。因为其使用寿命
短、易污染、难清洗且成本高㈣。
3．1．4高锰酸钾或臭氧和生物活性炭组合工艺
高锰酸钾⋯喊臭氧在水处理中将大分子有机物氧化为
小分子有机物．还可氧化氰化物、硝化物等无机物质。臭氧与
生物活性炭联用即臭氧生物活性炭(O,BAC)法，进水通过臭
氧氧化后．大分子有机物被氧化为小分子，从而提高了有机
物进入活性炭微孑L的概率。臭氧氧化过程中的大量中间产物
都可被活性炭吸附．既去除了臭氧无法去除的三卤甲烷及其
前驱物质．并且微生物的附着．可以发挥生化和物化处理的
协同作用．延长了活性炭的工作周期，保证了最后出水的生
物稳定性。推荐方案见图l。
3．2消毒剂替代
3．2．1 氯胺消毒
有关研究表明．与氯消毒相比．氯胺消毒所产生的
混凝荆
圈1推荐方案
市区管同
DBPs、尤其是THMs等氯化副产物比较少。此外，用氯胺消
毒还可显著改善水体的味觉和嗅觉。在美国的市政供水中，
使用氯胺消毒的水厂占到约25％．我国水厂使用氯胺消毒的
较少。目前尚没有研究表明氯胺消毒饮用水可致突变。
3．2．2二氧化氯消毒
与氯消毒相比．二氧化氯消毒一般只起氧化作用．不起
氯化作用，几乎不产生三卤甲烷及其它有机卤代物；对pH
有较宽的适应范同，当pH>6．5时。杀菌效率远高于氯：氧化
能力是氯气氧化能力的5倍．杀菌同时可以去除水中色度、
臭味、锰等杂质。与臭氧相比．二氧化氯在水中持续残留时间
较长，可有效控制二次污染发生。另外，二氧化氯还有较强的
除酚能力。但据报道。二氧化氯对幼儿及儿童健康的发育有
影响．其消毒会产生氯酸盐及亚氯酸盐．对血红细胞有损害
作用f12】。另外，二氧化氯价格高、处理费用高、制备技术不成
熟等问题．限制了其在饮用水消毒处理中的推广应用。
3．2．3高锰酸钾消毒
高锰酸钾消毒可用于替代预氯化过程。高锰酸钾既可发
挥部分消毒作用．又能去除腐殖酸和富里酸等．从而有效抑
制了氯消毒副产物的生成．同时氧化过程中产生的二氧化锰
是很好的絮凝剂，可以减少三卤甲烷前体物。
3．2．4过氧化氢消毒
过氧化氢消毒是依靠其强氧化性的一OH作为氧化中间
产物来实现氧化的。过氧化氢的标准氧化还原电位高于高锰
酸钾、次氯酸和二氧化氯，仅次于臭氧，能直接氧化水中有机
污染物和构成微生物的有机物质。此外．过氧化氢分解后不
会带来二次污染，直接产生水和氧气：过氧化氢分解速度慢，
有较长时间的残留消毒作用：稳定性好．储存过程中损失率
低；与水完全混溶，无需考虑溶解度限制；无腐蚀性，便于处
理。因此，过氧化氢是一种较为理想的饮用水消毒剂和预氧
化剂。
3．2．5臭氧消毒
臭氧的氧化能力最强．高于二氧化氯、氯气、氯胺、高锰
酸钾，不但能迅速杀灭细菌和芽孢病毒．并且对色、嗅、味等
污染物有去除作用．同时能提高水中有机物的生物可降解
性。此外，臭氧氧化有机物成亚硝酸盐等。不产生二次污染。
臭氧消毒不具持续性。故处理后补加氯．由于臭氧氧化已将
氯消毒副产物的前体物基本去除．不会产生副产物．但是处
理水致突变试验的MR比值有所增加。在水处理中。臭氧往
万方数据 2010．N0．5．O
往使用臭氧发生器就地制取。投资费用较高且产率低，在一
定程度上限制了其应用。
3．2．6紫外线消毒
紫外线消毒在水处理过程中便于管理、杀菌快且效率
高、不产生消毒副产物．同时基本上不改变水的物理性质；但
该技术也存在成本高．无持续杀菌能力，容易产生二次污染，
需与其他工艺联合的缺点。故没有得到普及，一般仅在特殊
情况下小规模使用．
3．3前体物去除
强化混凝法是通过改善混凝剂匹配和优化混凝条件等
方法．提高混凝沉淀对有机物的去除效率。强化混凝对胶体
类、腐殖酸类和高分子类有机物去除率较高，对溶解态的前
体物质难以去除。实际生产中．该工艺可作为活性炭吸附或
膜过滤的预处理单元使用．
活性炭可有选择的吸附水中有机物．特别是烷烃类有机
物，但对醇类、酮类、酚类等极性有机物的去除效率相对较
弱。该工艺有处理费用高、出水浊度大的不足，实际中可与臭
氧消毒或膜过滤等工艺联用。
膜过滤具有工艺适应性强、操作及维护方便、易于实现
自动化等特点．该工艺对天然水中的有机物去除效果好且可
保证无机离子的流出。但膜过滤不具持续消毒能力，在出水
时要补加氯或氯胺以防治二次污染。
水处理中的生物预处理一般采用生物膜法．生物处理工
程运用效果较好．不仅能有效去除前体物质且可大幅度降低
后续加氯量。它能有效去除可生化性总有机碳(BDOC)及消
毒副产物前体物．明显降低氯化时水中有机物与氯的反应活
性。
此外．也可采用化学氧化法或光子与氧化剂、催化剂作
用去除前体物质。用高锰酸钾(KMnO。)去除水中有机物可以
显著地控制氯化副产物的生成．降低水的致突变性，且不必
改变常规工艺流程．操作简单，投资费用低。臭氧将有机物氧
化从而改变其可生化性．常作为生物氧化法的预处理。UV+
钡和UV+Ti使是目前研究最多的两种光化学氧化技术。
3．4副产物直接去除
3．4．1膜分离技术
膜技术是近30年发展起来的一项薪技术，在给水处理
方面得到广泛应用。研究证明U8]，反渗透(R0)和纳滤(NF)对
致突变物的去除率都很高，都能使Ames试验呈阳性的水转
为阴性。NF对TOC的去除率约为90％，对可同化有机碳
(AOC)的去除率为80％。膜分离技术有出水水质稳定、运行
维护费用低、操作简单及占地面积少等优点，随着膜技术的
发展和使用．必将对水处理产生重要影响。
3．4．2活性炭吸附
活性炭是一种良好的水处理剂．该工艺是有效的深度处
理工艺。GAC单元处理的水对菌株的诱变指数低于自来水，
说明其对水中致突物质去除率高。另有研究表明：使用2个
月和10个月的活性炭对HAAs的去除率分别为75％和
65％，而使用2个月时对THMs去除率仅为38％。
3．4．3吹脱法
三卤甲烷和卤代乙酸均具有挥发性．他们是消毒副产物
中能定量测定的主体物质．可以采用吹脱发或曝气法。有关
研究显示．使用吹洗曝气和跌水曝气法，可在5min去除90％
以上的三卤甲烷．
4结论
由于我国水源水质情况复杂．从目前研究情况来看，还
没有一种消毒剂可以完全满足人们的要求。传统的氯消毒工
艺具有经济、技术成熟的优势．虽然近些年来研究的紫外线、
光催化氧化等工艺替代氯消毒都有良好的效果，但是否会产
生其他副产物及危害尚未得到论证．并且新兴技术在实际应
用中往往还需要进一步研究．投资及维护费用也大多较高，
故氯消毒在相当一段时间内仍将是给水处理中的主要消毒
工艺．氯消毒副产物的去除仍是目前饮用水消毒的主要研究
方向。
参考文献
l 张艳琴．饮用水消毒技术及消毒副产物的危害．太原科技，2003(3)
2 Palaeios M，Pampillon JF，RMfignez ME．Organohalogenated cornpounds
levels in hlorinated waters and current compliance with quali·
ty standards throughout the European Union．Water Res，2000，34(3)
3 Teusehler LK，GenningsC，Stiteler WM，et a1．Amuitiple purpose design
approach to the eva|uation of risks form mixtures of disinfection
by-products．Drug oxieol，2002，23(1)
4张绍园．饮用水加氯消毒副产物控制技术研究现状与发展．水处理
术，1998，24(1)
5柳瑞翠，姜付叉．氛消毒副产物的处理方法探讨．陕西环境，2003，5
(10)
6魏建荣，王振刚．饮用水中消毒副产物研究进展．卫生研究。2004。33
(1)
7吴建军．刘爱林．鲁文清．饮用水氯化消毒副产物一3一氯-4一二氯甲
基一5～羟基一2(5H)一呋喃酮的DNA损伤研究．环境与健康杂志．
2003．20(6)
8 陈卓，扬呈勇，陆隽鹤，等．富里酸氯化一消毒副产物生成的影响因
子．南京林业大学学报，2000。24(2)
9 陈颖敏．左俊利．饮用水中氯消毒副产物的污染与控制．工业安全
与环保。200r7。33(3)
lO刘茉娥．膜分离技术．北京：化学工业出版社．1998
11 范洁．高锰酸钾复合药荆与活性炭联用技术去除水中有机污染物
的研究．哈尔滨：哈尔滨建筑大学。1998
12王国胜．生活饮用水消毒和消毒副产物的控制．山西化工。2003．23
(1)
一Hh_，_●I*—ⅦH，”¨_一～h．一‰_一_●-p，。qh_，一㈨一Ⅶ¨一。¨H—lIp一●‘·_—H¨"1¨¨·__‰一‘-_h·洲⋯-一‘1161·一¨¨p。呻‰一¨¨-，‘。Ih·．一州¨H一-¨”。HHH，”“¨-一¨¨·．p。¨¨∥呻¨一Ⅶ．，—帅p4Ⅵ¨¨”_¨¨一H●h··_‰p“¨¨·，”¨¨一¨．h·卅¨_-，o¨¨—帅-一Ⅶ．．—‰．—¨¨-—‰*，
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