氨氮對余氯的影響

1、氨氮對余氯的影響廣州市自來水公司石門水廠李苑香摘要：在凈水生產(chǎn)過程中，氨氮對余氯的穩(wěn)定有著極為重要的影響，如何控制氨氮的含量是降低氯耗的關(guān)鍵因素，通過測池數(shù)據(jù)證實(shí)了氨氮含量對余氯的影響，指出控制好氨氮對穩(wěn)定余氯的重要性。關(guān)鍵詞：余氯、氨氮、亞硝酸鹽氮。前言：石門水廠建廠之時水源水質(zhì)較好，氯耗也很低。隨著流溪河水源水質(zhì)不斷惡化，氯耗也越來越大，消毒方式也由純氯消毒轉(zhuǎn)為氯胺消毒。如何減少氯耗，節(jié)約生產(chǎn)成本，同時又要盡可能延長氯在水中存留時間，使之具有持續(xù)殺菌抑菌能力，成為當(dāng)前突出問題。據(jù)研究，氨氯比例為1:4時，其穩(wěn)定性最好，但由于水體的惡化，水源水氨氮含量不斷增加。同時，生產(chǎn)中凈水工往往會習(xí)慣性

2、投加一定量的氨，使水中氨氮經(jīng)常超過實(shí)際所需量，氨氮經(jīng)亞硝化作用生成亞硝酸鹽氮，會造成余氯的大量損失，既增加了生產(chǎn)成本，叉影響氯的消毒效果。本文通過測池數(shù)據(jù)證實(shí)了氨氮含量對余氯的影響，指出控制好氨氮對穩(wěn)定余氯的重要性。河水中的有機(jī)物也會消耗水中的余氯，但我廠現(xiàn)時以投加高鎰酸鉀方式去除有機(jī)物。而高鎰酸鉀對氨氮、亞硝酸鹽氮并無直接影響。我們采用河水COD較接近時段進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，故COD對余氯的影響因素可在本文中忽略不計。一、材料與方法1 .測池試驗(yàn)：對石門水廠河水，反應(yīng)室上水口、反應(yīng)室出水口、沉淀池出水口、濾后水、清水池進(jìn)水口，清水池出水口分別采集水樣，檢測氨氮、亞硝酸鹽氮（取平均值）分別在不同時段

3、進(jìn)行三次。2 .水樣按水的流向從河水一反應(yīng)室一沉淀池一濾后水一清水池進(jìn)水一清水池出水次序采集。采集時間嚴(yán)格遵循水流所需時間，保證所有水樣為同一段水。3 .水樣現(xiàn)場檢測，檢測方法按國家標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法進(jìn)行。其中余氯檢測用DPD分光光度法，氨氮檢測用納氏試劑分光光度法。亞硝酸鹽氮用重氮偶合分光光度法，化學(xué)耗氧量用酸性高鎰酸鉀滴定法。4 .所需試劑、儀器由化驗(yàn)組提供。二、測試結(jié)果與分析1 .低氨氮含量時，凈水過程中氯、氨、亞硝酸鹽氮的變化.3次測試同一天進(jìn)行。河水化學(xué)耗氧量分別為5.71、5.59、5.88rag/1。三次測試均沒有投加氨。濾后氯投加量調(diào)定在1.5kg/kma項(xiàng)n余氯亞硝亞酰武1_231

4、23123河水/10.70山的0.70S23fi0,29K0.210反應(yīng)室上水口1,972,13工笈0-700.900.70<0.Q04<0.004反應(yīng)室出水口1.972.212.20670山的0.70<0.QM<0.004<0.004待渡水1.601.S5o.ao0.50<0.004<0.004<0.004濾后水2.65幺773.100.500+&00.400.0530.LOL0.021出廠水2.352.532.960.500.600.400.0350,085d008從統(tǒng)計數(shù)據(jù)可得，河水中的亞硝酸鹽氮到達(dá)反應(yīng)室上水口時，已經(jīng)從0.210

5、o.298mg/I迅速下降至<o.004mg7L。這時候由于投加的余氯尚未形成氯胺，還是以純氯的形式存在于水時，能與水中亞硝酸鹽氮迅速反應(yīng)，這個速度是非?？斓?，估計在數(shù)秒內(nèi)即可完成。從反應(yīng)室上水口到待濾水，余氯總共損失了(1.97+2.13+2.22)/3(1.6+1.85+1.95)/3一o.31mg/1。而待濾水經(jīng)過濾層至出廠水階段，損失了(1.6+1.5十1.85+1.5+1.95+1.5)/3-(2.35+2.53-I-2.98)/30.68mg/1。其中約有2/3是在濾層至濾后水這一階段損耗的，此時剛加濾后氯。而從氨氮下降，亞硝酸鹽氮上升這一情況可判斷，消耗的余氯應(yīng)是和亞硝酸鹽

6、進(jìn)行反應(yīng)所致。從濾后水至出廠水階段，亞硝酸鹽氮有所下降。但出廠水仍有少量亞硝酸鹽氮存在盡管水中有較高余氯存在，此時的余氯已與氨形成較穩(wěn)定的氯胺。氯胺仍可以和亞硝酸鹽氮進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，但反應(yīng)速度已大大地降低了。2 .高氨氮含量時，凈水過程中氯、氨和亞硝酸鹽氮的變化。兩次測試同一天進(jìn)行，河水化學(xué)耗量分別為5.83、5.69mg/1。兩次測試都沒有投加氨，濾后氯投加量調(diào)定在2.2kg/km3項(xiàng)目余氯氨氮亞硝酸鹽氮121r212河水/2.002.400.2570.265反應(yīng)室上水口2.062.351L90£30<0.004<0.004反應(yīng)室出水口2.032.38L902.30&

7、lt;0.004<0.004待渡水1.89!2.151.802.00<0.004<0.004/后水2.141.85L101+100.2040,313出廠水LX51.560,800.900.1540.305高氨氮時，余氯的消耗與上次測試有相似之處，仍主要在河水管投加點(diǎn)和濾后水投加點(diǎn)一段消耗。但由于濾前氨較高，濾后水中生成的亞硝酸鹽氮量較大，故氯耗大幅增加，待濾水余氯平均為2.02mg/lo投加量為2.20kg/km3,但濾后水余氯平均僅有2.00mg7L。氯耗在此處高達(dá)2.22mg/1。是低氨氮時段氯耗的5倍多。而生成的亞硝酸鹽氮除部分被氧化外，余量平均高達(dá)0.259mg/l。

8、這部分亞硝酸鹽氮在清水池和管道中仍能繼續(xù)緩慢地消耗余氯。從測池試驗(yàn)中可知，余氯主要在投加入河水管和濾后投加時與亞硝酸鹽氮進(jìn)行氧化還原反應(yīng)時消耗的。反應(yīng)式如下：Cl2+NO-2+H2O=N()7+2H+2C據(jù)計算，lmgN0-2刪氧化為NO_3-N,要消耗5mgCl2,這是余氯消耗的最重要原因。余氯可以和水進(jìn)行反應(yīng)，但此反應(yīng)所消耗的氯量并不大。反應(yīng)式如下：Cl£+Hz0HHC1十H0C1HOC1=H+C1<)-純氯易與水分子發(fā)生反應(yīng)，而氯胺與水分子的反應(yīng)很難進(jìn)行。這是氯胺較穩(wěn)定的原因之一，余氯也能與還原性有機(jī)物進(jìn)行反應(yīng)，但因有機(jī)物種類繁多，難以用化學(xué)方程表達(dá)。亞硝酸鹽氮存在于河水

9、中。也有部分在凈水構(gòu)筑物中由氨氮氧化生成，生成的量與凈水構(gòu)筑物中亞化菌數(shù)量和水中氨氮含量直接相關(guān)。由于水中氨氮的存在，凈生水構(gòu)筑物尤其是濾層中滋生亞硝化菌是不可避免的，長期高氨氮.更有利于亞硝化細(xì)菌的大量繁殖，大量的亞硝化細(xì)菌更有利于把氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽氮。反應(yīng)式如下：2NH廣+2NOT+4H+2To在測時中發(fā)現(xiàn)，亞硝酸鹽氮的生成率是隨著氨氮的增加而上升的，當(dāng)待濾水氨氮為0.50mgXl時生成亞硝酸鹽氮約0.1mg7l,轉(zhuǎn)化率為20%,當(dāng)待濾水氨氮為2.00mg/l時，生成亞硝酸鹽氮估計有0.9mg/1,轉(zhuǎn)化率達(dá)45%。討論：在凈水的生產(chǎn)過程中，氨氮對余氯的穩(wěn)定有著極為重要的影響。如果水中氨氮

10、含量不足，余氯很快和亞硝酸鹽氨水分子及有機(jī)物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，尤其在高溫及強(qiáng)光照條件下，反應(yīng)速度更快，從而導(dǎo)致余氯大量損失。合適的氯氨比例能使余氯形成氯胺，在水中存留較長時間。但如果長期氨氮含量過高，就會在凈水構(gòu)筑物尤其濾層中滋生大量亞硝化細(xì)菌，它能將氨氮氧化為亞硝酸鹽氮，而亞硝酸鹽氮能導(dǎo)致余氯的大量消耗。在凈水生產(chǎn)過程中，控制氨氮的含量是降低氯耗的關(guān)鍵因素。據(jù)我們多年的工作經(jīng)驗(yàn)，在凈水生產(chǎn)過程中，由于河水污染嚴(yán)重和凈水工的過量投加，氨氮過量的情況最為常見，不但造成氨氮的浪費(fèi)，還導(dǎo)致余氯的不必要損失?，F(xiàn)時公司要求我廠出廠水余氯的含量為2.003.00mg/1,按4:l計算，出廠水氨氮控制在0.5-0.8mg/1是比較理想的。在凈水過程中，氨氮會被亞硝化細(xì)菌氧化，另有極少量被微生物和藻類吸收利用。但同時有機(jī)物的分解和氧化又生成少量的氨氮，考慮到上述原因，我認(rèn)為當(dāng)河水氨氮達(dá)到1.00mg/L或以上時，應(yīng)停止投加氨，如河水氨氮不足，補(bǔ)充的