規(guī)則達(dá)標(biāo) - 消毒副產(chǎn)物

美國環(huán)保局（USEPA, United States Environmental Protection Agency）的“安全飲用水法案（Safe Drinking Water Act）”等法規(guī)致力于平衡微生物病原體的危害和用于殺滅微生物病原體的消毒劑產(chǎn)生的副產(chǎn)物所帶來的風(fēng)險(xiǎn)。消毒副產(chǎn)物DBP是由飲用水處理廠的水源中天然存在的有機(jī)物質(zhì)（NOM，Naturally Occurring Organic Matter）在消毒過程中同消毒劑反應(yīng)而產(chǎn)生的。TOC被*為可以用來確定水中NOM含量的參數(shù)。當(dāng)水通過水廠的配水系統(tǒng)時(shí)，就會(huì)不斷產(chǎn)生鹵代乙酸（HAA，Haloacetic Acids）等DBP。而包括氯仿在內(nèi)的等另一類DBP三鹵甲烷（THM，Trihalomethanes），是由天然含有溴和氯的TOC相互反應(yīng)而產(chǎn)生（見圖1）。

圖1：由TOC、溴化物、氯形成的THM

EPA認(rèn)為，TOC是DBP的前體，可以在實(shí)驗(yàn)室或在線進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以預(yù)測(cè)配水系統(tǒng)中的DBP含量。在飲用水處理過程中，應(yīng)去除大部分的TOC以降低DBP含量。去除TOC的方法很多，包括凝結(jié)法、顆?；钚蕴浚℅AC，Granular Activated Carbon）過濾法、陰離子交換法等。

降低成本 - 優(yōu)化處理

如今，飲用水處理廠面臨巨大的壓力，不僅需要滿足日益嚴(yán)格的水質(zhì)要求，還要削減生產(chǎn)成本。許多水廠采用TOC監(jiān)測(cè)法和工藝優(yōu)化來生產(chǎn)高品質(zhì)水，同時(shí)大幅降低各個(gè)處理工藝的成本。

凝結(jié)

凝結(jié)是去除TOC的主要處理過程之一。凝結(jié)之后通常是絮凝沉淀和澄清，這三種預(yù)處理過程合在一起稱為常規(guī)處理。美國的常規(guī)處理設(shè)施必須根據(jù)源水的堿度和TOC濃度達(dá)到一定的TOC去除率。

常用的凝結(jié)劑是硫酸鋁（即明礬）、氯化鐵、硫酸鐵、聚氯化鋁（PACl）。在選擇凝結(jié)劑及其用量時(shí)，除了應(yīng)考慮要求達(dá)到的水質(zhì)外，還應(yīng)考慮其它因素，如pH值、堿度、溫度、沉淀物產(chǎn)生量等?？梢酝ㄟ^燒杯試驗(yàn)、試點(diǎn)試驗(yàn)、或全面優(yōu)化來測(cè)試凝結(jié)方案的效率，但上述測(cè)試必須包括TOC和濁度，才能有效評(píng)估方案成功與否。 

活性炭

活性炭是由木頭、泥炭、煤炭、椰子殼等制成的加工碳。活性炭非常多孔，有很大的單位表面積來吸附溶解的有機(jī)物、有味道或氣味的化合物、以及某些消毒副產(chǎn)物。飲用水處理廠常使用顆?；蚍勰罨钚蕴?。

粉末活性炭（PAC，Powder Activated Carbon）

PAC是粉末狀活性炭，有極細(xì)小的顆粒，用于季節(jié)性或短期性目的?？梢耘抠徺IPAC，通常將PAC直接加到水處理流程中。PAC的入口通常是原水取水口、快速混合池、澄清池。通常在凝結(jié)和絮凝之前將PAC加入水中，然后同沉淀物一起清除掉。PAC主要用于解決味道和氣味問題，或作為助凝劑為形成凝結(jié)提供依附核。在使用PAC去除TOC時(shí)，首先必須知道單位PAC能夠去除多少TOC，這樣才能優(yōu)化PAC添加工藝。

顆?；钚蕴浚℅AC，Granular Activated Carbon）

與PAC相比，GAC的顆粒較大，因此有較小的單位表面積。GAC通常用于代替過濾器中的沙子或無煙煤，是解決水質(zhì)問題的長期方法。GAC的吸附效率隨著時(shí)間的推移而降低，終需要更換或恢復(fù)活性。為了確保GAC過濾器有效去除原水中的污染物以達(dá)到水質(zhì)要求，經(jīng)常需要進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)（如TOC分析）。在用GAC去除溶解的有機(jī)物時(shí)，如果出現(xiàn)TOC峰值，則表示需要更換或再生活性炭。

離子交換

離子交換是指用的樹脂通過吸附作用從水中去除帶電的污染物顆粒。離子交換通常用于去除無機(jī)物，但如今開發(fā)出了專門用于去除有機(jī)物（如腐殖酸）的陰離子樹脂。當(dāng)水通過陰離子樹脂時(shí)，樹脂表面上的帶電離子同帶電的污染物發(fā)生交換。通常用鹽水（氯化鈉）來再生離子交換樹脂。

無論采用哪種優(yōu)化處理方法或測(cè)試優(yōu)化的技術(shù)，成功的關(guān)鍵都在于使用正確的分析工具。圖2顯示了TOC分析可用于常規(guī)水處理廠的許多水點(diǎn)。

緊縮您的工藝 – 消毒技術(shù)

當(dāng)水中的鐵或錳的含量較高時(shí)，消毒劑的消耗就會(huì)高。TOC也是一種消耗消毒劑的物質(zhì)。在水處理過程中，TOC的去除率越小，消毒劑的用量就越大，所需費(fèi)用也就越多。實(shí)際上，消毒劑是TOC等物質(zhì)的氧化劑，TOC能夠消耗本應(yīng)用于消毒的消毒劑，因此在設(shè)計(jì)消毒工藝時(shí)應(yīng)考慮水中的TOC含量。

許多水廠為了避免產(chǎn)生較多的DBP，用氯胺替代氯。這樣一來就能減少THM和HAA的產(chǎn)生，卻又可能產(chǎn)生其它尚未規(guī)定的DBP。人們已知氯胺能形成多種非鹵化DBP，如碘酸和亞硝胺。碘酸是毒性強(qiáng)的DBP之一，能損傷DNA。而N-亞硝基二甲胺（NDMA）等亞硝胺的致癌性比THM還要高很多倍。

此外，TOC在氯胺化的過程中起關(guān)鍵作用。當(dāng)水廠在加氯的下游添加氨時(shí)（這是常見的消毒做法），如果水中的TOC含量不穩(wěn)定，就會(huì)發(fā)生硝化。TOC是一種能消耗氯的物質(zhì)，因此會(huì)改變氯與氨的比例。如果水中的氨過量，就會(huì)導(dǎo)致硝化。

保護(hù)公共安全 – 配水系統(tǒng)安全監(jiān)測(cè)

USEPA發(fā)布了“水安全倡議：污染預(yù)警系統(tǒng)規(guī)劃臨時(shí)指南（Water Security Initiative: Interim Guidance on Planning for Contamination Warning System Deployment）”，以幫助飲用水處理廠提高檢測(cè)有意或無意的配水系統(tǒng)污染的能力。USEPA過渡指南（USEPA’s Interim Guidance）將TOC、氯、電導(dǎo)率定為檢測(cè)污染物的三項(xiàng)重要指標(biāo)。

為了確保公共飲用水的安全，操作人員需要一種能夠監(jiān)測(cè)配水系統(tǒng)中TOC變化而又無需用戶過多干預(yù)的工具。

測(cè)量差異 – 環(huán)境變化對(duì)地表水的影響

飲用水中的TOC主要來自自然界中腐敗的植物（包括水中的藻類、沉淀物、顆粒等）。水源中的TOC含量因地區(qū)而異。

結(jié)論

TOC分析是一種操作工具，有廣泛的應(yīng)用。人們普遍認(rèn)為TOC分析能夠幫助水廠達(dá)到DBP法規(guī)要求，還有助于優(yōu)化工藝、節(jié)約成本。除了以上兩個(gè)應(yīng)用之外，TOC分析還用于監(jiān)測(cè)水源和配水系統(tǒng)的水質(zhì)，并大程度地優(yōu)化消毒工藝。

為了充分用好TOC分析這個(gè)重要工具，必須選用使用便捷的分析儀，該分析儀無需用戶過多干預(yù)，且具有成熟可靠的技術(shù)（例如Sievers* TOC分析儀）。Sievers TOC分析儀不用外部試劑，無需載氣，有12個(gè)月的校準(zhǔn)穩(wěn)定性，目前在數(shù)百個(gè)城市中廣泛使用。Sievers TOC分析儀有在線型、實(shí)驗(yàn)室型、便攜式三種配置，可用于任何水應(yīng)用場(chǎng)合。Sievers TOC分析儀的操作員能夠靈活選擇在線運(yùn)行或簡單吸樣檢測(cè)，從而確保達(dá)到理想的TOC去除率和DBP控制，并節(jié)省成本。