水中余氯與氨氮的研究

岳琳

（長(zhǎng)沙水業(yè)集團(tuán)有限公司湖南長(zhǎng)沙410015）

水中余氯與氨氮的研究

岳琳

（長(zhǎng)沙水業(yè)集團(tuán)有限公司湖南長(zhǎng)沙410015）

針對(duì)出廠水余氯不穩(wěn)定，氨氮超標(biāo)的現(xiàn)象，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室小試和管網(wǎng)水安全評(píng)估，研究水中余氯和氨氮含量的變化關(guān)系，提出解決水質(zhì)問(wèn)題的建議和措施。

原水；出廠水；余氯；氨氮：亞硝酸鹽氮

1　引言

我國(guó)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）規(guī)定：出廠水游離余氯在接觸30min后不得低于0.3 mg/L，管網(wǎng)末梢水游離余氯不應(yīng)低于0.05 mg/L，出廠水氨氮不得大于0.5 mg/L。為了確保供水安全，降低生產(chǎn)成本，探索原水水質(zhì)與氯耗的關(guān)系及出廠水余氯不穩(wěn)定的原因，對(duì)管網(wǎng)水安全性進(jìn)行調(diào)查具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)效益。

2　研究?jī)?nèi)容

2.1實(shí)驗(yàn)原理

2.1.1余氯及總氯的概念[2]

液氯加入水中后，形成次氯酸和鹽酸的混合物，實(shí)際上鹽酸又被完全分離成氫離子和氯離子，反應(yīng)方程式如下：

因此，產(chǎn)生的游離余氯為HClO與ClO的總和。

從上反應(yīng)式（1）可知，當(dāng)pH值較低時(shí)，反應(yīng)傾向于向左移動(dòng)，一定數(shù)量的液氯加入水中后，所產(chǎn)生的游離余氯較大；當(dāng)pH值較高時(shí)，反應(yīng)傾向于向右移動(dòng)，部分氯轉(zhuǎn)化成了氯離子，大大降低了水中的游離余氯。

如果水中存在含有氨和某些氨基（氮基）化合物時(shí)，或水中氨氮增加時(shí)，會(huì)生成額外的化合物即氯胺，同時(shí)也會(huì)大大降低水中的游離余氯。反應(yīng)方程式如下：從反應(yīng)式（2）、（3）、（4）中可以看出，總氯是化合性殘余氯和游離殘余氯的總和。

2.1.2加氯曲線的概念及意義

較低的氯氣投放量,產(chǎn)生一氯胺和二氯胺，在曲線峰值的左側(cè)描述成一個(gè)殘余量增加的情況。當(dāng)所有的游離態(tài)氨氮均被用于形成氯胺，曲線峰值出現(xiàn)。隨著加氯量進(jìn)一步增大，氯胺不再穩(wěn)定出現(xiàn)分解：

當(dāng)氯氣投加量達(dá)到水中氨氮濃度的8～10倍時(shí)（理論比值是7.6）到達(dá)折點(diǎn)，因?yàn)槁扰c污水中的有機(jī)物反應(yīng)，所以實(shí)際比7.6要大。這時(shí)所有氨氮化合物均被分解，進(jìn)一步增大加氯量，就會(huì)形成游離氯。當(dāng)然在氨氮含量極少或不含氨氮時(shí)，水中加氯后均為游離余氯。加氯曲線為一條直線。

2.2實(shí)驗(yàn)室小試

2.2.1蒸餾水中耗氯物質(zhì)的耗氯實(shí)驗(yàn)

在蒸餾水中加入不同量的氨氮，再加入不同量的已知有效氯含量的氯水，在接觸不同時(shí)間后分別測(cè)定其余氯、總氯、氨氮、亞硝酸鹽氮含量。

當(dāng)水中氨氮的濃度一定時(shí)，加入的液氯含量越大，氨氮的去除效果越明顯,余氯值越高，且氨氮濃度越低，相同比值下，氨氮的去除越多。若氨氮被完全分解，有效氯與氨氮的比值遠(yuǎn)比理論比值7.6要大得多，因?yàn)樵谟坞x氯存在的情況下，某些氯胺一定會(huì)繼續(xù)存在。

2.2.2原水耗氯實(shí)驗(yàn)

取一系列原水（湘江長(zhǎng)沙段地表水）水樣，預(yù)先測(cè)定原水中氨氮、亞硝酸鹽氮、耗氧量、總有機(jī)碳、微生物、水溫、pH值等含量。加入不同含量的氨氮，再加入不同量的已知有效氯含量的氯水，在接觸不同時(shí)間后分別測(cè)定其余氯、總氯、氨氮、亞硝酸鹽氮、耗氧量、總有機(jī)碳、微生物、pH值。同時(shí)做不加氯組份原水的空白試驗(yàn)。如果水源水濁度大于100NTU時(shí)，可加入適量水處理劑，以降低濁度和減少對(duì)比色的影響。

當(dāng)測(cè)定一原水中的氨氮含量為0.027mg/L，余氯為0.03mg/L時(shí)，加入濃度為4.2mg/L的液氯，接觸反應(yīng)30min后，測(cè)定余氯為2.3mg/L。原水中氨氮含量不高，加入的余氯被消耗的很快，因?yàn)樗械暮穆任镔|(zhì)除了氨氮外，還有亞硝酸鹽氮。

2.3管網(wǎng)水安全評(píng)估調(diào)查

以某一水廠為試點(diǎn)，對(duì)其管網(wǎng)水進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從出廠水到管網(wǎng)末端設(shè)定若干監(jiān)測(cè)點(diǎn)，工藝設(shè)施中不再有亞硝酸鹽生成,從而降低濾后耗氯的亞硝酸鹽氮含量。

對(duì)余氯、總氯、氨氮、亞硝酸鹽、細(xì)菌等指標(biāo)進(jìn)行定時(shí)檢測(cè)，計(jì)劃通過(guò)一年的時(shí)間，對(duì)該水廠的管網(wǎng)水的安全性給予評(píng)價(jià)，尤其是在加氯不現(xiàn)氯等特殊情況下的管網(wǎng)水是否安全給予結(jié)論。并在保證在管網(wǎng)末梢余氯大于0.05的基礎(chǔ)上，對(duì)現(xiàn)有的出廠水余氯標(biāo)準(zhǔn)給予適當(dāng)調(diào)整。計(jì)劃在完成該水廠管網(wǎng)安全評(píng)估后，對(duì)公司下轄所有水廠的管網(wǎng)水進(jìn)行全面的安全評(píng)估調(diào)查。

調(diào)查結(jié)果顯示，1月、2月、3月、11月、12月原水中氨氮含量較高，因?yàn)檫@幾個(gè)月份處于湘江長(zhǎng)沙段地表水的枯水期和平水期，水量少，從原水中的氨氮、亞硝酸鹽氮、耗氧量和總有機(jī)碳等指標(biāo)反映原水水質(zhì)的微污染[3]。同時(shí)出廠水氨氮超標(biāo)，因?yàn)槌Ｒ?guī)工藝對(duì)氨氮去除效果不理想，臭氧+活性炭吸附深度處理工藝對(duì)此類原水中氨氮的處理也因氣溫等條件限制而影響其處理效果，難以保證出廠水氨氮符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；該水廠氨氮超標(biāo)相對(duì)較為嚴(yán)重的原因主要是因?yàn)槭軋?chǎng)地所限，其制水工藝流程與其他水廠不同，當(dāng)原水氨氮高于0.5mg/L時(shí)，出廠水氨氮即出現(xiàn)超標(biāo)。

據(jù)查閱有關(guān)文獻(xiàn)及咨詢專家：去除污染原水中的氨氮，投入高，見(jiàn)效差，實(shí)施難度大；常規(guī)處理工藝對(duì)氨氮的去除效果很差，一般當(dāng)原水氨氮超過(guò)0.7 mg/L時(shí)，要保證出廠水氨氮達(dá)標(biāo)存在一定困難；增加生物預(yù)處理技術(shù)、臭氧活性炭深度處理技術(shù)，可以去除原水中60%～90%的氨氮[4]，但當(dāng)原水嚴(yán)重超標(biāo)時(shí)，也不能確保出廠水氨氮達(dá)標(biāo)。

4　結(jié)語(yǔ)

為保證安全供水，衛(wèi)生部門對(duì)長(zhǎng)沙出廠水氨氮超標(biāo)情況進(jìn)行了評(píng)估，氨氮超標(biāo)對(duì)人體帶來(lái)的影響十分微小，只有當(dāng)其轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽時(shí)才對(duì)人體健康帶來(lái)一定危害。而長(zhǎng)沙市所有水廠的出廠水及管網(wǎng)水中亞硝酸鹽基本不能檢出，符合飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

由于氨氮的不易處理，要解決氨氮超標(biāo)問(wèn)題，只有從根本上加強(qiáng)對(duì)湘江的綜合治理。而且，由于江河流域的特性，要確保湘江長(zhǎng)沙段的原水水質(zhì)，還必須要從上游原頭抓起，對(duì)整個(gè)湘江流域嚴(yán)格禁采禁排，否則，一旦長(zhǎng)沙段的攔河壩筑起，氨氮超標(biāo)問(wèn)題有可能更為嚴(yán)峻。

[1]鄧志新.需氯量試驗(yàn)對(duì)凈水消毒的指導(dǎo)作用.

[2]白雁冰.折點(diǎn)加氯法脫氨氮后余氯的脫除[J].環(huán)境科學(xué)與管理, 2008(33),102-103.

[3]吳海鵬.枯水期出廠水余氯突降原因與對(duì)策[J].供水技術(shù),2014（8）:37.

[4]李寧懷.某城市自來(lái)水中的氨氮問(wèn)題[J].水務(wù)世界,2008(5).

岳琳（1983—），女，湖南省長(zhǎng)沙市人，工程師，碩士學(xué)歷，主要從事水質(zhì)檢測(cè)與研究。