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关于水质标准中余氯限值的探讨

关于水质标准中余氯限值的探讨

更新时间:1-16 08:47

氯作为一个常规的消毒剂,被广泛应用于水厂消毒和控制管网内的微生物增殖。但是由于过多的加量会使自来水产生较强的刺激性气味,并且更重要的是由于水中腐植物质的存在,加氯在对水进行消毒的同时,对水中有机物进行了氯化,从而产生较多的有害消毒副产物,如最常见的三卤甲烷等。因此,氯的加量及水中余氯的控制成了实际生产和管网管理的一个关键问题。在此,结合绍兴市水务集团的实际情况,我们总结了执行此标准进行水质日常管理时遇到的一些问题,供大家讨论。

一、绍兴市供水管理概况

绍兴市水务集团成立于2001年3月,集水库、供水、排水为一体的综合管理企业,下属的水库管理局、宋六陵净水厂、自来水公司分别为独立核算的法人单位。2001年1月前,绍兴市区供水以市区平原河网为水源,经西郭水厂和南门水厂净水处理后,向市区供水。为改善供水水质,绍兴市启动了以汤浦水库、宋六陵水厂和输水管网建设的小舜江供水工程。工程于2001年1月投产供水,同时关闭原有两个水厂。

不论是西郭、南门水厂,还是宋六陵水厂都只使用了单一的氯消毒,并且工艺基本相似,除了在春、夏季为防止藻类生长,在原水入口处进行少量预加氯外,主要在滤后水后进行加氯,虽然三个水厂都设置了补充加氯点,但由于原水源的氨氮较高,因此西郭、南门水厂一般都在出厂水前补加氯,而宋六陵水厂因原水各项水质都较好,一般不实施补充加氯。

宋六陵水厂的预加氯按0.5mg/l的加量固定加入,滤后水则按水量进行自动加氯,由于原水污染较小,常年水质基本稳定,因此,滤后水的加氯量也相对比较稳定,一般在1.1-1.3mg/l 之间波动,以出厂管处为水质控制点,其常年的出厂水余氯基本控制在0.5mg/l左右。出厂水经7公里DN2000-2400mm的输水管道送至阮家湾泵站,此时的余氯一般在0.4mg/l左右。

从阮家湾通过不同的管道分别售水给绍兴市及绍兴县。至绍兴县共30公里DN1200-1800mm的输水管道,其管网入口处的余氯约为0.2mg/l左右。而进入绍兴市区(其最长管线约18公里),其管网平均余氯常年基本保持在0.2mg/l左右,通过区域供水,至绍兴周边区域的管网末梢,其余氯一般只维持在0.1mg/l 左右,同时,细菌检出率为10%(检出的样品,基本小于10CFU/ml),总大肠菌群的检测率为0。

二、执行余氯标准中的一些问题

根据国家有关水质标准,卫生部GB5749-85《生活饮用水卫生标准》中规定:“在与水接触 30min后应不低于0.3mg/l,集中式给水除出厂水应符合上述要求外管网末梢水不应低于0.05mg/l。”卫生部2001年版布的《生活饮用水卫生规范》规定:“在与水接触30分钟后应不低于0.3mg/L,管网末梢水不应低于0.05mg/L”。参照此标准进行余氯的控制,存在以下几个问题:

1、余氯控制检测点难以确定

氯(特别是游离余)在水中的衰减及剩余含量与其作用时间有很大的相关性,从原西郭水厂的加氯情况看,水在清水池停留3.5小时左右后,余氯消耗约80-90%,而宋六陵净水厂的余氯消耗比率可从表1显示:

表1:余氯随时间衰减情况

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可见,虽然氯消耗大部分30分钟前,但以后随着时间的增加,氯在水中的含量仍将不断衰减,因此在对游离氯进行定量控制时必须首先定点,而依据“与水接触30分钟不低于0.3mg/L”的标准则很难进行定点定量。

(1)若在清水池前设置接触池,那么在“接触30分钟”的样点设置相对较为方便(接触池停留时间可设计在30分钟左右),检测点可设于接触池末端,即清水池入口,但由于大多数水厂往往没有接触池,而清水池的设计虽然原则上规定停留时间不少于30分钟,但随着水厂规模的扩大和区域化供水的发展,清水池的容量正不断扩大,水在清水池中的停留时间也往往大于30分钟,因此以“接触30分钟”进行定点检测往往很难实际操作。

(2)对于补充加氯的水厂,其二次投氯点往往设于清水池后的出厂管线上,若以首次加氯“接触30分钟”进行定点,其检测结果显然缺乏科学性,而以二次加氯30分钟后进行控制,其样点往往已处于管网点上,较难以“出厂水”对之进行评判。

2、0.3mg/L的出厂水下限控制缺少实际指导意义

虽然,水质标准规定游离余氯“与水接触30分钟不低于0.3mg/L”,但由于此检测点难以确定并实施检测,因此,在实际生产中,常将此条款以“出厂水不低于0.3mg/L”进行实施。而出厂水中必须具有一定的含氯量,主要是为了满足氯在管网及末梢中的含量,抑制细菌的滋生。但是由于氯在管网中的衰减是一个很复杂的机理,除受水质影响(主要是一些相关水质指标,如氨氮、低价金属离子、有机物等)外,输水管线的长度、管径大小,水在管道内的停留时间都直接影响用户或末梢的余氯含量。因此,若以某一定值来预测不同水质、不同管网的水体的衰减,很难保证此定值的合理性和科学性,并且即使确定此值,此值也很难对管网的实际管理起指导作用。

(1)、对于水质较差的水厂,以原西郭水厂为例,0.3mg/L的出厂水余氯远不能保证管网末梢的游离余氯不小于0.05mg/L。从2000年绍兴市区供水情况分析:水厂出厂游离氯基本控制在0.8mg/L, 最远输水管线为10公里左右的供水区域内,其管网平均余氯消耗约为0.5mg/L左右,(冬季相对较低约0.4mg/L左右)。

(2)、对于水质较好的水厂,以宋六陵水厂为例,0.3mg/L的出厂余氯要保证管网末梢的游离余氯不小于0.05mg/L也较困难。从01-03年绍兴市区的供水情况分析:因原水水质较为稳定,氨氮常年小于

0.05mg/L,TOC常年为5-6mg/L,出厂水COD基本小于1 mg/L ,TOC约为2-3 mg/L,因此其氯的消耗基本比较稳定。一般出厂水余氯以0.5mg/L进行控制,输水至阮家湾需消耗0.1mg/L左右,至绍兴市区管网后,平均余氯水平基本保持在0.2 mg/L左右,而至周边区域时,一般只维持在0.1 mg/L左右。因此,若以游离氯0.3mg/L对出厂水进行调节控制,管网末梢要保证余氯不小于0.05mg/L,其合格率亦不会很高。

3、两个控制下限的规定对供水管理的影响

随着供水企业的市场化运作,制水与供水不仅仅限于职能上的分工,而是逐步趋向行政分家,即成为卖方与买方的关系,相应地,水质就成为卖买双方关注的焦点,而余氯因需两个下限控制的原故,常常成为双方争论的问题。卖方水厂因成本关系,希望控制较少的余氯量,特别是处于临界点时,常常以国家标准出厂余氯不低于0.3mg/L为由推卸责任,而买方自来水公司为保证在不同的供水条件下管网末梢的余氯不小于0.05mg/L,又总是把出厂水余氯量预先设定得较高,从而使国家水质标准的执行变得有法难依。

4、需在标准中增加对加氯量上限的控制

1、加氯直接影响自来水中三氯甲烷等消毒副产物的形成,表2即为不同余氯量时对宋六陵水厂及管网中近、中、远三点的三氯甲烷含量:

表2:不同余氯量及接触时间对水中三氯甲烷含量的影响

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从表中可以明显看出,虽然由于水中前体物质较小,其含量都并不高,但三氯甲烷的含量是随着水中余氯量的增加及输水线路的伸展而上升。因此,在保证管网末梢细菌滋生的前提下,必须尽量减少氯的投加及水中余氯的含量。

2、参阅国外的水质标准发现,大多数国家往往都对加氯的上限进行了限值控制。其中,欧盟《饮用水水质指令》规定“在不影响消毒效果的前提下,成员国应尽力降低氯仿等化合物的值”。美国现行的《饮用水水质标准》则规定饮用水中消毒剂的最大允许浓度为4mg/L。WHO《饮用水水质指令》中对氯的规定较为详细,其从对健康有影响的角度上对氯规定了上限指标值:5 mg/L,同时,说明了在PH<8.0时,接触30分钟后的自由氯应大于0.5mg/L,并且,它又从能引起用户感官不满的角度对氯在水中的含量设定了上

下限范围:0.6-1 mg/L。

三、结论及建议

1、随着用户对水质要求的提高,供水规模的扩大及供水管理机制的变化,水质标准中关于余氯标准的规定应作相应修改。

2、从对感官指标及消毒副产物的改善角度,余氯标准的制定应考虑加氯量的上限控制。

3、从对管网微生物的控制及管网管理的角度,游离余氯的控制不宜用出厂水、末梢两个控制下限值进行控制,而应在管网末梢下限控制的基础上,根据各地水厂及管网自身的实际情况确定余氯控制点及控制下限。