再生水中余氯和氨氮的关系研究.docVIP

再生水中余氯和氨氮的关系研究 　　摘要：再生水的消毒处理工艺中，由于氨氮的普遍存在，其对加氯量和余氯的稳定有着极为重要的影响。本文通过研究余氯和氨氮的理论关系并进行了相关加氯试验分析，结合再生水厂实际水质情况，总结了在不同氨氮含量下加氯点的选择和余氯控制值的确定，从而以最小的加氯量来保持合理的余氯量，达到供水安全的目的。 　　关键词：氨氮 余氯 化合性余氯 游离性余氯 　　中图分类号：R187 文献标识码：A 　　前言 　　水的消毒方法有很多，加氯消毒经济有效，使用方便，在再生水消毒处理中应用最为广泛。余氯是指加氯消毒后为抑制水中残留微生物再度繁殖尚需维持的剩余氯量。而氨氮在再生水中普遍存在，会与余氯发生复杂的反应生成不同的存在形式对消毒效果产生影响。 　　1.加氯量和余氯关系的理论分析 　　 　　 　　 　　图1加氯量和余氯的理论关系 　　1.1.当水中不含氨氮时，理想状态下加氯量和余氯的关系如图1中虚线L1所示，为一条直线，OA表示需氯量，即杀灭微生物和氧化有机污染物所消耗的氯量。此时水中的余氯为游离性余氯，简称游离氯，主要以HOCl和OCl-形式存在，当氯溶解于水中后，瞬时发生的解离反应如下： 　　HOClH++OCl- 　　HOCl和OCl-存在的相对比例主要取决于温度和PH。水温高时，OCl-较多，反之HOCl 较多；PH高时，OCl-较多，当PH9时，接近100%，PH低时，HOCl较多，当PH6时，接近100%，当PH=7.5左右时，HOCl和OCl-大致相等。 　　1.2.当水中含有氨氮时，加氯量—余氯曲线如图中实线L2所示，是一条折线。 　　1.3氨氮对加氯的影响 　　当水中含有氨氮时，如上图实线所示，在AB段发生如下反应： 　　NH3+HOClNH2CL+H2O 　　NH2CL +HOClNHCL2+ H2O 　　NHCL2+HOClNCL3+ H2O 　　水中的余氯主要为氯胺形式的化合性余氯，简称化合氯，PH在7左右时，以NH2CL为主。此时随着加氯量的增加，化合氯成比例增加，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，达到峰点。 　　在曲线的BC段，继续增加加氯量，会发生如下反应： 　　 　　2NH2CL+ HOCl =N2 +3HCL+ H2O 　　 　　反应结果使水中的氯胺被氧化成一些不起消毒作用的化合物，余氯反而逐渐减少，当氯胺被完全氧化时，余氯降至曲线最低点C，称为折点。随着加氯量的继续增加，进入曲线CD段，水中余氯转为游离氯，随加氯量的增加而增加。 　　1.4水中氨氮含量对加氯量影响的理论分析 　　理论研究表明如上图1所示，达到折点C时氯与氨的理论质量比为：Cl2:N=7.6:1，当Cl2:N =4：1时，即余氯控制在图中的AB段其稳定性最好；氯胺比例范围在5:1＜Cl2:N＜7.6:1时，进入BC段，一氯胺与游离氯反应生成一些不起消毒作用的化合物，余氯下降，同时也会出现少量二氯胺和三氯胺；当Cl2:N＞7.6:1进入CD段，即随加氯量增加游离余氯不断提高。 　　在消毒氯处理工艺中，当水中存在氨氮时必定进入折点加氯，此时由余氯--加氯量曲线可知，对应同一个余氯值，可能存在三个不同的加氯点，假设余氯控制值为d,则加氯点分别在AB、BC、CD段的Q1、Q2、Q3点时，对应的加氯量从图中明显可区分出：yQ3 yQ2 yQ1。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，Q3点的游离加氯量通常可达到Q1点化合加氯量的2—3倍，因此从降低加氯量的角度出发，折点加氯时的加氯点宜定在加氯量－余氯曲线的AB段，此时的余氯是化合性氯。 　　2.游离氯和氯胺消毒特点 　　2.1.游离氯消毒特点 　　（1）消毒能力强且快，5min内可杀灭细菌达99%以上。 　　（2）易挥发、不稳定、维持时间短。在敞开水池或光照条件下，水中的余氯容 　　易挥发和分解，影响消毒效果。 　　（3）游离氯可与多种有机物发生氯化反应、生成三卤甲烷等致癌物质，危害人们的健康. 　　2.2氯胺消毒特点. 　　（1）氯胺消毒是通过缓慢释放的HCIO作用的，其消毒的持久力比较强，但是消毒能力比较弱，相同条件下，接触时间5min杀菌率仅达60%，需延长十几小时才能达99%以上的灭菌效果。 　　（2）氯胺的稳定性好，在管网中的持续时间长，可以有效能抑制残余细菌的再繁殖，杀菌持久性强， 更可以保证管网余氯量的要求。 　　（3）由于氯胺可以避免或减缓水中一些有机污染物发生氯化反应，因此氯胺消毒一般很少产生三卤甲烷（THMS）和卤乙酸（HAAs），产生致癌致突变的化合物也比较少。 　　（4