新制水系統(tǒng)氯耗高原因查找與解決

黃其銘(佛山市順德區(qū)水業(yè)控股有限公司龍江分公司，廣東 佛山 528318)

北江制水系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱“新系統(tǒng)”）于2014年11月建成，完成清洗消毒后開始投入運(yùn)行。在通過(guò)一個(gè)多月的試運(yùn)行，過(guò)程中氯耗一直過(guò)大，平均為3.8 g/m3，高峰達(dá)到4.2 g/m3以上，是在用其他制水系統(tǒng)的2倍以上。因我司新舊系統(tǒng)均采用“三點(diǎn)加氯”投加消毒方法，新系統(tǒng)在此情況下，投加各點(diǎn)需頻繁檢驗(yàn)，不斷進(jìn)行投加量調(diào)整，加大了制水運(yùn)行員的工作量的同時(shí)，還導(dǎo)致消毒副產(chǎn)物增大、制水成本大大增加。

1 過(guò)程水檢驗(yàn)、問(wèn)題查找及原因分析

1.1 試驗(yàn)新舊系統(tǒng)水泥結(jié)構(gòu)中氯水消耗速度，新系統(tǒng)的水泥結(jié)構(gòu)在運(yùn)行1個(gè)月的情況下與舊的大同小異，由此可判斷該方面并不是導(dǎo)致氯耗過(guò)大的原因

1.2 pH值對(duì)氯耗的影響

氯消毒作用的機(jī)理，一般認(rèn)為主要是通過(guò)次氯酸HCLO起作用。HCLO為很小的中性分子，只有它才能擴(kuò)散到帶負(fù)電的細(xì)菌表面，并通過(guò)細(xì)菌的細(xì)胞壁穿透到細(xì)菌內(nèi)部。同時(shí)，由于它是一種強(qiáng)氧化劑，容易損壞細(xì)菌的細(xì)胞膜，使內(nèi)部的蛋白質(zhì)、RNA、DNA等物質(zhì)釋出，并影響多種酶系統(tǒng)，從而使細(xì)菌死亡。

氯氣溶解在水中迅速水解生成次氯酸：

CL2+H2O←→H++CL-+HCLO

次氯酸是一種弱電解質(zhì)，在水中存在電離平衡：

HCLO←→ClO-+H+

當(dāng)pH值較低時(shí)，有利于反應(yīng)向左移動(dòng)；當(dāng)pH值較高時(shí)，有利于反應(yīng)向右移動(dòng)。不同pH值時(shí)，水中HCLO和ClO-所占的比例是不同的，當(dāng)pH值＜6時(shí)（20℃），HCLO接近100%；當(dāng)pH＝7.5時(shí)（20℃），HCLO和ClO-大致相等；當(dāng)pH＞9時(shí)（20℃），ClO-接近100%。因此為提高消毒效果，減少加氯量，控制水中pH值是很重要的。但通過(guò)對(duì)比新舊系統(tǒng)的pH值的檢驗(yàn)比對(duì)，兩者數(shù)值非常接近，排除該項(xiàng)可能性。

1.3 運(yùn)行過(guò)程中過(guò)程水的變化

檢驗(yàn)新舊系統(tǒng)過(guò)程水，多日檢驗(yàn)平均數(shù)據(jù)結(jié)果如下：

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上表中“濾池后”的水樣是指待濾水經(jīng)過(guò)濾池下來(lái)未經(jīng)液氯投加的水樣。由數(shù)據(jù)可得知，新系統(tǒng)的待濾水在經(jīng)過(guò)濾池過(guò)濾后，氨氮含量減少的同時(shí)，亞硝酸鹽氮突增，還原性的亞硝酸根能與強(qiáng)氧化性的氯反應(yīng)為硝酸根，按照理論化學(xué)式計(jì)算得出比例為1:5，可判斷這正是造成氯耗過(guò)大的原因。

在適宜的條件下，亞硝酸菌能將1份氨氮轉(zhuǎn)化為1份亞硝酸鹽氮，后硝酸菌再將亞硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化為等量的硝酸鹽氮。根據(jù)上表數(shù)據(jù)，待濾水中氨氮和濾后水中的亞硝酸鹽氮等量水中物質(zhì)的量接近，可斷定濾沙中存在足夠的亞硝酸菌，而缺少硝酸菌；新系統(tǒng)投入使用前是經(jīng)過(guò)徹底消毒浸泡的，在經(jīng)過(guò)使用后產(chǎn)生了亞硝酸菌，但硝酸菌并未繁殖成功。

2 解決方法探討

2.1 硝化菌的生長(zhǎng)反應(yīng)條件分析

2.1.1 硝化菌包括亞硝酸菌和硝酸菌，是水中硝化反應(yīng)的菌株，在硝化反應(yīng)過(guò)程中要消耗堿，會(huì)使pH值下降。硝化菌對(duì)pH值的變化十分敏感，為了保持適宜的pH值，應(yīng)當(dāng)將水保持足夠的堿度。亞硝酸細(xì)菌和硝酸細(xì)菌的適宜pH值分別為7.0-7.8和7.7-8.1.生物脫氮過(guò)程中的硝化段，通常把運(yùn)行的pH值控制在7.2-8.0，而我司過(guò)程水pH一般在7.3-7.8之間，剛好符合生長(zhǎng)的pH條件。

2.1.2 硝化反應(yīng)受溫度影響較大，其原因在于溫度對(duì)硝化細(xì)菌的增值速度和活性影響都很大。硝化反應(yīng)的適宜溫度是30℃，15℃以下硝化反應(yīng)速度下降，5℃時(shí)完全停止。我司過(guò)程水在最低溫的1-2月平均水溫亦在16.5℃，符合硝化反應(yīng)條件。

2.1.3 硝化反應(yīng)的混合液中有機(jī)物含量不應(yīng)過(guò)高，BOD5值應(yīng)在15-20mg/L以下。硝化菌是自養(yǎng)型菌，有機(jī)基質(zhì)濃度并不是它的增值限制因素，若BOD值過(guò)高，將使增值速度較高的異養(yǎng)型細(xì)菌迅速增值，從而使硝化菌不能成為優(yōu)勢(shì)種屬。我司水源水BOD5一般維持在3 mg/L以下，也是符合硝化反應(yīng)的條件。

2.1.4 根據(jù)前面分析可推測(cè)，因源水含較高氨氮及某種因素，濾池中繁殖出了亞硝酸菌，而硝酸菌至無(wú)或存在極少。

2.2 新系統(tǒng)自行培養(yǎng)

2.2.1 關(guān)閉系統(tǒng)前加氯，讓待濾水不含氯，避免影響濾池中硝化菌的繁殖。減少新系統(tǒng)制水量和濾池反沖洗次數(shù)、時(shí)間。

2.2.2 持續(xù)一周，在最后兩天停止制水靜置，期間每天檢驗(yàn)過(guò)程水，其亞硝酸鹽氮和氨氮數(shù)值相比1.3中表格變化極小，新系統(tǒng)氯耗依然很大。

2.3 引水培養(yǎng)

2.3.1 新系統(tǒng)繼續(xù)采用2.2.1的方法。

2.3.2 舊系統(tǒng)關(guān)閉前加氯后，取用舊系統(tǒng)濾池后的水對(duì)新系統(tǒng)濾池進(jìn)行反沖洗，新系統(tǒng)再運(yùn)行一天后檢驗(yàn)其過(guò)程水，持續(xù)5天。

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由上表數(shù)據(jù)，該操作并無(wú)效果。

2.4 移砂培養(yǎng)

2.4.1 根據(jù)前述方法，均無(wú)法讓硝酸細(xì)菌維持存在的同時(shí)繁殖出亞硝酸細(xì)菌。關(guān)閉新舊系統(tǒng)前加氯，因舊系統(tǒng)濾池存在有兩種硝化菌，采用最直接的方法，舊系統(tǒng)停止48小時(shí)不反沖洗，從其濾池中挖一桶濾砂投到新系統(tǒng)濾池中，新系統(tǒng)進(jìn)行低產(chǎn)量制水，約為1300立方米/小時(shí)，持續(xù)一天后再反沖洗一次，再繼續(xù)正常制水。

2.4.2 此期間每天對(duì)過(guò)程水進(jìn)行檢驗(yàn)，數(shù)據(jù)如下：

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3 結(jié)語(yǔ)

在制水過(guò)程中，濾池中的硝酸細(xì)菌和亞硝酸細(xì)菌起的硝化反應(yīng)異常重要，能去除水中氨氮和亞硝酸鹽氮，對(duì)液氯的消耗起到極大的節(jié)省作用。在一定條件下，通過(guò)在缺少有效細(xì)菌的濾池加入現(xiàn)成濾砂甚至市售的硝化細(xì)菌制劑，能在6天內(nèi)濾池中繁殖出硝化菌，從而過(guò)水進(jìn)行生物處理，極大的降低氯耗，新制水系統(tǒng)氯耗偏高問(wèn)題得到解決。

[1]劉永軍.水處理微生物學(xué)-基礎(chǔ)與技術(shù)應(yīng)用（第二版）中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2013年.

[2]王權(quán)，鄭傳林，邵洪.給水處理中加氯量的影響因素，山東建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2000.3.

[3]付婉霞，聶正武，高杰，肖艷.飲用水氨氮的去除方法綜述，能源環(huán)境保護(hù)，2006.6.

[4]嚴(yán)熙世，范瑾初.給水工程（第四版），中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1999.12.