再(zai)生水(shui)(shui)地(di)(di)(di)(di)下(xia)回灌是(shi)(shi)解(jie)決地(di)(di)(di)(di)區性水(shui)(shui)資源短缺、緩解(jie)地(di)(di)(di)(di)下(xia)水(shui)(shui)位下(xia)降、防(fang)止(zhi)地(di)(di)(di)(di)面沉降以及(ji)海(hai)水(shui)(shui)入(ru)侵(qin)等問題的(de)有效(xiao)手段(duan)。為防(fang)止(zhi)污(wu)染地(di)(di)(di)(di)下(xia)水(shui)(shui)，污(wu)水(shui)(shui)廠二級(ji)處(chu)理出水(shui)(shui)需經過深度處(chu)理使回灌水(shui)(shui)達到一定的(de)水(shui)(shui)質(zhi)要(yao)求，消(xiao)毒(du)(du)則(ze)是(shi)(shi)防(fang)止(zhi)將病(bing)原(yuan)菌(jun)帶入(ru)地(di)(di)(di)(di)下(xia)水(shui)(shui)的(de)重要(yao)措施。加(jia)氯(lv)消(xiao)毒(du)(du)是(shi)(shi)目前(qian)世界上應用最廣泛的(de)水(shui)(shui)處(chu)理消(xiao)毒(du)(du)方法，其特點是(shi)(shi)殺(sha)菌(jun)效(xiao)果好，價格便宜，因此多年來(lai)一直在水(shui)(shui)處(chu)理消(xiao)毒(du)(du)中占有主(zhu)導地(di)(di)(di)(di)位。筆者對城市污(wu)水(shui)(shui)經深度處(chu)理回灌地(di)(di)(di)(di)下(xia)之(zhi)前(qian)的(de)加(jia)氯(lv)消(xiao)毒(du)(du)進行了研究(jiu)。

1　試驗方法

城(cheng)市污水深度處理后用于人(ren)工(gong)地下回灌(guan)的中試以(yi)北京(jing)市某污水處理廠(chang)的二沉池出(chu)水為原(yuan)水，采用兩種深度處理工(gong)藝(yi)，DGB吸(xi)附工(gong)藝(yi)(是一種新型吸(xi)附劑，吸(xi)附性能好，價(jia)格(ge)便宜(yi))和(he)DGB＋活性炭工(gong)藝(yi)(后文(wen)簡稱活性炭工(gong)藝(yi))如(ru)圖1、2所示。

兩種工藝出水(shui)(shui)的pH均為(wei)7左右，水(shui)(shui)溫(wen)則隨外(wai)界(jie)氣(qi)溫(wen)而有所變化(hua)。由于目前還沒(mei)有制定地(di)下回灌(guan)的水(shui)(shui)質標(biao)準，只(zhi)能遵照我國現行(xing)飲用水(shui)(shui)水(shui)(shui)質標(biao)準中對微生物指標(biao)的要(yao)求，即細(xi)菌總數(shu)≤100 個/mL，總大腸菌群數(shu)≤3 個/L。

氯(lv)消(xiao)毒(du)(du)劑采用(yong)次氯(lv)酸鈉(na)(分(fen)析純)溶液，試(shi)驗(yan)前將(jiang)其(qi)稀釋(shi)到(dao)一定(ding)(ding)濃度作為(wei)儲備消(xiao)毒(du)(du)液。試(shi)驗(yan)時(shi)首先取水(shui)樣分(fen)別(bie)投加(jia)(jia)不(bu)同劑量(liang)的(de)消(xiao)毒(du)(du)液進行消(xiao)毒(du)(du)，然(ran)后測定(ding)(ding)原水(shui)樣及消(xiao)毒(du)(du)水(shui)樣的(de)細菌(jun)總(zong)數(shu)(shu)與總(zong)大腸菌(jun)群數(shu)(shu)，從而(er)確定(ding)(ding)氯(lv)的(de)合適(shi)投加(jia)(jia)量(liang)。同時(shi)測定(ding)(ding)水(shui)樣加(jia)(jia)氯(lv)后其(qi)他水(shui)質(zhi)參數(shu)(shu)的(de)變化情況，以確定(ding)(ding)加(jia)(jia)氯(lv)消(xiao)毒(du)(du)在(zai)達(da)到(dao)衛生學要求的(de)同時(shi)對水(shui)質(zhi)的(de)影(ying)響，所(suo)測參數(shu)(shu)包括DOC、AOX、CHCl3、CCl4、UV254等(deng)。

2　　試(shi)驗結果及分析

2.1　加氯(lv)消毒對微生物的影響

向(xiang)DGB工藝的(de)砂(sha)濾出(chu)水分別投加(jia)不(bu)同劑量(liang)的(de)氯消毒劑(以當(dang)量(liang)有(you)效氯表示)，測(ce)定消毒前后水樣(yang)中的(de)細菌總數和總大(da)腸(chang)菌群數。試驗結果見表1。

表1　DGB工藝出水的(de)加氯消毒結果

從表(biao)1可(ke)以看出，水樣消(xiao)毒前細菌總數(shu)大(da)約在104 個/mL的數(shu)量級(ji)(ji)，總大(da)腸(chang)(chang)菌群(qun)(qun)數(shu)大(da)約在104～105 個/L的數(shu)量級(ji)(ji)。加(jia)氯量為(wei)6～8 mg/L時，消(xiao)毒效果可(ke)達我國飲用(yong)水的衛生要求，即細菌總數(shu)≤100 個/mL，總大(da)腸(chang)(chang)菌群(qun)(qun)數(shu)≤3 個/L。

將活(huo)性(xing)炭(tan)工藝(yi)出水分別投加不(bu)同(tong)劑(ji)(ji)量的氯消毒(du)劑(ji)(ji)，測(ce)定消毒(du)前(qian)后水樣中的細(xi)菌(jun)總(zong)數和總(zong)大腸菌(jun)群數。試驗結果見(jian)表2。

表2　活(huo)性炭工藝出(chu)水的(de)加氯(lv)消(xiao)毒結果

從表2可以看出，在(zai)DGB吸附與粒狀活(huo)性炭(tan)過濾聯用的活(huo)性炭(tan)工藝出水中，細菌總(zong)數和總(zong)大腸(chang)菌群數與DGB工藝大約(yue)在(zai)相同的數量級。在(zai)加(jia)氯量大約(yue)8 mg/L時，基本可以達到我(wo)國(guo)飲用水的衛生要(yao)求。

2.2加氯(lv)消毒(du)對有(you)機物去除的(de)影響

①DOC。圖3是加氯(lv)對兩種(zhong)工藝(yi)出水(shui)DOC值的影響曲線，其中DGB工藝(yi)出水(shui)1與DGB工藝(yi)出水(shui)2是在不(bu)同時間(jian)對DGB出水(shui)取樣所(suo)測的DOC值，因而水(shui)質有所(suo)不(bu)同。

從圖3可見，對兩種工(gong)藝出(chu)水(shui)，加氯(lv)量(liang)＜15 mg/L時，水(shui)的(de)DOC值沒有(you)(you)明顯(xian)的(de)變(bian)化趨勢，可以(yi)認為加氯(lv)量(liang)在(zai)此范(fan)圍內對兩種工(gong)藝出(chu)水(shui)的(de)DOC值影響不大。由于氯(lv)的(de)氧(yang)化性比較弱，所以(yi)對水(shui)中溶解性有(you)(you)機物濃度沒有(you)(you)明顯(xian)的(de)影響。

DGB工藝出(chu)(chu)水(shui)2與(yu)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭工藝出(chu)(chu)水(shui)兩(liang)條曲(qu)線所代表的取樣(yang)時間相同，二者的原水(shui)水(shui)質相同，后(hou)者相當于前(qian)者再經過(guo)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭過(guo)濾后(hou)的出(chu)(chu)水(shui)。比較(jiao)兩(liang)條曲(qu)線可以(yi)看出(chu)(chu)，活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭床對(dui)DOC有一定(ding)的去(qu)除效果(guo)。粒狀活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭是(shi)一種很(hen)好的吸附(fu)劑，可以(yi)通過(guo)吸附(fu)作用去(qu)除水(shui)中的部(bu)分非極性(xing)(xing)(xing)和弱(ruo)極性(xing)(xing)(xing)有機物。

②AOX。圖(tu)4為兩種(zhong)工藝出水加氯(lv)(lv)前后(hou)的(de)AOX變化情況。從圖(tu)4中(zhong)可以看出，兩種(zhong)水樣在加氯(lv)(lv)后(hou)AOX值都有明顯的(de)增大趨勢，加氯(lv)(lv)量越(yue)大，AOX值增大得越(yue)多(duo)。

DGB工(gong)藝(yi)出(chu)(chu)水(shui)(shui)在(zai)加(jia)(jia)(jia)(jia)氯(lv)(lv)后AOX值(zhi)(zhi)(zhi)顯(xian)著增(zeng)(zeng)大，加(jia)(jia)(jia)(jia)氯(lv)(lv)量(liang)為(wei)8 mg/L時(shi)，使AOX由25.6 μg/L增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)到136 μg/L，增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)了4倍多。據(ju)報道［1］，城市污(wu)水(shui)(shui)有(you)(you)很(hen)強的(de)(de)(de)AOX生(sheng)成勢(shi)，對某一污(wu)水(shui)(shui)廠的(de)(de)(de)城市污(wu)水(shui)(shui)投(tou)加(jia)(jia)(jia)(jia)1.34 mmol/L的(de)(de)(de)NaClO(相當于(yu)有(you)(you)效氯(lv)(lv)93 mg/L)，在(zai)0.5 h后AOX即達到其最(zui)大值(zhi)(zhi)(zhi)1 500 μg/L，比(bi)原水(shui)(shui)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)了20多倍。不同水(shui)(shui)質的(de)(de)(de)AOX生(sheng)成速度和生(sheng)成勢(shi)是(shi)不同的(de)(de)(de)，并且受pH的(de)(de)(de)影響。參照發(fa)達國家的(de)(de)(de)有(you)(you)關規定和研(yan)究(jiu)(jiu)成果，研(yan)究(jiu)(jiu)者認為(wei)，我國以土壤滲濾方(fang)式進(jin)行人工(gong)回(hui)灌的(de)(de)(de)回(hui)灌水(shui)(shui)中(zhong)AOX濃度應(ying)≤30 μg/L。因(yin)此，DGB工(gong)藝(yi)的(de)(de)(de)砂(sha)濾出(chu)(chu)水(shui)(shui)因(yin)為(wei)在(zai)加(jia)(jia)(jia)(jia)氯(lv)(lv)消毒(du)后AOX含量(liang)太(tai)高而不能直接用于(yu)地下(xia)回(hui)灌。活性炭工(gong)藝(yi)出(chu)(chu)水(shui)(shui)加(jia)(jia)(jia)(jia)氯(lv)(lv)后AOX值(zhi)(zhi)(zhi)也有(you)(you)所增(zeng)(zeng)大，但(dan)即使加(jia)(jia)(jia)(jia)氯(lv)(lv)量(liang)達到10 mg/L，AOX值(zhi)(zhi)(zhi)也只有(you)(you)13.4 μg/L，也就是(shi)說，活性炭出(chu)(chu)水(shui)(shui)在(zai)加(jia)(jia)(jia)(jia)氯(lv)(lv)消毒(du)后的(de)(de)(de)AOX值(zhi)(zhi)(zhi)能滿足(zu)地下(xia)回(hui)灌的(de)(de)(de)要求。

對(dui)(dui)比兩種工藝(yi)出水加(jia)氯(lv)前(qian)后(hou)(hou)的(de)AOX值可(ke)以看出，粒(li)狀活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)對(dui)(dui)AOX及其前(qian)驅物有很好(hao)的(de)去(qu)除效(xiao)(xiao)(xiao)果(guo)。試驗(yan)時(shi)(shi)，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)大(da)約運行了750個(ge)床(chuang)體積后(hou)(hou)還比較新，隨著運行時(shi)(shi)間(jian)的(de)增加(jia)，對(dui)(dui)AOX的(de)去(qu)除效(xiao)(xiao)(xiao)果(guo)會逐(zhu)漸(jian)下(xia)降，當出水達(da)到4 500個(ge)床(chuang)體積時(shi)(shi)，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)出水的(de)AOX約為10 μg/L。為了研究(jiu)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)對(dui)(dui)加(jia)氯(lv)后(hou)(hou)水中AOX的(de)去(qu)除效(xiao)(xiao)(xiao)果(guo)，將(jiang)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)工藝(yi)的(de)加(jia)氯(lv)消毒放在(zai)砂(sha)(sha)濾之后(hou)(hou)，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)床(chuang)之前(qian)，亦(yi)即先(xian)消毒，后(hou)(hou)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)吸附。當加(jia)氯(lv)量為8 mg/L時(shi)(shi)，砂(sha)(sha)濾出水的(de)AOX值為173 μg/L，經過活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)之后(hou)(hou)AOX降為5.9 μg/L，可(ke)見在(zai)AOX值較高時(shi)(shi)，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)對(dui)(dui)其去(qu)除效(xiao)(xiao)(xiao)果(guo)也很好(hao)(此(ci)時(shi)(shi)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)大(da)約運行了800個(ge)床(chuang)體積)。對(dui)(dui)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)工藝(yi)來說，將(jiang)加(jia)氯(lv)消毒放在(zai)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)之前(qian)和(he)之后(hou)(hou)都能使AOX值滿足(zu)地下(xia)回灌的(de)要求。但是如(ru)果(guo)將(jiang)加(jia)氯(lv)消毒放在(zai)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)之前(qian)，經過活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)之后(hou)(hou)水中的(de)微生物數量又(you)會上升，因(yin)此(ci)應(ying)該將(jiang)加(jia)氯(lv)消毒放在(zai)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)之后(hou)(hou)，利用活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)對(dui)(dui)AOX前(qian)驅物的(de)去(qu)除效(xiao)(xiao)(xiao)果(guo)控制AOX。

③CHCl3、CCl4。圖5表示了(le)兩種工藝出水在(zai)加氯前后(hou)的CHCl3濃(nong)度變(bian)化情(qing)況。

從圖5可(ke)以看出，加(jia)氯后(hou)水中CHCl3濃度略有(you)增加(jia)，并且DGB工藝出水比活性炭(tan)工藝出水的(de)增幅略大(da)，可(ke)見(jian)加(jia)氯消(xiao)毒能形成少(shao)量的(de)CHCl3。

對(dui)比(bi)兩種(zhong)處理工藝可以發(fa)現，CHCl3濃(nong)度在(zai)加氯前(qian)后都相差不大，可見(jian)活(huo)性(xing)炭(tan)對(dui)CHCl3及(ji)其(qi)前(qian)驅物(wu)的去除作(zuo)用不明顯。CHCl3是(shi)極(ji)(ji)性(xing)有(you)機物(wu)，而(er)粒狀活(huo)性(xing)炭(tan)優先(xian)吸附非極(ji)(ji)性(xing)和弱(ruo)極(ji)(ji)性(xing)的有(you)機物(wu)，對(dui)極(ji)(ji)性(xing)有(you)機物(wu)的吸附作(zuo)用則(ze)較(jiao)弱(ruo)，所(suo)以對(dui)CHCl3幾乎(hu)沒有(you)去除作(zuo)用。兩種(zhong)工藝出水在(zai)加氯消毒前(qian)后CHCl3濃(nong)度都能達到我國飲用水的要求。

圖(tu)6是兩種工(gong)藝(yi)出水(shui)在(zai)加氯前(qian)后水(shui)中CCl4濃度的變化情況(kuang)圖(tu)。

　
從圖6中可(ke)以(yi)看出(chu)，加氯后兩種(zhong)工藝(yi)水(shui)的CCl4濃度略有(you)(you)波(bo)動，但變化(hua)不(bu)明顯，可(ke)以(yi)認為這種(zhong)數值(zhi)上的波(bo)動在測量誤差范圍(wei)內，也就是說(shuo)，加氯對兩種(zhong)工藝(yi)出(chu)水(shui)的CCl4值(zhi)沒有(you)(you)明顯影響(xiang)。活(huo)(huo)性炭工藝(yi)出(chu)水(shui)的CCl4值(zhi)較DGB工藝(yi)出(chu)水(shui)有(you)(you)所降低，亦即粒狀活(huo)(huo)性炭對CCl4及(ji)其前驅物(wu)有(you)(you)一定的去除作用(yong)，此時活(huo)(huo)性炭大(da)約運(yun)行了3 000個(ge)床體積。

兩種工藝出水(shui)在加氯消(xiao)毒(du)前后的CCl4濃度都(dou)低于我國(guo)飲用水(shui)標(biao)準中規定的3 μg/L。

④UV254。圖7是加氯前后兩種工藝出水(shui)的(de)UV254值的(de)變化情況圖。

可以(yi)看(kan)出(chu)，兩種(zhong)工藝出(chu)水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)UV254值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)在(zai)加(jia)氯(lv)后(hou)都有(you)所增(zeng)大(da)(da)，DGB工藝出(chu)水(shui)(shui)(shui)比(bi)活性炭工藝出(chu)水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)UV254值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)大(da)(da)約高一倍(bei)，加(jia)氯(lv)后(hou)的(de)(de)增(zeng)大(da)(da)量(liang)也大(da)(da)約高一倍(bei)。UV254值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)反映(ying)的(de)(de)是水(shui)(shui)(shui)中(zhong)天然(ran)存在(zai)的(de)(de)腐殖質(zhi)(zhi)類大(da)(da)分(fen)子有(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)以(yi)及含C=C雙(shuang)(shuang)鍵和(he)(he)C=O雙(shuang)(shuang)鍵的(de)(de)芳(fang)(fang)(fang)香(xiang)族(zu)(zu)化(hua)合(he)(he)物(wu)(wu)的(de)(de)多(duo)少。Reckhow和(he)(he)Singer等(deng)人研究(jiu)發現(xian)UV254值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)可以(yi)表(biao)(biao)征有(you)機(ji)(ji)鹵化(hua)物(wu)(wu)前驅物(wu)(wu)的(de)(de)多(duo)少，它與(yu)CHCl3的(de)(de)生成(cheng)勢(shi)之間有(you)很好的(de)(de)相(xiang)關(guan)性。加(jia)氯(lv)后(hou)水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)UV254值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)增(zeng)大(da)(da)說明水(shui)(shui)(shui)中(zhong)含C=C雙(shuang)(shuang)鍵和(he)(he)C=O雙(shuang)(shuang)鍵的(de)(de)芳(fang)(fang)(fang)香(xiang)族(zu)(zu)化(hua)合(he)(he)物(wu)(wu)增(zeng)多(duo)，可能的(de)(de)解釋是，氯(lv)將水(shui)(shui)(shui)中(zhong)的(de)(de)某(mou)些大(da)(da)分(fen)子有(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)氧(yang)化(hua)為可表(biao)(biao)現(xian)為UV254值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)，即含C=C雙(shuang)(shuang)鍵和(he)(he)C=O雙(shuang)(shuang)鍵的(de)(de)芳(fang)(fang)(fang)香(xiang)族(zu)(zu)化(hua)合(he)(he)物(wu)(wu)。活性炭吸(xi)附去除(chu)的(de)(de)有(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)中(zhong)包(bao)含了一部分(fen)含C=C雙(shuang)(shuang)鍵和(he)(he)C=O雙(shuang)(shuang)鍵的(de)(de)芳(fang)(fang)(fang)香(xiang)族(zu)(zu)化(hua)合(he)(he)物(wu)(wu)以(yi)及加(jia)氯(lv)形成(cheng)的(de)(de)該類化(hua)合(he)(he)物(wu)(wu)，因而在(zai)加(jia)氯(lv)前后(hou)活性炭工藝出(chu)水(shui)(shui)(shui)比(bi)DGB工藝出(chu)水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)UV254值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)都要(yao)小。這進(jin)一步證實了活性炭可以(yi)降(jiang)低(di)有(you)機(ji)(ji)鹵化(hua)物(wu)(wu)的(de)(de)生成(cheng)勢(shi)，從而降(jiang)低(di)消毒副產物(wu)(wu)的(de)(de)產量(liang)。

3　結論

從以(yi)上試驗結(jie)果可以(yi)得(de)出如下結(jie)論：

①對于DGB工藝和活性炭工藝，加氯量在8 mg/L時，水中的細菌總數和總大腸菌群數可以達到我國飲用水的衛生標準。
②對于兩種處理工藝來說，加氯消毒對水的DOC值影響不大。
③兩種處理工藝中加氯消毒都會使水中AOX的濃度增大，DGB工藝出水中AOX濃度的增大更為突出。活性炭對AOX及其前驅物有較好的去除作用。
④加氯消毒會使水中CHCl3量略有增加，而對CCl4濃度沒有明顯的影響。粒狀活性炭能去除少量的CCl4，但對CHCl3幾乎沒有去除作用。
⑤兩種工藝出水在加氯消毒后UV254值都有所增大。粒狀活性炭過濾能降低水的UV254值，能部分去除水中含C=C雙鍵和C=O雙鍵的芳香族化合物以及加氯后能形成該類物質的有機物。
⑥粒狀活(huo)性炭(tan)對控制消毒(du)副產(chan)物的(de)形成有很好的(de)作用。

參考文獻：

［1］Stefanie Schulz,Hermann H Hahn.Generation of Halogenated Organic Compounds in Municipal Wastewater［J］.Water Science & Technology,1998,37(1):303-309.

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