对于水资源缺乏，城市供水严重不足的地区，将生活污水和工业废水处理后回用既节省水资源，又使污水无害化，是保护环境，缓解水资源不足的重要途径。由于处理后的生活污水和工业废水仍然含有大量的细菌和病毒，如不经消毒即投入使用，必将引起病菌的滋生和蔓延，危害人的身心健康。加氯消毒是一种较好的方法用来解决上述问题。氯消毒灭活微生物的效果好、成本低、使用较为方便，在国内外自来水和中水处理中得到广泛应用。但是自从70年代Rook等发现氨氮浓度对消毒副产物产生量和消毒效果的影响研究。
对于水资源缺乏，城市供水严重不足的地区，将生活污水和工业废水处理后回用既节省水资源，又使污水无害化，是保护环境，缓解水资源不足的重要途径。由于处理后的生活污水和工业废水仍然含有大量的细菌和病毒，如不经消毒即投入使用，必将引起病菌的滋生和蔓延，危害人的身心健康。加氯消毒是一种较好的方法用来解决上述问题。氯消毒灭活微生物的效果好、成本低、使用较为方便，在国内外自来水和中水处理中得到广泛应用。但是自从70年代Rook等[1]发现经氯消毒后的水中存在着致癌性物质三卤甲烷(THMs)，人们一直在积极寻求降低这种副产物产生量的方法。本文通过改变二沉池出水中的氨氮浓度，来考察不同次氯酸钠浓度消毒下氯仿和四氯化碳的产生量及消毒效果。
1 材料与方法
实验水样 北京某污水处理厂二沉池砂滤出水，水质指标见表1
表1 二沉池出水指标
浊度
| 电导率
| pH
| 硬度
| 氨氮
| COD
| 3.2
| 1316S/cm
| 7.58 (16.7℃)
| 210mg/L
| 0.6mg/L
| 38.4 mg/L
|
次氯酸钠溶液的制备 取一定体积分析纯的次氯酸钠溶液，采用碘量法[2]滴定其次氯酸钠的含量，配制一定浓度的储备液。
1.3 氨氮标准溶液的制备和测定
称取3.819g经100℃干燥过的优级纯氯化铵溶于水中，移入1000ml容量瓶中，稀释至标线。此溶液每毫升含1.00mg氨氮。
采用纳氏试剂光度法对混合水溶液中的氨氮浓度进行测定。
1.4 消毒方法
在容量250ml的碘量瓶中加水样100ml，调节氨氮浓度，加入消毒剂，摇动1min，放置规定时间后，加中和剂终止消毒，40℃水浴40min后，用气相色谱仪测定水中氯仿和四氯化碳的含量。
1.5氯仿和四氯化碳的测定 采用顶空气相色谱法
1.5.1仪器
岛津17A型气相色谱仪；ECD检测器；色谱柱为30m 0.53mm-ID BP-624 3μm。
1.5.2色谱条件
进样口温度:150℃；柱温:75℃；检测器温度:250℃；载气:高纯氮；载气流速:15ml/min;进样量50μl。
1.5.3分析方法
以标准物的保留时间对照定性,采用外标法,以峰面积计算化合物含量。
2 结果
2.1直接消毒二沉池出水次氯酸钠浓度与氯仿和四氯化碳生成量之间的关系
2.1.1氯仿产生量与NaClO浓度之间的关系
由图1可见，随着NaClO浓度的提高，氯仿的生成量也逐渐增多，如当次氯酸钠的浓度由2mg/L升高到8mg/L，氯仿的生成量几乎增加了一倍；随着消毒时间的延长，消毒副产物的产生量也逐渐增加，如NaClO消毒剂浓度为2mg/L，消毒时间从15min延长到30min，氯仿的生成量增加了50%。
2.1.2四氯化碳产生量与NaClO浓度之间的关系
由图2可知，在同样消毒时间下，随NaClO浓度的提高，四氯化碳生成量逐渐增多；在NaClO浓度相同的条件下，随消毒时间的延长，四氯化碳的生成量也逐渐增大。
2.2.1氨氮浓度与氯仿生成量之间的关系
由图3可见，在NaClO相同浓度的条件下，随着氨氮浓度的增加，氯仿的生成量先迅速降低后逐渐增大，例如在NaClO浓度为5mg/L，氯仿的生成量从3.47×10-6g/L先迅速减小到1.72×10-6g/L然后增加到2.57×10-6g/L，但氯仿的生成量仍然小于二沉池出水直接消毒；在同一氨氮浓度下，随着NaClO浓度的升高，氯仿的生成量渐渐提高。从上述的分析，可以得出这样的结论，在NaClO浓度相同的条件下，被消毒溶液的氨氮浓度在一定程度增加，有利于降低氯仿的生成量。产生上述现象的原因可能是因为当NaClO消毒剂加入溶液后，部分NaClO先与溶液中的氨氮发生反应生成氯胺，将单一NaClO消毒转化成NaClO和氯胺联合消毒，降低NaClO的初始浓度，减少氯仿的生成量。据文献报道，采用氯胺代氯进行消毒可以有效地控制三卤甲烷的生成。
2.2.2 氨氮浓度与四氯化碳生成量之间的关系
由图4可知，在水中氨氮浓度小于10mg/L时，四氯化碳的生成量几乎不发生变化；当氨氮浓度大于10mg/L，四氯化碳的生成量随氨氮浓度的升高迅速增加。例如当NaClO浓度5mg/L时，氨氮浓度从5mg/L变化到15mg/L，四氯化碳的生成量增大2.5倍。
2.3 不同氨氮浓度下的杀菌效果
由图5可见，随着NaClO浓度由2mg/L上升到5mg/L，原水的杀菌率迅速由87.6%提高到97.4%，其后随NaClO浓度的继续增加，其杀菌率增加缓慢。当水中的氨氮浓度增时，其消毒效果也逐渐增加，产生这种现象的原因可能是在水中NaClO浓度衰减由两方面构成：一是杀菌消耗，二是自身衰减。随着水中氨氮浓度的提高，形成的化合氯的比例逐渐提高，游离氯的浓度降低，降低NaClO自身的分解，使得溶液中的有效氯浓度增加，杀菌效果增强。但有文献报道，水体中如果存在较高的氨氮，能对水生生物和人体造成毒害，也会使受纳水体产生富营养化；氨氮浓度从5mg/L增到15mg/L，杀菌率仅增了0.7%；当氨氮浓度、NaClO浓度均为5mg/L和消毒15min时，消毒后出水菌落总数为58 CFU/ml，小于北京市中水回用水质标准100 CFU/ml。综合上述三个方面的因素考虑，选择氨氮浓度、NaClO浓度均为5mg/L和消毒15min的消毒条件。（注：二沉池出水经砂滤后细菌总数为4.14x103CFU/ml）
2.2.4 氨氮浓度与次氯酸钠浓度之间的关系
从图6、图7可知，在溶液中氨氮的初始浓度相同的条件下，随着NaClO浓度的增加，氨氮浓度逐渐降低；在NaClO起始浓度相同的条件下，随着溶液中氨氮浓度的增大，溶液中有效氯的浓度是逐渐减小的，这些数据说明溶液中有部分氨氮与NaClO发生了化学反应，消耗了部分消毒剂，使实际溶液中有效氯的浓度产生降低。
3结论
综合上述的实验数据可以得出以下结论：
(1) 在一定程度提高水中氨氮浓度，有利于降低氯仿的产生量；在NaClO浓度为5mg/L的条件下，被消毒溶液的氨氮浓度从0.6 mg/L升高到5 mg/L，氯仿的生成量从3.47×10-6g/L减小到1.72×10-6g/L，几乎降低了1倍，四氯化碳的生成量基本保持不变；
(2) 在相同的NaClO浓度下，增加水中氨氮浓度，增大了NaClO的消毒效果；在本试验中， NaClO浓度分别为5mg/L，消毒时间15min，氨氮浓度从0.6 mg/L升高到5 mg/L，其杀菌率由97.4%增加到98.6%，其出水菌落总数完全可以达到中水水质标准的要求。 | 
