饮用水中氯化消毒副产物的控制研究进展

第38卷第2期2012年1月

文章编号：1009-6825（2012）02-0121-03

SHANXI

山西

ARCHITECTURE

建筑

Vol．38No．2Jan．2012

·121·

饮用水中氯化消毒副产物的控制研究进展

赵

摘

亮

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

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

控制水传染性疾病的传播。氯化消毒能够杀灭能去除的微生物，

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［1，2］

。但是越来越多的研究表明，灭藻的功能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

危害以及控制方法的研究，且提出了很多去除DBPs的方机理、

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。

其他

1.7%HAN

4.9%UTOX40.9%

文献标识码：A

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

［10］

也会摄入或是皮肤接触到DBPs。在DBPs毒理学的研究方面，“三致”普遍认为消毒副产物会有作用，即诱变性、致癌性和生殖

与发育毒性。

HKs1.1%

THMs24.7%

HAAs26.8%

11．1

DBPs的产生DBPs的形成机理

图1各种消毒副产物所占比重

由于生活饮用水源无论是江河水、湖泊水还是地下水都遭到了不同程度的污染，致使原水水源中都含有了大量的有机物，这些有机物包括人工合成有机物和天然有机物。而当使用氯消毒时，氯会与原水中的有机物，特别是富里酸和腐殖酸反应生成氯

［3］

氯代乙酸以及其他的氯化消毒副产物。代烃、

［4］

包括ShakhawatChowdhury等在内的学者都认为，有机物的

常见消毒副产物对人体健康都会产生一定的影响

表1。

表1

DBPs种类三卤甲烷（THMs）

［8］

，具体见

氯消毒副产物对健康的影响

毒理作用

引发肝，肾和生殖系统的癌症

影响神经系统，肝脏，肾脏和生殖能力

肾和生殖系统的癌症引发肝，

肾和生殖系统的癌症引发肝，

引发癌症，致突变和致使染色体断裂

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

化合物名称三氯甲烷二氯一溴甲烷一氯二溴甲烷三溴甲烷

卤代乙腈（HANs）卤代醛和酮卤酚

氯乙酸（HAAs）

三氯乙腈甲醛2-氯苯酚二氯乙酸三氯乙酸

同时也浓度和投氯量是影响DBPs形成种类和数量的主要因素，

－

Br及金属离子浓度等因素的影响。受pH值、水温、

1．2DBPs的种类

3

自1974年Rook和Bellar等人发现在饮用水的处理中加氯消

毒会产生三卤甲烷（THMs）后，不少学者对DBPs的成分进行了大

［5］量研究，到目前为止约有六百多种DBPs已被报道。但是研究发现，这已被确定的六百多种DBPs仅占总DBPs种类的50%～

［6，7］

60%，。目前一般认为，DBPs的而其余DBPs的结构尚不清楚

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，目前分别是改进氯消毒工艺、研发控制DBPs的方法大致可分为5类，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加强水源水的保护，并制定严格的饮用水副产物和从源头控制，

［11］

水质标准。

种类主要有三卤甲烷（THMs）、卤乙酸（HAA）、卤代乙腈（HAN）、

［8］

卤酚、卤代醛和酮等各种副产物。JONATHANG．PRESSMAN等人

对DBPs中各种物质所占比例进行了详细的研究，其具体结果见图1。随着研究的不断深入，很多新的DBPs也在不断被发现和确认。近年来在美国和加拿大等地的采用化合氯消毒的饮

Nitrosodimethylamine，NDMA）被确认是用水中，二甲基亚硝胺（N-一种新的氯化消毒副产物

［9］

［7］

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

由于在滤前工艺中已经去除了一部分消毒副产物前驱物，实氯，

践表明，滤后加氯可以大大降低出厂水中的DBPs。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

［12］

2DBPs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

10-26收稿日期：2011-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

·122·

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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

国内外已有研究表明，快速均匀混合能大大提均匀和快速混合，

高氯的初始杀菌能力，这样可以减少氯的使用量

［12］

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

确保这些物质的优先去除。4）任何一种性大的DBPs重点考虑，

饮用水深度处理技术都有其局限性，所以把物理、化学、生物等多发挥协同作用是控制消毒副产物的发展方向之种技术结合起来，

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

J］．浩．饮用水加氯消毒副产物的毒性与控制［

2007，6（1）：51-52．中国卫生工程学，

。

3．2替换氯消毒剂

DavidA．Reckhowa等［13］研究表明，相比一些其他的消毒剂

（如氯胺和二氧化氯），HAAs和总有机氯气会产生更多的THMs，

卤化物（TOX），因此采用其他的消毒剂替代氯消毒，可以减少DB-Ps的产生。近年来，二氧化氯、臭氧、紫外光、高锰酸钾消毒等被不断的研究，并在实际工程中得到了一些应用。

近年来，国内外学者也提出了许多其他新型的消毒方法，其X射中物理消毒方法主要有超声波法、高梯度磁场法、微电解法、线照射法和γ射线照射法等，化学消毒法有等离子体消毒、银离子氧化剂（过氧化氢和fenton试剂）和光化学氧化消毒法等。消毒剂、

3．3DBPs前驱物的去除

3］孙建伟，高敏江．饮用水氯消毒副产物安全控制的研究现状研究表明，消毒副产物的前驱物主要是质水体中的腐殖酸、［

［14］［J］．供水技术，2009，3（3）：12-15．富里酸以及其他的天然有机物。GuanghuiHua等研究指出，

4］ShakhawatChowdhurya，PascaleChampagnea，P．JamesMcLel-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

从而减少消毒副产物产生。目前去除这的有机物都有效的去除，

lan．Modelsforpredictingdisinfectionbyproduct（DBP）forma-tionindrinkingwaters：Achronologicalreview［J］．ScienceoftheTotalEnvironment，2009（407）：4189-4206．

5］PalaciosM，PampillonJF．RodriguezMEOrganohalogenatedcom-活性炭吸附法、膜过滤法、［些前驱物的主要方法有：强化混凝法、

poundslevelsinchlorinatedwatersandcurrentcompliancewith生物氧化法、化学氧化法以及纳米工艺。

．WaterqualitystandardsthroughouttheEuropeanUnion［J］3．4DBPs的直接去除

根据水中生成的DBPs的物理化学性质，采用有效的处理方

法将其从饮用水中除去，也是控制DBPs的方法之一，目前直接去除DBPs的方法有膜分离技术、活性炭吸附和曝气法。

Res，2006，34（3）：1012-1016．［6］刘

J］．慧．饮用水氯化消毒副产物遗传毒性研究新进展［

2007，34（34）：344-349．国外医学卫生学分册，

Chlorination，andChemicalAnalysisofDrinkingWaterforDis-infectionByproductMixturesHealthEffectsResearch：U．S．sFourLabStudy［J］．Environ．Sci．Technol，2010（44）：EPA’7184-7192．

［8］KrishnaGopal，SushreeSwarupaTripathy，JeanLucBersillon，et

theirtoxicodynamicsandremovalal．Chlorinationbyproducts，

．JournalofHazardousMaterials，2007fromdrinkingwater［J］（10）：1-6．

［9］ChoiJ，ValentineRL．FormationofN-nitrosodimethylamine（ND-MA）fromreactionofmonochloramine：anewdisinfectionby-product［J］．WaterRes，2002，36（4）：817-824．

［10］WuyiWang，BixiongYe，LinshengYang，etal．Riskassess-mentondisinfectionby-productsofdrinkingwaterofdifferentwatersourcesanddisinfectionprocesses［J］．EnvironmentIn-2007（33）：219-225．ternational，

［11］潘艳秋，姜明基，林英姿．饮用水中氯化消毒副产物的研究

J］．中国资源综合利用，2010（2）：31-34．现状［［12］郭

玲，陈玉成，罗鑫，等．饮用水氯化消毒工艺现存问

J］．净水技术，2007，26（1）：70-72．题及改进措施［

formationfromchlorineandalternativedisinfectants［J］．WA-TERRESEARCH，2007（41）：1667-1678．

［14］GuanghuiHua，DavidA，Reckhow．CharacterizationofDisin-fectionByproductPrecursorsBasedonHydrophobicityandMolecularSize［J］．Environ．Sci．Technol，2007（41）：3309-3315．

3．5加强水源水的保护，制定严格的饮用水水质标准

［7］JONATHANG，PRESSMAN，SUSAND，etal．Concentration，

我国水污染状况严重，作为饮水水源的水环境已遭到严重的

破坏，加强水源环境保护是防止有机物污染的关键环节。只有保证作为水源的江河、湖泊、水库等水环境的安全，才能有效减少出厂水中DBPs的种类和数量。因此，加强水源地环境保护，改善水源水质是降低DBPs含量的根本措施。

为了控制饮用水消毒副产物，各国都制定了严格的标准。在2007年7月1日，由国家标准委和卫生部联合发布的GB我国，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。

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

从源头上控制污染物的排放，这才是控的是要从水源保护入手，

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

［13］GanghuiHua，DavidA．Comparisonofdisinfectionbyproduct

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文章编号：1009-6825（2012）02-0123-03

SHANXI

山西

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关于运城市区排水的思考

张

摘

霞

要：通过了解运城市区的气候特征、地表水含量及排水现状，总结出市区排水工程存在的主要问题，并提出了市区排水工程规划思路，以期建设一个功能齐全、配套完善的市区排水系统，实现市区洪水、雨水、污水的安全有序排放。关键词：市区排水，片区，分流制，管网系统，排水工程规划中图分类号：TU992．03

运城市自2000年撤地设市以来，紧紧围绕建设晋陕豫黄河金三角地区具有河东文化特色的工贸旅游中心城市的目标，按照“适度扩张规模、注重功能完善、不断提升品位”的发展思路，坚持“新区建设与旧城改造并举，基础设施与公益功能并重，规划建设与加强管理并行”三大原则，全面实施中心城市道路框架、基础设

“四大系列工程”，施、园林绿化、文化功能坚持不懈推进特色城镇化进程，一个年轻而充满活力的城市展现在世人面前。

《运城市于运城撤地设市后2000年10月正式编制的上一轮，2003年4月21日经省人民政府批准。当时运城城市总体规划》

2

当时设计的2020年远期规划为城区面积的城区面积是24．8km，

49．56km2。之后仅仅过了5年，运城的城区面积已接近2020年的在2007年，运城又委托同一家单位作了一份规划目标。不得已，

《运城市城市总体规划修编专题报告（2007年～2020年）》，对

2001年的版本进行了重大调整，“城将2020年的远期规划修订为。如今，规划预测的不确定性因素越来越多，出区面积：75km”现了一系列新情况、新问题，经济社会的快速发展和宏观政策的调整，使得这轮规划在许多方面也显现出不相适应的地方。2011年，市委、市政府明确提出要用科学的发展观和先进的规划理念修编

2新的城市总体规划，市区由原来的用地规模75km，人口规模

2

67万人调整至用地规模100km，人口规模100万人。新的市区范围以大运高速以南、西环路以东、滨湖路（盐池）以北、东环路以

2

文献标识码：A

条岗、涑水河，地形由东北向西南倾斜，在城市中东部由西北向东

南形成一条天然分水岭，两侧高差达10余米，市区的自然地形高程介于325m～380m间。市区内地质属于黄土堆积型。

市区的气候由地理环境所决定，属温带大陆性气候，气温变化较大。全年受季风影响，平均风速2．0m/s～3．0m/s，最大风速15．0m/s～20．0m/s。一般10月～次年5月受西伯利亚干冷气流控制盛行西北季风，春季短促，少雨、干旱、多风沙，汛期6月、9月受太平洋暖湿气流控制盛行东南季风，高温、多雨、降雨集中且多暴雨和雷阵雨，冬季漫长干寒。

市区多年平均降雨量为572．5mm，年际变化大。1958年降雨量945．8mm，为最大一年，最小为305．0mm，发生在1997年，年降雨分配极不均匀。冬春降雨占20%，夏季为40%，秋季大约占40%，汛期6月～9月占全年降雨60%以上。全年日照充足，平均气温13．4℃，最低达零下21．5℃，最高

日照2400多小时，是全省气气温达42．7℃；无霜期207d左右，

温较高区，多年平均蒸发量为1148mm，是降雨量的2倍。

地下水含水层为下更新统细粉砂层，含水层厚90m左右，埋

230m～290m。出水量30t/d～40t/d。深60m～140m，

地表水主要有涑水河、姚暹渠流经，涑水河全长196km，流域2

为季节性河流，每遇汛期降水充沛时河水暴涨危面积5565km，

3

及市区安全，近年来干涸无水，有废污水流过，约0．5m/s～1．0m3/s流量。姚暹渠是涑水河的一条支流，历史上为护盐湖、盐2运及农田灌溉修筑的人工河道。全长86km，流域面积2127km，河道上陡下缓，上宽下窄，历史洪水泛滥淤积，成为悬河，在上游

西划定。由于市区范围的扩大，原来的排水规划已远远满足不了

市区排水的需求，新的排水规划也随之提上日程。怎样才能顺利、安全的排除市区的雨水、污水，是值得研究和思考的重要课题，本文就此谈一些意见以供商榷。

1市区的基本情况

最大高出地面25m，从市中心通过。

市区的社会经济，近年来随着改革开放发展速度快变化大，单市区人口由原来的10万余人现已增加达到40余万人；市区占地面

22

积由原来的不足10km，现已达到50km；城镇人均收入由4009元增加到12675元。经济结构、消费理念、医疗保健、文化娱乐、交通通讯等方面都有突出的大发展、大变化。市区的基础设施，即供水、供电、交通、道路、防洪排水等设施也都有了显著的变化。

运城市北依稷王山，中部地势开阔平坦，是运城盆地的腹地，

沿中条山北麓地势低凹为盐湖地带，并有硝池、汤里滩、小鸭子池、北门滩等天然湖泊，此外还有二十世纪六七十年代为保护运城市区、盐湖的安全建设的上马水库和苦池水库。境内河流主要有涑水河、姚暹渠。市区位于涑水盆地中央，南紧邻盐湖，北依鸣

櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅

Ondevelopmentofresearchoncontrol

ofchlorinationdisinfectionby-productsindrinkingwater

ZHAOLiang

introducesthehealthyrisksofDBPs，andsumsupthemethodsAbstract：ThepaperexplorestheformmechanismofDBPsanditsclassification，

forcontrollingDBPsathomeandabroad，andpointsoutthesuggestionsforthefurtherresearchontheefficientsafetydisinfectiontechniquefordrinkingwater．

Keywords：disinfectionofdrinkingwater，chlorinationdisinfectionby-products，controllingmethods

11-10收稿日期：2011-作者简介：张

霞（1974-），女，工程师，运城市规划设计院，山西运城044000

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/kwt4.html