臭氧消毒中溴酸盐的形成检测与控制Word下载.docx

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文章编号：

１０００—４６０２（２００６）１６—００１２—０４

文献标识码：

Ｂ

Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ，Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ

ａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｏｆ

ＢｒｏｍａｔｅｉｎｔｈｅＯｚｏｎｅＤｉｓｉｎｆｅｃｔｉｏｎ

ｏｆＤｒｉｎｋｉｎｇ

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ＣｏｌｌｅｃｔｉｏｎａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ

ＷＵＱｉｎｇ．ｐｉｎ９１，ＭＥＮＧ

（１．Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ

Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ

Ｆａｎ．ｙａｌ”，ＺＨＡＮＧＪｕ—ｍｅｉｌ，ＧＵＯ

ＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｉｃｒｏｂｉａｌ

ｏｆＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ

５１００７０，Ｃｈｉｎａ；

２．ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＳｅａＩｎｓｔｉｔｕｔｅ

ｌｏｇｙ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙ

Ａｂｓｔｒａｃｔ：

ｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０３０１，Ｃｈｉｎａ）

Ｏｚｏｎａｔｉｏｎｏｆｄｒｉｎｋｉｎｇｗａｔｅｒｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｂｒｏｍｉｄｅｍａｙｌｅａｄｔｏｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｂｒｏｍａｔｅ，

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（ＩＡＲＣ）．Ｂｒｏｍａｔｅｉｓｆｏｒｍｅｄｔｈｒｏｕｇｈｍｕｌｔｉｐｌｅｒｅａｃｔｉｏｎｓｄｕｒｉｎｇｏｚｏｎａｔｉｏｎｏｆｄｒｉｎｋｉｎｇｗａｔｅｒｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｂｒｏ－

ｍｉｄｅ．Ｍｅｔｈｏｄｓｏｆｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎ

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ｐｅｒｍａｎｇａｎａｔｅ，ａｎｄｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｄｏｓｉｎｇｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｅｔｃ．Ｔｈｅｃｒｉｔｉｃａｌ

ｔｏ

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ｄｉｓｉｎｆｅｃｔｉｏｎｉｓｉｎａｃｔｉｖａｔｉｏｎｏｆｐａｔｈｏｇｅｎｉｃｂａｃｔｅｒｉａ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｆｕｒｔｈｅｒｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｆｉｎｄｔｈｅｏｐｔｉ—

ｍａｌｂａｌａｎｃｅａｍｏｎｇｏｚｏｎｅ，ｐａｔｈｏｇｅｎｉｃｂａｃｔｅｒｉａａｎｄｂｒｏｍａｔｅｓｈｏｕｌｄｂｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：

ｄｒｉｎｋｉｎｇｗａｔｅｒ；

ｂｒｏｍａｔｅ；

ｏｚｏｎｅ；

ｉｏｎｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ

随着给水处理技术的发展和人们对饮用水水质的重视，臭氧消毒技术在饮用水中的应用日益广泛。

当原水中含有溴化物时，在臭氧的氧化作用下会形成对人体有害的溴酸盐。

溴酸盐被国际癌症研究机构定为２Ｂ级（较高致癌可能性）的潜在致癌物，所

以控制臭氧消毒溴酸盐副产物的生成非常重要。

１水中溴化物和溴酸盐的浓度

世界卫生组织最新的《饮用水水质准则》中的溴酸盐指标值为２５斗ｇ／Ｌ，美国现行的饮用水水质标准中溴酸盐的指标值为１０肛ｇ／Ｌ。

水中溴化物的

基金项目：

广东省科技计划资助项目（２００４８３３３０１０３７）

・１２・

第１６期吴清平，等：

臭氧消毒中溴酸盐的形成、检测与控制

第２２卷

浓度一般为１０～１０００¨

ｇ／Ｌ，当溴化物的浓度＜２０¨

ｇ／Ｌ时一般不会形成溴酸盐，当溴化物的浓度在

５０～１００

水中痕量溴酸盐的３１７．０方法，该方法采用离子色谱法进行分离，以邻二甲氧基联苯胺盐酸盐作为柱后衍生试剂，采用紫外／电导检测器进行测定，经多个实验室验证，其电导、紫外检测器测定结果的平均相对标准偏差分别为１２％和９．６％。

由于天然水中总是含有氯化物，而且其含量高出溴酸盐３个数量级，因此溴酸盐的测定经常受到干扰。

为了避免这个问题的出现，研究者们使用Ａｇ＋型阳离子交换树脂，经过预处理后除掉水样中大量的氯化物，然后再将水样注入离子色谱系统。

试验证明，该方法可适用于测定溴酸盐＜０．５仙ｇ／Ｌ

的水样。

ＩＸｇ／Ｌ时就有可能形成溴酸盐。

欧洲和美国的研究表明，饮用水中溴酸盐浓度通常低于１０ＩＸｇ／Ｌ¨

－３］。

据刘勇建等的调查，由于北京市饮用水主要采用氯消毒，因此大部分水厂出水中均没有溴酸盐检出，在检出溴酸盐的水厂出水中，溴酸盐浓度也较低（０．５—２．２¨

∥Ｌ），各水厂出水中的溴酸盐平均浓度为１．４４仙ｇ／Ｌ¨

１。

２溴酸盐的形成过程

溴酸盐的形成过程如图１所示。

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Ｕ抑；

Ｕ２嫩

ｒｏｉ

有研究对直接测定饮用水中痕量溴酸盐的离子色谱方法进行了优化，选用高容量的碳酸盐选择性离子色谱柱，以Ｎａ：

ＣＯ，＋ＮａＯＨ为淋洗液，进样量

为１００ＩＬＬ，可测定饮用水中“ｇ／Ｌ数量级的溴酸盐。

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Ｂ蕴ＤＩ－一》ＤＩ＇ｔＪ‰Ｂ乏盒融≯‰ｉ

图１溴酸盐的形成过程

Ｆｉｇ．１

Ｒｅａｃｔｉｏｎ

若结合微波浓缩样品前处理技术则对溴酸盐的检出限可达ｎｇ／Ｌ数量级。

４对溴酸盐副产物的控制

４．１

加氨

加入水中的氨会与ＨＯＢｒ结合生成溴胺，从而减少ＢｒＯ一的生成量。

溴胺生成反应非常复杂，决定于水体ｐＨ值、溴化物的含量以及氨含量等因素ｏ

当采用臭氧对苏黎士湖水水样进行消毒时，加

７｜。

ｓｃｈｅｍｅｆｏｒｂｒｏｍａｔｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ

通过臭氧和溴化物反应而生成溴酸盐的限速步骤是ＯＢｒ一的氧化，可以考虑用ＨＯＢｒ作反应监测

指标。

氨控制了溴酸盐的生成，结果见图２。

３溴酸盐的检测方法

目前，通常采用离子色谱法检测水中溴酸盐的浓度‘４“３。

１９９３年８月，美国国家环保局（ＵＳＥＰＡ）公布了编号为３００．０的方法，该方法是ＵＳＥＰＡ建立的第一个用离子色谱（Ｉｃ）测定水中常见阴离子的方法，在

实际测定中得到了广泛应用。

１９９７年９月ＵＳＥＰＡ

ｐ

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３轺锱媸

暴露臭氧／（ｒａｇ‘ｒａｉｎ‘Ｌ－１）

图２臭氧消毒过程中溴酸盐的控制

Ｆｉｇ．２

公布了编号为３００．１的方法，此方法在３００．０方法的基础上对操作条件进行了重新定义，使其能够测定水中的痕量溴酸盐，并建立了一套严格的质量控制体系。

１９９７年１２月，ＵＳＥＰＡ又公布了编号为３２１．８的方法，该方法采用离子色谱法分离溴酸盐，用诱导耦合氩等离子体质谱（ＩＣＡＰ—ＭＳ）进行测定，灵敏度高，选择性好。

１９９８年一２０００年，ＵＳＥＰＡ又公布了测定饮用

・１３・

Ｂｍｍａｔｅｍｉｎｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｕｒｉｎｇｏｚｏｎａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ

图２表明，加氨可有效控制溴酸盐的生成，ＮＨ４＋浓度越大则控制效果越好，但当ＮＨ４＋＞２００仙ｇ／Ｌ后溴酸盐的生成量基本恒定。

４．２降低ｐＨ值

降低ｐＨ值是控制溴酸盐生成的有效方法。

ＨＯＢｒ／０Ｂｒ一的氧化受・ＯＨ控制，降低ｐＨ值可使・ＯＨ的量减少，因此ＨＯＢｒ／０Ｂｒ一被・ＯＨ氧化生成

第１６期中国给水排水第２２卷

ＢｒＯｆ的量也将减少。

ＡｍｙＤｒｉｅｄｇｅｒ认为当ｐＨ值从

从图３可以看出，随着臭氧投量的增加会有溴酸盐产生。

当臭氧投量为４０ｉｘｍｏｌ／Ｌ（２．０ｍｇ／Ｌ）时溴酸盐生成量最大，因此在原水含溴离子浓度较高的情况下，要谨慎选择臭氧投量，以免产生溴酸盐问题。

投加高锰酸盐可以降低２０％的溴酸盐生成量。

４．５优化臭氧投加方式

８．０降低到６．０时可以减少５０％的溴酸盐生成量。

ＳｏｎｇＡｍｙ

Ｇ等人认为对于高碱度的含溴化物

自来水，用降低ｐＨ值的方法来控制Ｂｒｏｆ在经济上不可行，因为碳酸盐会消耗大量的酸。

整体说来，加氨和适当降低ｐＨ会减少５０％的溴酸盐生成量，适

用于溴化物含量为５０～１５０斗ｇ／Ｌ的饮用水。

４．３投加活性炭

在深度处理工艺中，活性炭吸附对于溴酸盐的

除水质条件外，运行条件（如臭氧投加方式）也是影响ＢｒＯｆ生成量的主要因素。

采用相同的臭氧投加量，一次性投加和分次投加会生成不同量的ＢｒＯ；

，增加臭氧投加点数量可使Ｂｒ０３－生成量降低，其原因为缩短了臭氧的平均接触时间和降低了水中剩余臭氧的平均浓度。

由于水质不同，水中有机物的性质和浓度差别较大，增加臭氧投加点数量降低ＢｒＯ；

生成量的程度也会有所差别。

研究表明，以单点瞬时投加臭氧的情况为基准，采用２个投加点可使Ｂｒ０３－生成量降低３３．３％，采用３个投加点可使ＢｒＯｆ生成量降低４０％，但继续增加投加点数量则ＢｒＯ；

生成量的降低程度减小，投加点数量无限多时

ＢｒＯｆ生成量最多可降低７０％。

在实际应用中，综

去除具有良好的作用，大部分溴酸盐通过与碳的反应而还原为Ｂｒ一，从而降低了溴酸盐的含量＿１。

活性炭能够很好地控制溴酸盐的生成，但是经过长时间使用后，活性炭的表面会被生物膜覆盖，从而影响对溴酸盐的有效去除。

把活性炭（ＧＡＣ）转变成生物活性炭（ＢＡＣ）会降低对溴酸盐的去除速率，同样，高浓度的阴离子也会降低ＧＡＣ对溴酸盐的去除效率。

４．４投加高锰酸盐

近年来，高锰酸盐（指以高锰酸钾为主剂、其他数种药剂为辅剂的高锰酸盐复合药剂）预氧化技术表现出了良好的氧化和助凝效果，并在一些水厂得到应用。

为解决臭氧单独预氧化的一些问题，采用高锰酸盐和臭氧复合氧化的方式可使两种氧化剂优势互补，从而减少臭氧氧化过程中所产生的副产

合考虑工程投资和对ＢｒＯ；

的控制效果，臭氧投加点数量以３～４个为宜归Ｊ。

５讨论

在饮用水处理过程中，臭氧得到了广泛应用，但是用臭氧对含溴化物的饮用水进行消毒时，有可能生成溴酸盐副产物。

对溴酸盐生成的控制有多种方法：

加氨、降低ｐＨ值、投人活性炭和高锰酸盐以及

优化臭氧投加方式等。

如何找到臭氧、致病菌、溴酸

剜８｜。

在常规水处理中高锰酸盐投量一般控制在１ｍｇ／Ｌ以下。

通过烧杯试验考察了在臭氧氧化和复合氧化条件下溴酸盐的产生及去除情况（原水水温

为２３ｏＣ、ｐＨ值为７．２、不含溴酸盐）。

复合氧化是

盐消毒副产物之问的最佳平衡点还有待进一步研

究。

参考文献：

［１］

Ｕｒｓ

ｖｏｎ

先采用高锰酸盐（２．５ＩｘｍｏＬ／Ｌ）氧化１ｍｉｎ后再按照臭氧氧化的方式进行试验，结果如图３所示。

Ｇｕｎｔｅｎ．Ｏｚｏｎａｔｉｏｎｏｆ

ｄｒｉｎｋｉｎｇｗａｔｅｒ：

ＰａｒｔＩＩ．

Ｄｉｓｉｎｆｅｃｔｉｏｎａｎｄｂｙ・・ｐｒｏｄｕｃｔｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎｐｒｅｓｅｎｃｅｏｆｂｒｏ－－

■如

ｍｉｄｅ，ｉｏｄｉｄｅ

ｃｈｌｏｒｉｎｅ［Ｊ］．ＷａｔｅｒＲｅｓ，２００３，３７（７）：

邑钼链璐

１４６９—１４８７．

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Ｓｃｉ

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２５—４８．

刘勇建，牟世芬，林爱武，等．北京市饮用水中溴酸盐、

卤代乙酸及高氯酸盐研究［Ｊ］．环境科学，２００４，２５

（２）：

５１—５５．

图３复合氧化对溴酸盐的控制

Ｆｉｇ．３

Ｂｍｍａｔｅｍｉｎｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｕｒｉｎｇｃｏｍｐｌｅｘｏｚｏｎａｔｌｏｎ

ｐｒｏｃｅｓｓ

［４］

ＭａｔｔｈｅｗＬ

Ｍａｇｎｕｓｏｎ．Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ

ｏｆｂｒｏｍａｔｅ

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ｐａｒｔｓ

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Ｃｈｉｍ

・１４・

・技术交流・

．

中水专用管道的开发

王辉，

周少鹏，

周世力

（河北宝硕管材有限公司，河北保定０７１０５１）

为了适应中水工程的需求，河北宝硕管材有限公司在国内率先开发出了中水专用ＰＶＣ—Ｕ管材和ＰＥ管材。

《建筑中水设计规范》（ＧＢ５０３３６－－２００２）８．１．６规定：

中水管道外壁应按有关标准的规定涂色和标志。

目前国内可参考的标准为中国工程建设标准化协会推荐性规范《建筑中水设计规范》（ＣＥＣＳ３０：

９１），其对管道颜色规定：

中水管道外壁颜色为浅绿色。

当中水管道采用塑料管材时，应采用浅绿色的管道，并应在其外壁模印或打印明显耐久的“中水”标志；

当中水管道采用金属管材时，其外壁的颜色应涂浅绿色，避免与其他管道混淆。

宝硕中水专用ＰＶＣ—Ｕ管材为灰色带显著的浅绿色标识（给水管道一般为灰色带黑色标识），也可由供需双方协商。

宝硕中水专用ＰＥ管材为黑色带浅绿色色条（给水管道一般为黑色带蓝色色条），也可由供需双方协商。

宝硕中水专用管材耐化学腐蚀性强，承压好，容易与给水和排水管道区别，是环保节能的建材产品。

宝硕中水专用管道既可用于城市中水供水系统，又可用于建筑中水供水系统。

中水用ＰＶＣ—Ｕ、ＰＥ管材施工方法一般与给水用ＰＶＣ—Ｕ、ＰＥ管材的施工方法相似。

中水用聚氯乙烯（ＰＶＣ—Ｕ）管材一般采用柔性胶圈连接、粘接剂粘接，与阀门、设备等其他材质管道连接时可用法兰或丝扣管件连接。

中水用聚乙烯（ＰＥ）管一般采用焊接连接，与阀门、设备等其他材质管道连接时可用法兰或钢塑过渡连接。

由于中水管道输送的是非饮用水，所以在安装时尤其应该注意：

中水管道严禁与生活饮用给水管道连接；

中水管道与生活饮用给水管道、排水管道平行埋设时，其水平净距不得小于ｏ．５ｍ，交叉埋设时中水管道应位于生活饮用给水管道下面、排水管道的上面，其净距均不小于ｏ．１５ｍ；

中水管道不宜暗装于墙体和楼面内；

水池（箱）、阀门、水表及给水栓均应有明显的“中水”标志；

中水明装时，用水口必须标明禁止使用的要求；

工程验收时应逐段进行检查，防止误接；

中水给水管道不得装设取水水嘴。

便器冲洗宜采用密闭型设备。

绿化、浇洒、汽车冲洗宜采用壁式或地下式的给水栓。

ＰＶＣ—Ｕ和ＰＥ管道，以前只用于给水和排水领域，现在将其用于中水领域为塑料管道的应用又开发了一个新领域。

塑料中水专用管道的应用必将大大推动我国环保事业的进步，提高我国水资源利用率。

・１５・