三當(dāng)前水質(zhì)問(wèn)題的實(shí)質(zhì)與機(jī)理
建設(shè)部“城鎮(zhèn)水廠運(yùn)行規(guī)范”中規(guī)定氨氮不得超過(guò)0.5mgN/L，是反映水體營(yíng)養(yǎng)化的指標(biāo)之一，越高，則水體富營(yíng)養(yǎng)化越嚴(yán)重。而亞硝酸鹽氮?jiǎng)t是一種被證實(shí)為會(huì)引發(fā)癌癥和兒?jiǎn)胃哞F癥等疾病的物質(zhì)，目前我國(guó)飲用水標(biāo)準(zhǔn)中未規(guī)定限制指標(biāo)，國(guó)家地面水標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不大于0.1mgN/L。歐共體飲用水標(biāo)準(zhǔn)[2]規(guī)定生活飲用水不高于0.03mgN/L。硝酸鹽氮——國(guó)家規(guī)定不大于20mgN/L。
現(xiàn)在部分水廠生產(chǎn)中遇到的問(wèn)題就是最近幾年來(lái)每逢春季都會(huì)出現(xiàn)的所謂“氯加不進(jìn)”，“加氯機(jī)全部開盡，但余氯仍提不上去”，“不知氯跑到哪里去”的問(wèn)題，其實(shí)質(zhì)是：并不是加不進(jìn)氯，而是加入的氯被水體及制水構(gòu)筑物中的某些物質(zhì)“吃掉”，消耗了。
根據(jù)化驗(yàn)中心已歷時(shí)2年的研究以及參閱的有關(guān)文獻(xiàn)分析，發(fā)現(xiàn)制水過(guò)程中“吃掉”氯的最嚴(yán)重地點(diǎn)在濾池，而濾池中的的罪魁禍?zhǔn)缀芸赡芫褪窍跛峋蛠喯跛峋?。因?yàn)樵跒V池中發(fā)現(xiàn)了大量的亞硝酸菌和硝酸菌，在氯化條件、適宜的溫度和PH等環(huán)境下，亞硝酸菌將氨氧化為亞硝根，硝酸菌將亞硝酸根氧化為硝酸根：
亞硝酸根菌 2NH————→2NO
硝酸菌 2NO————→2NO
此反應(yīng)需消耗氧化劑，其中間產(chǎn)物是亞硝酸根，最終產(chǎn)物是硝酸根，若第二步反應(yīng)來(lái)不及或因某種原因進(jìn)行不順利，則將得到更多的中間產(chǎn)物NO。
濾池中的氯，是通過(guò)以下反應(yīng)消耗的：
Cl+NO+2OH—→NO+CL+HO。
硝化細(xì)菌最適宜的生長(zhǎng)溫度是25--35度，當(dāng)溫度低于5度時(shí)，硝化繼菌的生活幾乎停止。這可解釋為什么冬天不會(huì)發(fā)生這種問(wèn)題。
另外，今年2月底3月初，D水廠泵站加氯量為1.5kg/千方水，C水廠和M水廠使用D水廠水，到廠原水余氯仍有0.1--0.3mg/L。說(shuō)明輸水管內(nèi)原水耗氯活動(dòng)不顯著。也就說(shuō)原水的氯耗并不大。
在3--4月間，監(jiān)測(cè)站曾在B水廠制水流程上選點(diǎn)檢測(cè)余氯的變化，有以下數(shù)據(jù)：
配水井濾前水濾后水出廠水
0.11.20.30.6
發(fā)現(xiàn)濾池耗氯非常大，說(shuō)明“吃氯”的最主要地點(diǎn)是在濾池。現(xiàn)在水廠遇到的上述問(wèn)題，還只是個(gè)開始，預(yù)測(cè)隨著氣溫的進(jìn)一步上升，生物及微生物活動(dòng)將更加活躍，上述問(wèn)題將會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重，并將在3--5月份內(nèi)持續(xù)。請(qǐng)各水廠提高警惕，進(jìn)一步采取相應(yīng)措施，探索各種方法和經(jīng)驗(yàn)，力爭(zhēng)將影響降低到最低限度，并力爭(zhēng)形成一套適合自身特色的有效經(jīng)驗(yàn)，將生產(chǎn)管理提高到一個(gè)新的水平。
四可能的措施及對(duì)策
液氯消毒不是氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽氮的直接原因。氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽氮的過(guò)程很可能微生物過(guò)程。
4月份對(duì)B水廠原水、濾前水、濾后水、出廠水的某次測(cè)定中，發(fā)現(xiàn)含有大量的硝化細(xì)菌：
原水濾前水濾后水出廠水
1500--11000250--450040--250015--95
若濾前投加氯足夠大，則能部分氧化有機(jī)物，殺死硝化細(xì)菌等微生物，使得硝化過(guò)程不能完成，從而就不會(huì)造成出廠水亞硝酸鹽氮的增加。
我們可以采取的措施有下列幾點(diǎn)：
1、應(yīng)逐步增加D水廠泵站的前加氯量，以抑制原水管道內(nèi)藻類、細(xì)菌等微生物的生長(zhǎng)。
2、水廠應(yīng)多翻洗濾池，并加入漂白粉或過(guò)量氯浸泡，消毒滅菌。
3、水廠加氯量應(yīng)盡量后移，更集中地將氯加在濾池前。有利于濾池常期保持較強(qiáng)的殺菌消毒能力，抑制細(xì)菌等微生物在濾池的生長(zhǎng)繁衍。
4、加強(qiáng)原水的保護(hù)，防止原水的富營(yíng)養(yǎng)化。
五其他問(wèn)題與對(duì)策
1、石灰耗量增大的問(wèn)題
經(jīng)分析，制水過(guò)程有以下三大因素產(chǎn)生H，或需要OH，即消耗石灰。
A、堿鋁的混凝反應(yīng)過(guò)程需消耗OH，使PH降低；
B、某些氯消毒過(guò)程產(chǎn)生H；
C、硝化反應(yīng)產(chǎn)生H，研究發(fā)現(xiàn)14mg/LNH-N轉(zhuǎn)化為硝酸氮將要消耗120mg/L的碳酸鈣。
經(jīng)測(cè)試：進(jìn)濾池水PH=10.12，出濾池水PH=7.6。
2、預(yù)計(jì)，現(xiàn)在水廠遇到的上述問(wèn)題，還只是個(gè)開始，預(yù)測(cè)隨著氣溫的進(jìn)一步上升，生物及微生物活動(dòng)將更加活躍，上述問(wèn)題將會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重，并將在3--5月份內(nèi)持續(xù)。此外，還將遇到藻類增加使濾池堵塞，產(chǎn)水量降低的問(wèn)題；臭和味的問(wèn)題；紅蟲的問(wèn)題等。請(qǐng)各水廠務(wù)須提高警惕，進(jìn)一步采取得力措施。
3、在線余氯測(cè)定儀、OT目視比色和便攜式余氯測(cè)定儀的比對(duì)測(cè)定中存在著異問(wèn)題的原因及解決辦法。
這幾種余氯的測(cè)定方法都是我們?cè)谒畯S水質(zhì)監(jiān)測(cè)中現(xiàn)行普遍采用的方法，他們各自對(duì)余氯有差異的原因主要在于這些儀器測(cè)定原理、穩(wěn)定性、受干擾性和適用水體的不合等不同而引起的。
在線余氯測(cè)定儀是進(jìn)口美國(guó)HACH公司的，是采用電子化學(xué)探頭來(lái)進(jìn)行檢測(cè)的，由于探頭的膜容易污染或吸附微生物并生長(zhǎng)，因此不太穩(wěn)定，需要經(jīng)常的校正和清洗。
OT目視比色法測(cè)定余氯，對(duì)于深圳的水體，曾經(jīng)應(yīng)用得很好，但這個(gè)方法已經(jīng)證實(shí)受很多物質(zhì)的干擾，特別是亞硝酸鹽的干擾，從而使得測(cè)定不準(zhǔn)確，誤差大。當(dāng)亞硝酸鹽氮大于0.5mgN/L時(shí)，這個(gè)方法的誤差太大了，達(dá)到了100%。隨著原水污染的逐年加劇，深圳原水的亞硝酸鹽氮已經(jīng)開始長(zhǎng)期大于0.5mgN/L，因此這個(gè)方法已經(jīng)不可以使用，需要淘汰。
便攜式余氯測(cè)定儀是我們監(jiān)測(cè)站從美國(guó)HACH公司進(jìn)口的，干擾少，精度高、準(zhǔn)確度高，對(duì)亞硝酸鹽氮的耐受力達(dá)到2.0mgN/L經(jīng)過(guò)我們測(cè)試后覺得十分適合深圳的水體。因此建議全公司各級(jí)單位對(duì)余氯的測(cè)定都統(tǒng)一到以便攜式余氯測(cè)定儀的測(cè)定為基準(zhǔn)，馬上給各水廠配備便攜式余氯測(cè)定儀，淘汰PT目視比色法，用便攜式余氯測(cè)定儀來(lái)對(duì)在線余氯測(cè)定儀進(jìn)行校對(duì)，從而解決這個(gè)不同方法、儀器測(cè)定的差異問(wèn)題。
建設(shè)部“城鎮(zhèn)水廠運(yùn)行規(guī)范”中規(guī)定氨氮不得超過(guò)0.5mgN/L，是反映水體營(yíng)養(yǎng)化的指標(biāo)之一，越高，則水體富營(yíng)養(yǎng)化越嚴(yán)重。而亞硝酸鹽氮?jiǎng)t是一種被證實(shí)為會(huì)引發(fā)癌癥和兒?jiǎn)胃哞F癥等疾病的物質(zhì)，目前我國(guó)飲用水標(biāo)準(zhǔn)中未規(guī)定限制指標(biāo)，國(guó)家地面水標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不大于0.1mgN/L。歐共體飲用水標(biāo)準(zhǔn)[2]規(guī)定生活飲用水不高于0.03mgN/L。硝酸鹽氮——國(guó)家規(guī)定不大于20mgN/L。
現(xiàn)在部分水廠生產(chǎn)中遇到的問(wèn)題就是最近幾年來(lái)每逢春季都會(huì)出現(xiàn)的所謂“氯加不進(jìn)”，“加氯機(jī)全部開盡，但余氯仍提不上去”，“不知氯跑到哪里去”的問(wèn)題，其實(shí)質(zhì)是：并不是加不進(jìn)氯，而是加入的氯被水體及制水構(gòu)筑物中的某些物質(zhì)“吃掉”，消耗了。
根據(jù)化驗(yàn)中心已歷時(shí)2年的研究以及參閱的有關(guān)文獻(xiàn)分析，發(fā)現(xiàn)制水過(guò)程中“吃掉”氯的最嚴(yán)重地點(diǎn)在濾池，而濾池中的的罪魁禍?zhǔn)缀芸赡芫褪窍跛峋蛠喯跛峋?。因?yàn)樵跒V池中發(fā)現(xiàn)了大量的亞硝酸菌和硝酸菌，在氯化條件、適宜的溫度和PH等環(huán)境下，亞硝酸菌將氨氧化為亞硝根，硝酸菌將亞硝酸根氧化為硝酸根：
亞硝酸根菌 2NH————→2NO
硝酸菌 2NO————→2NO
此反應(yīng)需消耗氧化劑，其中間產(chǎn)物是亞硝酸根，最終產(chǎn)物是硝酸根，若第二步反應(yīng)來(lái)不及或因某種原因進(jìn)行不順利，則將得到更多的中間產(chǎn)物NO。
濾池中的氯，是通過(guò)以下反應(yīng)消耗的：
Cl+NO+2OH—→NO+CL+HO。
硝化細(xì)菌最適宜的生長(zhǎng)溫度是25--35度，當(dāng)溫度低于5度時(shí)，硝化繼菌的生活幾乎停止。這可解釋為什么冬天不會(huì)發(fā)生這種問(wèn)題。
另外，今年2月底3月初，D水廠泵站加氯量為1.5kg/千方水，C水廠和M水廠使用D水廠水，到廠原水余氯仍有0.1--0.3mg/L。說(shuō)明輸水管內(nèi)原水耗氯活動(dòng)不顯著。也就說(shuō)原水的氯耗并不大。
在3--4月間，監(jiān)測(cè)站曾在B水廠制水流程上選點(diǎn)檢測(cè)余氯的變化，有以下數(shù)據(jù)：
配水井濾前水濾后水出廠水
0.11.20.30.6
發(fā)現(xiàn)濾池耗氯非常大，說(shuō)明“吃氯”的最主要地點(diǎn)是在濾池。現(xiàn)在水廠遇到的上述問(wèn)題，還只是個(gè)開始，預(yù)測(cè)隨著氣溫的進(jìn)一步上升，生物及微生物活動(dòng)將更加活躍，上述問(wèn)題將會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重，并將在3--5月份內(nèi)持續(xù)。請(qǐng)各水廠提高警惕，進(jìn)一步采取相應(yīng)措施，探索各種方法和經(jīng)驗(yàn)，力爭(zhēng)將影響降低到最低限度，并力爭(zhēng)形成一套適合自身特色的有效經(jīng)驗(yàn)，將生產(chǎn)管理提高到一個(gè)新的水平。
四可能的措施及對(duì)策
液氯消毒不是氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽氮的直接原因。氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽氮的過(guò)程很可能微生物過(guò)程。
4月份對(duì)B水廠原水、濾前水、濾后水、出廠水的某次測(cè)定中，發(fā)現(xiàn)含有大量的硝化細(xì)菌：
原水濾前水濾后水出廠水
1500--11000250--450040--250015--95
若濾前投加氯足夠大，則能部分氧化有機(jī)物，殺死硝化細(xì)菌等微生物，使得硝化過(guò)程不能完成，從而就不會(huì)造成出廠水亞硝酸鹽氮的增加。
我們可以采取的措施有下列幾點(diǎn)：
1、應(yīng)逐步增加D水廠泵站的前加氯量，以抑制原水管道內(nèi)藻類、細(xì)菌等微生物的生長(zhǎng)。
2、水廠應(yīng)多翻洗濾池，并加入漂白粉或過(guò)量氯浸泡，消毒滅菌。
3、水廠加氯量應(yīng)盡量后移，更集中地將氯加在濾池前。有利于濾池常期保持較強(qiáng)的殺菌消毒能力，抑制細(xì)菌等微生物在濾池的生長(zhǎng)繁衍。
4、加強(qiáng)原水的保護(hù)，防止原水的富營(yíng)養(yǎng)化。
五其他問(wèn)題與對(duì)策
1、石灰耗量增大的問(wèn)題
經(jīng)分析，制水過(guò)程有以下三大因素產(chǎn)生H，或需要OH，即消耗石灰。
A、堿鋁的混凝反應(yīng)過(guò)程需消耗OH，使PH降低；
B、某些氯消毒過(guò)程產(chǎn)生H；
C、硝化反應(yīng)產(chǎn)生H，研究發(fā)現(xiàn)14mg/LNH-N轉(zhuǎn)化為硝酸氮將要消耗120mg/L的碳酸鈣。
經(jīng)測(cè)試：進(jìn)濾池水PH=10.12，出濾池水PH=7.6。
2、預(yù)計(jì)，現(xiàn)在水廠遇到的上述問(wèn)題，還只是個(gè)開始，預(yù)測(cè)隨著氣溫的進(jìn)一步上升，生物及微生物活動(dòng)將更加活躍，上述問(wèn)題將會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重，并將在3--5月份內(nèi)持續(xù)。此外，還將遇到藻類增加使濾池堵塞，產(chǎn)水量降低的問(wèn)題；臭和味的問(wèn)題；紅蟲的問(wèn)題等。請(qǐng)各水廠務(wù)須提高警惕，進(jìn)一步采取得力措施。
3、在線余氯測(cè)定儀、OT目視比色和便攜式余氯測(cè)定儀的比對(duì)測(cè)定中存在著異問(wèn)題的原因及解決辦法。
這幾種余氯的測(cè)定方法都是我們?cè)谒畯S水質(zhì)監(jiān)測(cè)中現(xiàn)行普遍采用的方法，他們各自對(duì)余氯有差異的原因主要在于這些儀器測(cè)定原理、穩(wěn)定性、受干擾性和適用水體的不合等不同而引起的。
在線余氯測(cè)定儀是進(jìn)口美國(guó)HACH公司的，是采用電子化學(xué)探頭來(lái)進(jìn)行檢測(cè)的，由于探頭的膜容易污染或吸附微生物并生長(zhǎng)，因此不太穩(wěn)定，需要經(jīng)常的校正和清洗。
OT目視比色法測(cè)定余氯，對(duì)于深圳的水體，曾經(jīng)應(yīng)用得很好，但這個(gè)方法已經(jīng)證實(shí)受很多物質(zhì)的干擾，特別是亞硝酸鹽的干擾，從而使得測(cè)定不準(zhǔn)確，誤差大。當(dāng)亞硝酸鹽氮大于0.5mgN/L時(shí)，這個(gè)方法的誤差太大了，達(dá)到了100%。隨著原水污染的逐年加劇，深圳原水的亞硝酸鹽氮已經(jīng)開始長(zhǎng)期大于0.5mgN/L，因此這個(gè)方法已經(jīng)不可以使用，需要淘汰。
便攜式余氯測(cè)定儀是我們監(jiān)測(cè)站從美國(guó)HACH公司進(jìn)口的，干擾少，精度高、準(zhǔn)確度高，對(duì)亞硝酸鹽氮的耐受力達(dá)到2.0mgN/L經(jīng)過(guò)我們測(cè)試后覺得十分適合深圳的水體。因此建議全公司各級(jí)單位對(duì)余氯的測(cè)定都統(tǒng)一到以便攜式余氯測(cè)定儀的測(cè)定為基準(zhǔn)，馬上給各水廠配備便攜式余氯測(cè)定儀，淘汰PT目視比色法，用便攜式余氯測(cè)定儀來(lái)對(duì)在線余氯測(cè)定儀進(jìn)行校對(duì)，從而解決這個(gè)不同方法、儀器測(cè)定的差異問(wèn)題。