折点加氯及其应用

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，在自来水的加氯处理中，氨氮对加氯的影响目趋显著，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。

关键字：氨氮余氯化合性余氯游离性余氯力口氯点在水的加氯处理中, 加氯量和余氯的关系如下图所示当源水不含氨氮时，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。

当源水含有氨氮时，加氯量一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应：NH+CL^H NHCL+HCL水中的余氯主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。

在曲线的BC段，继续增加加氯量，会发生如下反应：4NHCL+ 3CL+H0=N+ 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加，水中余氯转为游离氯，并如曲线中CD段所示，随加氯量的增加成比例增加。

由此可见水中含有氨氮时，加氯量一余氯曲线是一条折线，此时对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值通常为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含有少量的二氯氨和三氯氨，造成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结果。

同时为便于分析，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：HQ+CL 亟HOCL+HCLi. 52.5x dx=70d/52.5 〜1.33d(mg/L) ..... ①y Q=a+x~ a+1.33d(mg/L) ..... ②即此时所需加氯量y Q为：a+1.33d (mg/L)2.2 水中含有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：Nf+CL^NHCL+HCL17 70 51.5z x1 dx1=70d/51.5 ~ 1.36d ( mg/L) •……③y Q1 =a+x1~ a+1.36d ( mg/L) ..... ④z=17d/51.5 ~0.33d ( mg/L) •……⑤即此时所需加氯量y Q1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段氨与氯气反应，水中的氨全部被消耗掉：NH s+CL^NHCL+HCL17 70 51.5b x2 z1x2=70b/17 ~ 4.12b ( mg/L) •……⑦z1=51.5d/17 心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：4NHCL+ 3C4+HO=N+ N2O +10HCL206 213(z1-d) x3x3=213*(z1- d)/206 ~ 1.034*(3.03b -d)(mg/L) ... ⑨y Q2=a+x2+X4 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：y Q2 心a+4.12b+1.034*(3.03b -d)(mg/L) (11)2.23 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：y Q3=a+x2+x4+x~ a+4.12b+3.13b+1.33d ~a+7.25b+1 .33d (mg/L) • (12)比较式②、④、(11)、(12)可知，加氯量的大小与水中的杂质含量、氨氮含量、余氯的控制目标值和所选择的加氯点有关。

当水中杂质含量一定，余氯的控制目标值相同时：y Q3> y Q2> y Q1> y Q，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，上升的幅度主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，这三个加氯点对应加氯量有很大差别。

例如，由式④、(11)、(12)可知，加氯点分别在余氯--加氯量曲线的AB BC CD 段的Q、Q2、Q点时，加氯量分别为：y Q1〜a+1.36d (mg/L)y Q2 ~ a+4.12b+1.034*(3.03b -d) (mg/L)y Q3~ a+7.25b+1.33d (mg/L)当d=1.0 mg/L, b=0.4 mg/L 时，y Q仟a+1.36 (mg/L); y Q2~ a+1.87 (mg/L); y Q3^ a+4.23 (mg/L)。

可见在曲线CD段Q点进行游离加氯消毒的加氯量，远远高出在AB和BC段Q、Q2 点进行化合加氯消毒的加氯量。

在我们的制水实践中，Q点的游离加氯量通常可达到Q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，此时的余氯是化合氯。

需要指出的是，折点加氯时采取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、要保证化合余氯能够达到消毒的效果，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含有一定的氨氮，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，只是因为平常很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，游离氯快速的显色反应掩盖了化合氯较慢的显色反应，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，水中的氨氮急剧增加，此时若继续加游离氯，加氯量会迅速增加，增加的幅度可能达到平时的一倍以上,这样在加氯量的激增的情况下，可能导致两种结果：（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，用户会闻到刺鼻的氯气味；（2）已有的加氯机满负荷运行也无法使水质达到预定的余氯指标。

因此我们此时唯一的办法就是改变加氯点，采用化合余氯消毒法，将加氯点控制在加氯量一余氯曲线的AB 段。

综上所述，当因某种原因（如暴雨或枯水季节）导致水中的氨氮急剧增加，并满足式⑥的条件时，应考虑改变加氯点，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大于0.35 mg/L或加氯量增加到平常的一倍或以上时，就可以试着改变加氯点，采用化合余氯消毒法了。

在前面我们已经提到，折点加氯时，Q点的游离加氯量可达到Q点化合加氯量的2—3倍，因此在改变加氯点，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（可根据以往的经验确定），然后按下列步骤对加氯点的位置进行确认和进一步调整：（1）检测到一个稳定的化合性余氯值di，并作好记录；（2）进一步适当减少加氯量，待余氯值稳定后检测到另一个化合性余氯值d2，并比较上述两次的检测结果。

（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。

如果此时无论怎样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，再按步骤（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）转换过程中可能出现既检测不到游离氯又检测不到化合氯的现象，使人误认为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。

等到转换完成且加氯稳定后，余氯分析仪一般检测不到化合余氯，此时只需调整余氯分析仪的量程（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以后，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标值，这时应该考虑重新调整加氯点至曲线CD 段，改加游离氯消毒。

在此过程中水中氨氮的含量是一个重要的参考指标，一旦氨氮的含量不能满足式⑥的条件时（实践中通常是氨氮的含量低于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，为达到理想的消毒效果，通常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。

同时化合余氯消毒效果还受水温的影响，水温低消毒效果就减弱，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可能造成细菌指标超标，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。