折点加氯及其应用.doc

折点加氯及其应用摘 要：近年来由于源水水质的污染日益严重，在自来水的加氯解决中，氨氮对加氯的影响目趋明显，本文旨在讨论源水里的氨氮对加氯的影响，分析源水中不同的氨氮含量时，加氯点的选择和确认，从而达到以最小的加氯量来杀灭水中细菌之目的核心字：氨氮 余氯 化合性余氯 游离性余氯 加氯点　　在水的加氯解决中，加氯量和余氯的关系如下图所示加氯量—余氯曲线　  当源水不含氨氮时，加氯量和余氯的关系如图中虚线L1所示，为一条直线，此时水中的余氯为游离性余氯，简称游离氯当源水具有氨氮时，加氯量—余氯曲线如图中实线L2所示，是一条折线1. 氨氮对加氯的影响　　当源水有氨氮时，如上图实线所示，在AB段氯和氨发生如下反映：　　NH3+CL2NH2CL+HCL　　水中的余氯重要为氯氨形式的化合性余氯，简称化合氯此时随着加氯量的增长，化合氯成比例增长，水中氨氮逐渐减少，当加氯量达到B点时，水中的氨氮降至零，化合性余氯升至最高在曲线的BC段，继续增长加氯量，会发生如下反映：　　4NH2CL+ 3CL2+H2O=N2+ N2O +10HCL　　水中的氯氨被氧化后逐渐减少，当氯氨被完全氧化时，余氯降至曲线最低点C。

随后随着加氯量的增长，水中余氯转为游离氯，并如曲线中CD段所示，随加氯量的增长成比例增长由此可见水中具有氨氮时，加氯量－余氯曲线是一条折线，此时相应的加氯法称为折线加氯法如上图所示，折线加氯时，曲线中的AB和BC段的余氯为氯氨形式的化合余氯，CD段为游离余氯2. 源水氨氮的含量对加氯量的影响　　因源水的PH值一般为0.7左右，此时的化合余氯成分以一氯氨为主，为简化起见，下面的分析计算均将化合余氯视为一氯氨实践中由于化合氯成分中具有少量的二氯氨和三氯氨，导致实际加氯量等数据与下面计算值略有所出入，但实践证明其出入很小，不会影响下面的分析成果同步为便于分析，假设水中杂质的耗氯量为a（mg/L），即曲线OA段的耗氯量为a（mg/L），水中余氯控制值为d（mg/L）2.1 如上图所示，水中无氨氮，采用游离加氯法，加氯点为Q 时：　　　 HO2+CL2HOCL+HCL　 　　 i.　52.5　　　  x　  d　　　　 x=70d/52.5≈1.33d （mg/L）　　 ……①  　　　 yQ=a+x≈a+1.33d （mg/L）　　 ……②　　即此时所需加氯量yQ为：a+1.33d （mg/L）2.2   水中具有b（mg/L）的氨氮，采用折点加氯法时：2.21　 如上图所示，当加氯点被控制在AB段的Q1点时：　　　  NH3+CL2NH2CL+HCL　　　  17  70　　 51.5　　　  z　 x1　 　 dx1=70d/51.5≈1.36d（mg/L）　　 ……③yQ1 =a+x1≈a+1.36d（mg/L）　　 ……④z=17d/51.5≈0.33d （mg/L）　　 ……⑤　　即此时所需加氯量yQ1为：a+1.36d （mg/L）。

　　由⑤式可知，为保证加氯点能被控制在AB段的Q1点，水中氨氮的含量必须满足条件：b≧0.33d（mg/L）　　 ……⑥2.22  如上图所示，当加氯点被控制在BC段的Q2点时：　　在AB段氨与氯气反映，水中的氨所有被消耗掉：  NH3+CL2NH2CL+HCL  17  70　　 51.5  b   x2　 　 z1x2=70b/17≈4.12b（mg/L）　 　　……⑦z1=51.5d/17≈3.03b （mg/L）　　 ……⑧　　即在AB段的耗氯量为x2≈4.12b（mg/L），产生的氯氨为：z1≈3.03b （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)/206≈1.034*(3.03b-d) （mg/L）  ……⑨　　　　 yQ2 =a+x2+X3≈a+4.12b+1.034*(3.03b-d) （mg/L）……⑩　　即加氯点被控制在BC段的Q2点时，加氯量为：　　yQ2 ≈a+4.12b+1.034*(3.03b-d) （mg/L）  ……⑾2.23  如上图所示，当加氯点被控制在CD段的Q3点时：　　在AB段的耗氯量为：x2=70b/17≈4.12b（mg/L）　　在BC段的耗氯量为：x4=213*z1/206≈1.034*3.03b≈3.13b （mg/L）　　在CD段的耗氯量为：x=70d/52.5≈1.33d （mg/L）　　加氯点被控制在CD段的Q3点的总耗氯量为：　  yQ3= a+x2+x4+x≈a+4.12b+3.13b+1.33d≈a+7.25b+1.33d （mg/L）　 ……⑿　  比较式②、④、⑾、⑿可知，加氯量的大小与水中的杂质含量、氨氮含量、余氯的控制目的值和所选择的加氯点有关。

当水中杂质含量一定，余氯的控制目的值相似时：yQ3> yQ2> yQ1> yQ，即水中无氨氮时的加氯量比有氨氮时的加氯量低，也就是说氨氮会引起加氯量的上升，上升的幅度重要取决于加氯点的位置3. 折点加氯时，加氯点的选择　　当水中有氨氮时必然进入折点加氯，此时由余氯--加氯量曲线可知，相应同一种余氯值，也许存在三个不同的加氯点，这三个加氯点相应加氯量有很大差别例如，由式④、⑾、⑿可知，加氯点分别在余氯--加氯量曲线的AB、BC、CD段的Q1、Q2、Q3点时，加氯量分别为： 　　yQ1 ≈a+1.36d （mg/L）　　yQ2 ≈a+4.12b+1.034*(3.03b-d) （mg/L）　　yQ3≈a+7.25b+1.33d （mg/L）　　当d=1.0 mg/L，b=0.4 mg/L时，yQ1≈a+1.36（mg/L）；yQ2≈a+1.87（mg/L）； yQ3≈a+4.23（mg/L）可见在曲线CD段Q3点进行游离加氯消毒的加氯量，远远高出在AB和BC段Q1、Q2点进行化合加氯消毒的加氯量在我们的制水实践中，Q3点的游离加氯量一般可达到Q1点化合加氯量的2—3倍，因此从减少加氯量的角度出发，折点加氯时的加氯点宜定在加氯量－余氯曲线的AB段，此时的余氯是化合氯。

　　需要指出的是，折点加氯时采用上述化合氯消毒的加氯法是有条件的：　　1、氨氮的含量必须满足条件：b≧0.33d（mg/L）由⑤式可知，为保证加氯点能被控制在AB段的Q1点，水中氨氮的含量必须满足条件：b≧0.33d（mg/L）例如，当余氯控制值d=1.0 mg/L时，水中氨氮的含量必须满足条件：b≧0.33 mg/L，否则余氯将无法达到控制值1.0 mg/L　　2、要保证化合余氯可以达到消毒的效果，即水的各项细菌指标不超标为此须保证化合余氯的消毒时间在两小时以上4. 折点加氯的应用　　近年来由于水质的污染日益严重，源水中总是或多或少具有一定的氨氮，因此在对自来水的加氯消毒时，我们总是自觉或不自觉地使用了折点加氯法，只是由于平常诸多时候由于氨氮的含量太小，为达到余氯的控制值，只能采用游离加氯，加氯点在加氯量－余氯曲线CD 段此时采用目视法检测余氯，游离氯迅速的显色反映掩盖了化合氯较慢的显色反映，以至于检测者没有注意到化合氯存在　　当突降暴雨或进入冬季枯水季节时，水中的氨氮急剧增长，此时若继续加游离氯，加氯量会迅速增长，增长的幅度也许达到平时的一倍以上，这样在加氯量的激增的状况下，也许导致两种成果：（1）出厂水的游离氯达标，但总余氯量大大超标，管网末梢的余氯过高，顾客会闻到刺鼻的氯气味；（2）已有的加氯机满负荷运营也无法使水质达到预定的余氯指标。

因此我们此时唯一的措施就是变化加氯点，采用化合余氯消毒法，将加氯点控制在加氯量－余氯曲线的AB段综上所述，当因某种因素（如暴雨或枯水季节）导致水中的氨氮急剧增长，并满足式⑥的条件时，应考虑变化加氯点，采用化合余氯消毒法，将加氯点控制在加氯量--余氯曲线的AB段在我们的实际工作中，一般当源水氨氮的含量不小于0.35 mg/L或加氯量增长到平常的一倍或以上时，就可以试着变化加氯点，采用化合余氯消毒法了　　在前面我们已经提到，折点加氯时，Q3点的游离加氯量可达到Q1点化合加氯量的2—3倍，因此在变化加氯点，采用化合余氯消毒法取代游离余氯消毒法时，应先将加氯量减少一半，甚至更多（可根据以往的经验拟定），然后按下列环节对加氯点的位置进行确认和进一步调节：　　（1）检测到一种稳定的化合性余氯值d1，并作好记录；　　（2）进一步合适减少加氯量，待余氯值稳定后检测到另一种化合性余氯值d2，并比较上述两次的检测成果　　（3）若d1> d2，则加氯点在曲线的AB段，此时只要微调加氯量，将余氯控制在预定值即可如果此时无论如何调节加氯量都无法使化合余氯值达到预定值，则是水中氨氮含量过低所至，此时不适宜采用化合余氯消毒。

　　（4）若d1< d2，加氯点在曲线的BC段，则需进一步减少加氯量，直到d1> d2，使加氯点落在曲线的AB段，再按环节（2）将余氯控制在预定值　　在上述游离氯转换为化合氯的加氯过程中，应注意三点：　　（1）转换过程中也许浮现既检测不到游离氯又检测不到化合氯的现象，使人误觉得加氯量太小产生脱氯其实此时加氯点正好落在曲线的底部的折点C附近，应大胆地进一步减小加氯量，使加氯点前移到曲线的AB或BC 段后，就可以产生并检测到我们所需要的化合余氯　　（2）在曲线的AB或BC 段加化合氯消毒时，只要水中氨氮足够高，一般检测不到游离氯　　（3）如采用自动加氯，应先将加氯设备切换到手动状态后，再进行上述转换等到转换完毕且加氯稳定后，余氯分析仪一般检测不到化合余氯，此时只需调节余氯分析仪的量程（一般是余氯分析仪内线路板上的波段开关），就可以检测到化合余氯值，进一步将其校准后，便可投入自动加氯　　切换到化合加氯消毒后来，随着源水中氨氮的减少，制水人员会发现检测水中余氯时，逐渐地检测到游离性余氯的存在，并且游离性余氯值越来越大，化合余氯值越来越小，甚至无法将化合氯控制到目的值，这时应当考虑重新调节加氯点至曲线CD段，改加游离氯消毒。

在此过程中水中氨氮的含量是一种重要的参照指标，一旦氨氮的含量不能满足式⑥的条件时（实践中一般是氨氮的含量低于0.35mg/L时），就应考虑切换到加游离氯消毒　　由于化合氯比游离氯的消毒能力低，消毒所需时间长，在实际应用中，为达到抱负的消毒效果，一般要把化合余氯指标定得比游离氯指标高些，例如我公司的游离余氯指标为0.5—0.8mg/L，化合余氯指标为0.8—1.2mg/L同步化合余氯消毒效果还受水温的影响，水温低消毒效果就削弱，因此在冬季应将化合余氯控制的高些　　前面已经提到化合氯比游离氯的消毒能力低些，在采用化合氯消毒时也许导致细菌指标超标，因此在采用化合氯消毒时需加强对出厂水和管网水细菌指标的检测。