折點(diǎn)加氯及其應(yīng)用6頁(yè)

1、折點(diǎn)加氯及其應(yīng)用摘 要：近年來(lái)由于源水水質(zhì)的污染日益嚴(yán)重，在自來(lái)水的加氯處理中，氨氮對(duì)加氯的影響目趨顯著，本文旨在討論源水里的氨氮對(duì)加氯的影響，分析源水中不同的氨氮含量時(shí)，加氯點(diǎn)的選擇和確認(rèn)，從而達(dá)到以最小的加氯量來(lái)殺滅水中細(xì)菌之目的。關(guān)鍵字：氨氮 余氯 化合性余氯 游離性余氯 加氯點(diǎn)在水的加氯處理中，加氯量和余氯的關(guān)系如下圖所示。加氯量余氯曲線  當(dāng)源水不含氨氮時(shí)，加氯量和余氯的關(guān)系如圖中虛線L1所示，為一條直線，此時(shí)水中的余氯為游離性余氯，簡(jiǎn)稱游離氯。當(dāng)源水含有氨氮時(shí)，加氯量余氯曲線如圖中實(shí)線L2所示，是一條折線。1. 氨氮對(duì)加氯的影響當(dāng)源水有氨氮時(shí)，如上圖實(shí)線所示，在

2、AB段氯和氨發(fā)生如下反應(yīng)：NH3+CL2NH2CL+HCL水中的余氯主要為氯氨形式的化合性余氯，簡(jiǎn)稱化合氯。此時(shí)隨著加氯量的增加，化合氯成比例增加，水中氨氮逐漸減少，當(dāng)加氯量達(dá)到B點(diǎn)時(shí)，水中的氨氮降至零，化合性余氯升至最高。在曲線的BC段，繼續(xù)增加加氯量，會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)：4NH2CL+ 3CL2+H2O=N2+ N2O +10HCL水中的氯氨被氧化后逐漸減少，當(dāng)氯氨被完全氧化時(shí)，余氯降至曲線最低點(diǎn)C。隨后隨著加氯量的增加，水中余氯轉(zhuǎn)為游離氯，并如曲線中CD段所示，隨加氯量的增加成比例增加。由此可見水中含有氨氮時(shí)，加氯量余氯曲線是一條折線，此時(shí)對(duì)應(yīng)的加氯法稱為折線加氯法。如上圖所示，折線加氯時(shí)，

3、曲線中的AB和BC段的余氯為氯氨形式的化合余氯，CD段為游離余氯。2. 源水氨氮的含量對(duì)加氯量的影響因源水的PH值通常為0.7左右，此時(shí)的化合余氯成分以一氯氨為主，為簡(jiǎn)化起見，下面的分析計(jì)算均將化合余氯視為一氯氨。實(shí)踐中由于化合氯成分中含有少量的二氯氨和三氯氨，造成實(shí)際加氯量等數(shù)據(jù)與下面計(jì)算值略有所出入，但實(shí)踐證明其出入很小，不會(huì)影響下面的分析結(jié)果。同時(shí)為便于分析，假設(shè)水中雜質(zhì)的耗氯量為a（mg/L），即曲線OA段的耗氯量為a（mg/L），水中余氯控制值為d（mg/L）。2.1 如上圖所示，水中無(wú)氨氮，采用游離加氯法，加氯點(diǎn)為Q 時(shí)： HO2+CL2HOCL+HCL

4、0; i.52.5  x  d x=70d/52.51.33d （mg/L）    yQ=a+xa+1.33d （mg/L） 即此時(shí)所需加氯量yQ為：a+1.33d （mg/L）2.2   水中含有b（mg/L）的氨氮，采用折點(diǎn)加氯法時(shí)：2.21 如上圖所示，當(dāng)加氯點(diǎn)被控制在AB段的Q1點(diǎn)時(shí)：  NH3+CL2NH2CL+HCL  17  70 51.5  z x1  dx1=70d/51.51.36d（mg/L） yQ1 =a+x1a+1.36d（mg/L） z=17d/51.50.

5、33d （mg/L） 即此時(shí)所需加氯量yQ1為：a+1.36d （mg/L）。由式可知，為保證加氯點(diǎn)能被控制在AB段的Q1點(diǎn)，水中氨氮的含量必須滿足條件：b0.33d（mg/L） 2.22  如上圖所示，當(dāng)加氯點(diǎn)被控制在BC段的Q2點(diǎn)時(shí)：在AB段氨與氯氣反應(yīng)，水中的氨全部被消耗掉：  NH3+CL2NH2CL+HCL  17  70 51.5  b   x2  z1x2=70b/174.12b（mg/L） z1=51.5d/173.03b （mg/L） 即在AB段的耗氯量為x24.12b（mg/L），產(chǎn)生的氯氨為：

6、z13.03b （mg/L）。在BC段有z1-b （mg/L）的氯氨被氧化：4NH2CL+ 3CL2+H2O=N2+ N2O +10HCL    206 213 (z1-d)  x3 x3=213*(z1-d)/2061.034*(3.03b-d) （mg/L）  yQ2 =a+x2+X3a+4.12b+1.034*(3.03b-d) （mg/L）即加氯點(diǎn)被控制在BC段的Q2點(diǎn)時(shí)，加氯量為：yQ2 a+4.12b+1.034*(3.03b-d) （mg/L）  2.23  如上圖所示，當(dāng)加氯點(diǎn)被控制在CD段的Q3點(diǎn)時(shí)：在AB段的耗氯量

7、為：x2=70b/174.12b（mg/L）在BC段的耗氯量為：x4=213*z1/2061.034*3.03b3.13b （mg/L）在CD段的耗氯量為：x=70d/52.51.33d （mg/L）加氯點(diǎn)被控制在CD段的Q3點(diǎn)的總耗氯量為：  yQ3= a+x2+x4+xa+4.12b+3.13b+1.33da+7.25b+1.33d （mg/L）   比較式、可知，加氯量的大小與水中的雜質(zhì)含量、氨氮含量、余氯的控制目標(biāo)值和所選擇的加氯點(diǎn)有關(guān)。當(dāng)水中雜質(zhì)含量一定，余氯的控制目標(biāo)值相同時(shí)：yQ3> yQ2> yQ1> yQ，即水中無(wú)氨氮時(shí)的加氯量比有氨氮時(shí)

8、的加氯量低，也就是說(shuō)氨氮會(huì)引起加氯量的上升，上升的幅度主要取決于加氯點(diǎn)的位置。3. 折點(diǎn)加氯時(shí)，加氯點(diǎn)的選擇當(dāng)水中有氨氮時(shí)必定進(jìn)入折點(diǎn)加氯，此時(shí)由余氯-加氯量曲線可知，對(duì)應(yīng)同一個(gè)余氯值，可能存在三個(gè)不同的加氯點(diǎn)，這三個(gè)加氯點(diǎn)對(duì)應(yīng)加氯量有很大差別。例如，由式、可知，加氯點(diǎn)分別在余氯-加氯量曲線的AB、BC、CD段的Q1、Q2、Q3點(diǎn)時(shí)，加氯量分別為： yQ1 a+1.36d （mg/L）yQ2 a+4.12b+1.034*(3.03b-d) （mg/L）yQ3a+7.25b+1.33d （mg/L）當(dāng)d=1.0 mg/L，b=0.4 mg/L時(shí)，yQ1a+1.36（mg/L）；yQ2a

9、+1.87（mg/L）； yQ3a+4.23（mg/L）。可見在曲線CD段Q3點(diǎn)進(jìn)行游離加氯消毒的加氯量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出在AB和BC段Q1、Q2點(diǎn)進(jìn)行化合加氯消毒的加氯量。在我們的制水實(shí)踐中，Q3點(diǎn)的游離加氯量通常可達(dá)到Q1點(diǎn)化合加氯量的23倍，因此從降低加氯量的角度出發(fā)，折點(diǎn)加氯時(shí)的加氯點(diǎn)宜定在加氯量余氯曲線的AB段，此時(shí)的余氯是化合氯。需要指出的是，折點(diǎn)加氯時(shí)采取上述化合氯消毒的加氯法是有條件的：1、氨氮的含量必須滿足條件：b0.33d（mg/L）。由式可知，為保證加氯點(diǎn)能被控制在AB段的Q1點(diǎn)，水中氨氮的含量必須滿足條件：b0.33d（mg/L）。例如，當(dāng)余氯控制值d=1.0 mg/L時(shí)，水中

10、氨氮的含量必須滿足條件：b0.33 mg/L，否則余氯將無(wú)法達(dá)到控制值1.0 mg/L。2、要保證化合余氯能夠達(dá)到消毒的效果，即水的各項(xiàng)細(xì)菌指標(biāo)不超標(biāo)。為此須保證化合余氯的消毒時(shí)間在兩小時(shí)以上。4. 折點(diǎn)加氯的應(yīng)用近年來(lái)由于水質(zhì)的污染日益嚴(yán)重，源水中總是或多或少含有一定的氨氮，因此在對(duì)自來(lái)水的加氯消毒時(shí)，我們總是自覺(jué)或不自覺(jué)地使用了折點(diǎn)加氯法，只是因?yàn)槠匠：芏鄷r(shí)候由于氨氮的含量太小，為達(dá)到余氯的控制值，只能采用游離加氯，加氯點(diǎn)在加氯量余氯曲線CD 段。此時(shí)采用目視法檢測(cè)余氯，游離氯快速的顯色反應(yīng)掩蓋了化合氯較慢的顯色反應(yīng)，以至于檢測(cè)者沒(méi)有注意到化合氯存在。當(dāng)突降暴雨或進(jìn)入冬季枯水季節(jié)時(shí)，水中的

11、氨氮急劇增加，此時(shí)若繼續(xù)加游離氯，加氯量會(huì)迅速增加，增加的幅度可能達(dá)到平時(shí)的一倍以上，這樣在加氯量的激增的情況下，可能導(dǎo)致兩種結(jié)果：（1）出廠水的游離氯達(dá)標(biāo)，但總余氯量大大超標(biāo)，管網(wǎng)末梢的余氯過(guò)高，用戶會(huì)聞到刺鼻的氯氣味；（2）已有的加氯機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行也無(wú)法使水質(zhì)達(dá)到預(yù)定的余氯指標(biāo)。因此我們此時(shí)唯一的辦法就是改變加氯點(diǎn)，采用化合余氯消毒法，將加氯點(diǎn)控制在加氯量余氯曲線的AB段。綜上所述，當(dāng)因某種原因（如暴雨或枯水季節(jié)）導(dǎo)致水中的氨氮急劇增加，并滿足式的條件時(shí)，應(yīng)考慮改變加氯點(diǎn)，采用化合余氯消毒法，將加氯點(diǎn)控制在加氯量-余氯曲線的AB段。在我們的實(shí)際工作中，一般當(dāng)源水氨氮的含量大于0.35 mg/

12、L或加氯量增加到平常的一倍或以上時(shí)，就可以試著改變加氯點(diǎn)，采用化合余氯消毒法了。在前面我們已經(jīng)提到，折點(diǎn)加氯時(shí)，Q3點(diǎn)的游離加氯量可達(dá)到Q1點(diǎn)化合加氯量的23倍，因此在改變加氯點(diǎn)，采用化合余氯消毒法取代游離余氯消毒法時(shí)，應(yīng)先將加氯量減少一半，甚至更多（可根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)確定），然后按下列步驟對(duì)加氯點(diǎn)的位置進(jìn)行確認(rèn)和進(jìn)一步調(diào)整：（1）檢測(cè)到一個(gè)穩(wěn)定的化合性余氯值d1，并作好記錄；（2）進(jìn)一步適當(dāng)減少加氯量，待余氯值穩(wěn)定后檢測(cè)到另一個(gè)化合性余氯值d2，并比較上述兩次的檢測(cè)結(jié)果。（3）若d1> d2，則加氯點(diǎn)在曲線的AB段，此時(shí)只要微調(diào)加氯量，將余氯控制在預(yù)定值即可。如果此時(shí)無(wú)論怎樣調(diào)節(jié)加氯量都

13、無(wú)法使化合余氯值達(dá)到預(yù)定值，則是水中氨氮含量過(guò)低所至，此時(shí)不宜采用化合余氯消毒。（4）若d1< d2，加氯點(diǎn)在曲線的BC段，則需進(jìn)一步減少加氯量，直到d1> d2，使加氯點(diǎn)落在曲線的AB段，再按步驟（2）將余氯控制在預(yù)定值。在上述游離氯轉(zhuǎn)換為化合氯的加氯過(guò)程中，應(yīng)注意三點(diǎn)：（1）轉(zhuǎn)換過(guò)程中可能出現(xiàn)既檢測(cè)不到游離氯又檢測(cè)不到化合氯的現(xiàn)象，使人誤認(rèn)為加氯量太小產(chǎn)生脫氯。其實(shí)此時(shí)加氯點(diǎn)正好落在曲線的底部的折點(diǎn)C附近，應(yīng)大膽地進(jìn)一步減小加氯量，使加氯點(diǎn)前移到曲線的AB或BC 段后，就可以產(chǎn)生并檢測(cè)到我們所需要的化合余氯。（2）在曲線的AB或BC 段加化合氯消毒時(shí)，只要水中氨氮足夠高，一般檢

14、測(cè)不到游離氯。（3）如采用自動(dòng)加氯，應(yīng)先將加氯設(shè)備切換到手動(dòng)狀態(tài)后，再進(jìn)行上述轉(zhuǎn)換。等到轉(zhuǎn)換完成且加氯穩(wěn)定后，余氯分析儀一般檢測(cè)不到化合余氯，此時(shí)只需調(diào)整余氯分析儀的量程（一般是余氯分析儀內(nèi)線路板上的波段開關(guān)），就可以檢測(cè)到化合余氯值，進(jìn)一步將其校準(zhǔn)后，便可投入自動(dòng)加氯。切換到化合加氯消毒以后，隨著源水中氨氮的減少，制水人員會(huì)發(fā)現(xiàn)檢測(cè)水中余氯時(shí)，逐漸地檢測(cè)到游離性余氯的存在，并且游離性余氯值越來(lái)越大，化合余氯值越來(lái)越小，甚至無(wú)法將化合氯控制到目標(biāo)值，這時(shí)應(yīng)該考慮重新調(diào)整加氯點(diǎn)至曲線CD段，改加游離氯消毒。在此過(guò)程中水中氨氮的含量是一個(gè)重要的參考指標(biāo)，一旦氨氮的含量不能滿足式的條件時(shí)（實(shí)踐中通常是氨氮的含量低于0.35mg/L時(shí)），就應(yīng)考慮切換到加游離氯消毒。