自来水氯胺消毒技术的应用与效果分析

引言：饮用水安全是整个公共卫生安全保障的前提条件，传统的氯消毒法虽然有着较强的杀菌能力，但是由于副产物种类较多以及受使用条件的影响，消毒效果并不是非常理想。氯胺是由氯和氨发生氧化还原反应形成的次氯酸氯胺类消毒剂，其因可形成较少的副产物和较强的持效性受到了人们的青睐。随着水体污染形势的不断发展变化，传统的消毒方法已经不能满足发展的需要，而氯胺消毒法因其稳定性好且有较好的环境适应性，成为了新的发展方向之一，在许多城市的自来水消毒工艺上得到了较广泛的应用。

一、氯胺消毒技术的基本特性

1、化学稳定性

氯胺是氯和氨生成的化合物，具有较好的化学稳定性。这是由于氯胺分子结构中共价键比较稳定，在水中不易分解和挥发的缘故。同游离氯相比较而言，在水的输送过程中，它能够在输送管道中长期保持有效的余氯，不致因消毒剂迅速反应而失效。另外，它的稳定存在形式减缓了消毒剂的消耗速度，延长了水质被保护的时间。氯胺的稳定性质可以减少水体活性氯的变化，降低对管网管材的腐蚀风险，从而提高管网末端水质的安全保障程度。

2、消毒机理

氯胺是以缓慢释放的活性氯形式对微生物细胞壁起作用，穿透其细胞壁后对细胞内膜和蛋白质、核酸等物质产生破坏，致使细菌或病毒失去生命活力。与游离氯相比，氯胺的氧化能力较弱，但是由于它具有较长的消毒作用持续时间，消除了两者之间作用时间上的劣势，即可以长久发挥作用，所以对于管网上保持微生物再生产生抑制作用，对于难以被杀死的病原体也起到一定效果，增强了消毒效果的稳定性和广谱性。另外，氯胺对生物膜有抑制作用，对水中各种微生物有抑制聚集、分散和消灭的功效，可降低管道和水塔等设施里生物膜的风险，因此能较好的维护供水系统的微生态环境。

3、副产物生成特点

氯胺消毒后副产物产生的机理主要由水中有机物与氯源的反应决定，因为氯胺的反应活性远远低于自由氯，所以与自由氯相比，在相同条件下，氯胺可形成大量的次级产物。但是由于两者的结构不同，虽然氯胺的余氯含量也较低，但由于其存在机理较为温和，因而对比三卤甲烷和卤乙酸等较多有害的副产物少很多。氯胺消毒后水体中除副产物得到控制外，水中有害物物种数量相对减少、总体有害物质浓度降低，更加有利于消毒，且达到环境友好型消毒目的。

二、自来水氯胺消毒技术的应用效果分析

1、对水质微生物的控制效果

大量水质监测数据显示，在水质中投加氯胺后，水中总大肠菌群数、细菌总数大幅度降低，管网末梢水也有较多剩余余氯含量，因此存在微生物持续抑制作用。由于氯胺有较强的缓释性，能使消毒剂保持更长时间的活性，因此可以从根本上抑制管网中微生物的再生与繁殖，从而避免管网生物膜产生。同时氯胺还是一种较为稳定的化合物，所以它可以很好地跨越不同输水工况下出现的水质波动性问题，而且不会出现诸如游离氯会出现消毒死角的问题，因为它的消毒是均匀的，对管网中污染物去除也是均匀的，并且还十分可靠。而氯胺对于病原体细菌（例如肠杆菌科）和病毒（如腮腺炎病毒）等也都有很好的杀灭作用，而且杀灭一些对游离氯有一定抵抗力的病原微生物的效果更为稳定和长久，有持续性抑菌的作用，这样既可保障给水系统微生物的安全，又可避免二次污染的发生，提高终端用户的饮水卫生质量及健康保障程度，从而保障公共卫生安全。

2、氯胺对水体中有机物的影响

氯胺在自来水消毒时会对水体中的有机物产生什么样的化学反应？相较于传统游离氯消毒而言，其氧化能力相对较弱，因此在一定程度上可以有效减少水中的有机物转化为更快、更多更彻底的氧化反应产物，避免造成有机物结构破坏的程度加深，从而降低有机物降解物的形成量，并且有助于控制水中消毒副产物生成量，减少二次污染的风险；且由于氯胺在水体中能参与氮循环反应，与氨氮、有机氮反应，从而起到一定的影响和调节水中氨氮的变化 [21-22]，这类反应会间接影响水体中氮态物质的形态转化，对于水体富营养化也可能具有一定的调控作用。与此同时，氯胺和水中自然有机物之间发生反应的方式较为稳定，较难产生各种复杂的副产物，因此会从侧面优化水质的整体化学特性，并提高水体的生物降解性；除此之外，在氯胺反应当中所产生的中间体同样能够对微生物群体造成一定影响，以此来达到维护水体生态系统稳定的目地；除此外，氯胺的长效性特性能使氯胺不断作用于水体当中，从而稳定水体中的有机物含量，确保水体的生态平衡。

3、管网安全性与运行成本

由于氯胺消毒技术对消毒剂具有持效性强的特点，在输配过程中几乎不会发生分解或者挥发的现象，使补加次数、补加量均减少很多，使供水系统的运营成本降低了很多。它又是一种较温和的化学物质，对管道材料的腐蚀比较小，消除了过去用游离氯时管道及设备容易腐蚀的问题，降低了维修频率和更换频率，可以延长管网及其它设施的寿命。同时，在管网中形成的稳定余氯环境能够有效抑制微生物群落过度繁殖及产生突变，避免生物膜的形成及水管内壁堵塞，改善了水流状况，有助于维持管网内的生态平衡，保持供水系统平稳、安全运行；氯胺有缓释性，能够在输配中一直发挥消毒作用，避免出现管网消毒盲区，减少水质波动以及菌群反扑现象的发生，通过保证管网中余氯的均匀分布，避免同时遭受管道腐蚀和微生物侵害，保证了供水系统的长期稳定运行。

4、氯胺消毒的反应副产物特性

氯胺消毒的副产物多为亚氯胺类物质，这些副产物形成的机理主要是因为水中氨氮、有机物及其他化学物质发生一系列反应。相比于传统的游离氯消毒，氯胺作为消毒剂生成的副产物只有少数种类，并且含量相对较少，比如在三卤甲烷、卤乙酸等有机氯副产物形成上的数量均少于游离氯的形成量，同时其具有较高化学稳定性，在水中较为稳定，不容易再产生其他副产物，而不会形成更多的有害物质，而且其稳定性有利于亚氯胺类物质在长距离的输送配水过程中不会造成副产物发生较大的衰减，可以有效减少水中的二次污染问题；另外，由于亚氯胺副产物的反应活性较弱，在管道内不容易引起管内微生物群落的变化，维持了管网系统的生态平衡，提高了供水系统安全性可靠性的优点，同时亚氯胺的存在也使水中发生的化学反应速度缓慢，一定程度上减少了水质变差的情况，以达到保持水体稳定的目的，使得居民饮用水质量更高。

三、结语

氯胺消毒通过稳定性和持久性上良好的消毒效果，在当今社会广受青睐，有着广大的使用人群。其强有力的杀灭各种细菌等微生物的作用与低副产物的生成特点，有助于饮用水质量达标；氯胺在管网中良好的持效性可大大降低二次污染，有利于提高整个供水系统运行稳定性；而氯胺消毒技术则能够充分保障水质安全。由此可见，氯胺消毒不仅可以达到当前饮用水质量的要求，并且可以为供水企业提供水质稳定、可靠的运行保障。

参考文献：

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