摘 要：隨著城市化進(jìn)程的飛速發(fā)展以及人們對(duì)飲用水安全要求的不斷提高，飲用水管網(wǎng)的重要性日益凸顯。然而，在飲用水消毒過程中，容易產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物，給飲用水安全帶來(lái)潛在風(fēng)險(xiǎn)。這些消毒副產(chǎn)物的生成受多種因素影響，如水源水質(zhì)、消毒劑種類與劑量、水的pH值和溫度等?；诖?，本文深入探討消毒副產(chǎn)物的生成機(jī)制、影響因素及危害，提出優(yōu)化消毒工藝、預(yù)處理減少副產(chǎn)物前體物以及加強(qiáng)管網(wǎng)運(yùn)行管理等措施，以期達(dá)到有效控制消毒副產(chǎn)物生成、保障飲用水安全、提升飲用水品質(zhì)的目的，為飲用水管網(wǎng)的科學(xué)管理提供理論支持與實(shí)踐指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：飲用水管網(wǎng)；消毒副產(chǎn)物；生成機(jī)制；控制措施；飲用水安全

Generation and Control Measures for Disinfection

By-Products in Drinking Water Pipeline Network

Abstract： With the rapid development of urbanization and the increasing demand for drinking water safety， the importance of the drinking water pipeline network is becoming increasingly prominent. However， during the disinfection process of drinking water， disinfection by-products are easily generated， posing potential risks to drinking water safety. The generation of these disinfection by-products is influenced by various factors， such as water source quality， disinfectant type and dosage， water pH value， and temperature. Based on this， this article deeply explores the generation mechanism， influencing factors， and hazards of disinfection by-products， proposes measures to optimize disinfection processes， reduce precursor substances of by-products through pretreatment， and control strategies for pipeline operation management， in order to effectively control the generation of disinfection by-products， ensure drinking water safety， and improve drinking water quality. This provides theoretical support and practical guidance for the scientific management of drinking water pipelines.

Keywords： drinking water pipeline network; disinfection by-products; generation mechanism; control measures; drinking water safety

水是生命之源，確保飲用水的安全至關(guān)重要。在飲用水的供應(yīng)過程中，消毒是必不可少的環(huán)節(jié)，它能有效殺滅水中的致病微生物，保障公眾健康。然而，在消毒的同時(shí)，也可能會(huì)產(chǎn)生一些對(duì)水體有影響的消毒副產(chǎn)物[1-2]。消毒副產(chǎn)物的存在不僅可能對(duì)人體健康產(chǎn)生潛在危害，而且可能給飲用水的安全保障帶來(lái)新的挑戰(zhàn)[3-4]。因此，深入研究飲用水管網(wǎng)中的消毒副產(chǎn)物生成機(jī)制以及探索有效的控制措施具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文將圍繞飲用水管網(wǎng)中的消毒副產(chǎn)物展開深入分析，旨在為提高飲用水質(zhì)量、保障公眾飲水安全提供科學(xué)依據(jù)和可行方案。

1 飲用水管網(wǎng)消毒副產(chǎn)物的生成機(jī)制

1.1 消毒過程中化學(xué)反應(yīng)分析

在飲用水消毒過程中，消毒劑會(huì)與水中的天然有機(jī)物（Natural Organic Matter，NOM）、無(wú)機(jī)物等發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，從而生成消毒副產(chǎn)物。例如，在使用氯消毒時(shí)，氯會(huì)與NOM中的腐殖酸、富里酸等發(fā)生取代、加成等反應(yīng)，生成三鹵甲烷（Trihalomethanes，THMs）和鹵乙酸（Haloacetic Acid，HAAs）等副產(chǎn)物。這些反應(yīng)通常較為復(fù)雜，涉及多個(gè)中間產(chǎn)物和反應(yīng)步驟。同時(shí)，不同的消毒劑與不同的物質(zhì)反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生不同類型的副產(chǎn)物，其生成機(jī)制也各有特點(diǎn)[5]。

1.2 不同消毒方式對(duì)副產(chǎn)物生成的影響

目前，常用的消毒方式有氯消毒、二氧化氯消毒、紫外線消毒等。氯消毒是傳統(tǒng)的消毒方式，但容易產(chǎn)生THMs和HAAs等副產(chǎn)物。二氧化氯消毒產(chǎn)生的副產(chǎn)物相對(duì)較少，但也可能生成亞氯酸鹽和氯酸鹽等。紫外線消毒本身不產(chǎn)生化學(xué)副產(chǎn)物，但如果后續(xù)沒有適當(dāng)?shù)妮o助消毒措施，可能會(huì)導(dǎo)致微生物在管網(wǎng)中重新生長(zhǎng)。不同的消毒方式在消毒效果、副產(chǎn)物生成種類和數(shù)量等方面存在差異，選擇合適的消毒方式對(duì)于控制消毒副產(chǎn)物的生成至關(guān)重要[6]。飲用水消毒流程見圖1。

2 影響消毒副產(chǎn)物生成的因素

2.1 水源水質(zhì)特性

水源水質(zhì)對(duì)消毒副產(chǎn)物的生成有著重要影響。如果水源中含有較高濃度的天然有機(jī)物，如腐殖質(zhì)、富里酸等，在消毒過程中就更容易生成消毒副產(chǎn)物。這是因?yàn)樘烊挥袡C(jī)物可以作為消毒副產(chǎn)物的前體物質(zhì)，與消毒劑發(fā)生反應(yīng)。此外，水源中的氨氮、鐵、錳等無(wú)機(jī)物含量也會(huì)影響消毒副產(chǎn)物的生成。例如，氨氮會(huì)與氯反應(yīng)生成氯胺，減少自由氯的含量，從而影響三鹵甲烷等副產(chǎn)物的生成。不同地區(qū)的水源水質(zhì)差異較大，了解水源水質(zhì)特性對(duì)于預(yù)測(cè)和控制消毒副產(chǎn)物的生成至關(guān)重要[7-8]。

2.2 消毒劑種類與劑量

消毒劑的種類和劑量是影響消毒副產(chǎn)物生成的關(guān)鍵因素之一。不同的消毒劑具有不同的消毒機(jī)理和副產(chǎn)物生成特性。例如，氯消毒容易產(chǎn)生三鹵甲烷和鹵乙酸等副產(chǎn)物，而二氧化氯消毒則主要生成亞氯酸鹽和氯酸鹽等副產(chǎn)物。消毒劑的劑量也會(huì)影響副產(chǎn)物的生成量。一般來(lái)說，隨著消毒劑劑量的增加，消毒副產(chǎn)物的生成量也會(huì)相應(yīng)增加。因此，在保證消毒效果的前提下，應(yīng)合理選擇消毒劑種類、控制消毒劑劑量，以減少消毒副產(chǎn)物的生成。

2.3 水的pH值、溫度等條件

水的pH值和溫度等條件也會(huì)對(duì)消毒副產(chǎn)物的生成產(chǎn)生影響。pH值會(huì)影響消毒劑的活性及水中物質(zhì)的存在形態(tài)，從而影響副產(chǎn)物的生成反應(yīng)。例如，在堿性條件下，三鹵甲烷的生成量通常會(huì)增加。溫度則會(huì)影響化學(xué)反應(yīng)速率，較高的溫度可能會(huì)加速消毒副產(chǎn)物的生成。此外，水的硬度、堿度等因素也可能對(duì)消毒副產(chǎn)物的生成產(chǎn)生一定的影響[9]。了解這些因素對(duì)消毒過程的影響規(guī)律，可以有效控制消毒副產(chǎn)物的生成。

3 消毒副產(chǎn)物的危害

3.1 對(duì)人體健康的潛在影響

飲用水中的消毒副產(chǎn)物可能對(duì)人體健康產(chǎn)生潛在危害。例如，三鹵甲烷和鹵乙酸具有致癌、致畸和致突變的風(fēng)險(xiǎn)。人們長(zhǎng)期攝入含有這些消毒副產(chǎn)物的飲用水，可能會(huì)提高罹患癌癥、生殖系統(tǒng)疾病和神經(jīng)系統(tǒng)疾病的概率。此外，一些消毒副產(chǎn)物還可能對(duì)人體的肝臟、腎臟等器官造成損害[10]。雖然目前對(duì)于消毒副產(chǎn)物的健康風(fēng)險(xiǎn)仍存在一定的爭(zhēng)議，但為了保障公眾的健康，必須對(duì)其潛在的危害給予足夠的重視。

3.2 對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響

消毒副產(chǎn)物不僅對(duì)人體健康有潛在危害，還可能對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響。當(dāng)含有消毒副產(chǎn)物的飲用水排放到自然環(huán)境中時(shí)，可能會(huì)對(duì)水生生物造成毒害。一些消毒副產(chǎn)物具有較高的生物毒性，可能會(huì)影響水生生物的生長(zhǎng)、繁殖和生存。此外，消毒副產(chǎn)物還可能在環(huán)境中積累，對(duì)土壤、地下水等造成污染。

4 飲用水管網(wǎng)中消毒副產(chǎn)物的控制措施

4.1 優(yōu)化消毒工藝

優(yōu)化消毒工藝是控制飲用水管網(wǎng)中消毒副產(chǎn)物生成的重要措施之一。①采用多種消毒方式聯(lián)合使用的方法。例如，將氯消毒與二氧化氯消毒、紫外線消毒等結(jié)合起來(lái)，使其發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，減少副產(chǎn)物的生成。應(yīng)用過程中，可先采用紫外線消毒殺滅水中的微生物，再用少量的氯進(jìn)行輔助消毒。這樣既可以保證消毒效果，又能降低三鹵甲烷等副產(chǎn)物的生成量。②改進(jìn)消毒設(shè)備和操作參數(shù)，提高消毒效率，減少消毒劑的用量。例如，采用先進(jìn)的自動(dòng)加氯設(shè)備，根據(jù)水質(zhì)變化實(shí)時(shí)調(diào)整消毒劑的投加量，避免過量投加。③探索新型的消毒技術(shù)，如臭氧-生物活性炭聯(lián)用技術(shù)、膜過濾消毒技術(shù)等。這些技術(shù)在消毒的同時(shí)能夠有效去除水中有機(jī)物和微生物，減少副產(chǎn)物的生成。

4.2 選擇合適的預(yù)處理方法

對(duì)水源進(jìn)行預(yù)處理，可以有效降低水中消毒副產(chǎn)物前體物的含量。①采用強(qiáng)化混凝、沉淀、過濾等傳統(tǒng)的水處理工藝，去除水中天然有機(jī)物、氨氮等前體物質(zhì)。例如，通過優(yōu)化混凝劑的種類和投加量，提高混凝效果，去除更多的腐殖酸、富里酸等有機(jī)物。②采用生物預(yù)處理技術(shù)，利用微生物代謝作用去除水中有機(jī)物和氨氮。例如，在常規(guī)水處理工藝前設(shè)置生物濾池，讓微生物在濾池中生長(zhǎng)繁殖，吸附和降解水中的有機(jī)物和氨氮，從而降低后續(xù)消毒過程中副產(chǎn)物的生成量。③采用活性炭吸附、膜分離等深度處理技術(shù)，進(jìn)一步去除水中有機(jī)物和前體物質(zhì)。

4.3 加強(qiáng)管網(wǎng)運(yùn)行管理

在飲用水管網(wǎng)的運(yùn)行管理中，可以采取一些控制策略來(lái)減少消毒副產(chǎn)物的生成。①加強(qiáng)管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)，及時(shí)掌握水質(zhì)變化情況，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)采取措施?？梢栽诠芫W(wǎng)中設(shè)置多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，定期對(duì)水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，包括消毒劑殘留量、消毒副產(chǎn)物含量、微生物指標(biāo)等。②合理控制管網(wǎng)中的水流速度和壓力，避免水流停滯和壓力波動(dòng)過大，減少消毒劑與水中物質(zhì)的反應(yīng)時(shí)間和機(jī)會(huì)。例如，可以通過優(yōu)化管網(wǎng)布局和調(diào)度，保證管網(wǎng)中的水流處于穩(wěn)定的流動(dòng)狀態(tài)。③對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行定期沖洗和維護(hù)，清除管網(wǎng)中的沉積物和生物膜，減少副產(chǎn)物的積累和微生物的生長(zhǎng)。同時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)二次供水設(shè)施的管理，確保二次供水的水質(zhì)安全。

5 結(jié)語(yǔ)

飲用水管網(wǎng)中的消毒副產(chǎn)物問題關(guān)系到公眾的飲水安全和身體健康。本文通過對(duì)消毒副產(chǎn)物生成機(jī)制的深入研究，以及對(duì)影響因素的全面分析，提出了一系列控制措施，包括優(yōu)化消毒工藝、預(yù)處理降低前體物含量以及加強(qiáng)管網(wǎng)運(yùn)行管理等。這些措施可為保障飲用水安全提供重要的理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。然而，消毒副產(chǎn)物的控制仍然面臨諸多挑戰(zhàn)，需要持續(xù)關(guān)注和不斷探索新的技術(shù)和方法。未來(lái)，隨著科技的不斷進(jìn)步，有望開發(fā)出更加高效、環(huán)保的消毒技術(shù)和水處理工藝，進(jìn)一步降低消毒副產(chǎn)物的生成。相信在全社會(huì)的共同努力下，飲用水管網(wǎng)中的消毒副產(chǎn)物問題將得到有效解決。

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