投氯量对水质影响的研究

投氯量对水质影响的研究

随着周边城市现代化工业化水平的逐步提高，但环保的概念并没有停止，导致水源污染日益严重。最直观的指标是氨氮逐年增加。随着新的《生活饮用水卫生标准》的颁布实施,氨氮被纳入感官性状和一般理化指标,去除水中氨氮就成为一个迫切解决的问题。1ph值为7.0时,三氯氨的形成氯加入含氨氮的水中会产生以下反应:Cl+H2O←→HOCl+HClNH3+HOCl←→NH2Cl+H2ONH2Cl+HOCl←→NHCl2+H2ONHCl2+HOCl←→NCl3+H2O一般情况下,当pH值为7.0时,一氯氨和二氯氨同时存在,近似等量,而三氯氨在水中溶解度很低,不稳定易气化,因此自来水中不太可能产生三氯氨。在oa段,加氯后,氯与氨发生反应,有余氯存在,余氯为化合性氯,其主要成分是一氯氨。在ab段,仍然产生化合性余氯,加氯量继续增加,开始下列化学反应:2NH2Cl+HOCl→N2→+3HCl+H2O2ΝΗ2Cl+ΗΟCl→Ν2→+3ΗCl+Η2Ο反应结果使氯氨被氧化成一些不起消毒作用的化合物,余氯反而逐渐减少,最后到达这点b。从上图可以看出,在这阶段氨氮继续降低。超过折点b后,此后已经没有消耗氯的杂质了,出现自由性余氯,余氯又开始增加。2水样的预处理分别取不同原水,混凝剂(聚合氯化铝铁)和烧碱保持恒量,投加不同量的氯,然后进行混凝沉降,沉淀完毕后取水样检测pH、氨氮、亚硝酸盐氮、耗氧量、总氯、游离氯等项目,最后对数据进行分析。2.1投氯量a和b点时,氨氮的变化如图2、3所示,原水A和原水B的a点分别位于投氯量5mg/L和12mg/L,而b点则分别位于7mg/L和16mg/L。这种巨大的差异是由于两种原水水质差异造成的,原水A氨氮0.712mg/L,原水B氨氮1.659mg/L。根据粗略的估算,到达a点需要的氯约是原水氨氮的7倍,到达b点需要的氯约是原水氨氮的10倍。NH3+HOCl↔NH2Cl+H2O(1)在a点前,氨氮与氯发生以上的反应,形成氯胺(化合氯),随着投氯量的增加,而氨氮充足,氯胺也就随之增加,直到所有氨氨氮都转化成氯胺,则a点出现。在oa段,随着氯的增加,总氯也随之增加,其主要成分为化合氯。随着投氯量的增加,游离氯也随之增加,游离氯和氯胺发生以下反应2NH2Cl+HOCl→N2→+3HCl+H2O2ΝΗ2Cl+ΗΟCl→Ν2→+3ΗCl+Η2Ο氯胺部分被氧化成氮气,因此oa段氨氮逐步下降。进入ab段,随着投氯量继续增加,游离氯大量增加,将氯胺快速氧化成氮气,因此氨氮急剧下降直到完全消失,这时出现b点,同时总氯也快速下降。氨氮完全消失后,水中已经没有消耗氯的物质了,因此总氯又开始上升了,但由于水中已经没有氨氮,因此氯只能以游离氯的形式存在(见图4)。2.2亚硝酸盐—投氯量与亚硝酸盐氮、耗氧量的关系如图5、6所示,亚硝酸盐氮随着氯的增加有规律地下降,直至完全消失,这是由于氯是一种强氧化剂,亚硝酸盐氮被氧化成其他物质去除,但在氯远远超过b点时,亚硝酸盐氮又有上升的迹象。耗氧量数据波动较大,但总体趋势也是逐步下降,但降幅对比氨氮、亚硝酸盐氮来说并不是太大,最大降幅约为30%。这是由于耗氧量代表的是水中消耗氧的物质的总量,氯虽然是强氧化剂但不是每一种物质都能被氯氧化,因此下降趋势不及亚硝酸盐氮明显。2.3消毒副产物的检验在试验中,选取了四个有代表性的水样(1、到达a点时;2、到达b点时;3、氨氮完全消失后但余氯达标;4、氨氮完全消失余氯严重超标)送广州水质监测站检验消毒副产物。结果见表1。从表1数据可以看出,随着投氯量的增加,CCl4并无检出,而CCl3随着投氯量的增加有所上升,但即使余氯严重超标,CCl3检出量离国标限值也有比较大的距离,因此折点加氯去除氨氮只要投氯量控制得当并不会造成消毒副产物超标。3投氯量对于a点和b点的影响以三期净水构筑物进行实际生产试验,试验期间上水量为6800m3/h,每半小时取水样对氨氮、亚硝酸盐氮、耗氧量、余氯进行检测。从图7、8可知,随着投氯量的增加,余氯如前文分析的那样规律变化,氨氮则随着投氯量的增加而下降。但a点位于6mg/L处,投氯量增加到8.9mg/L时b点尚未出现,估计大概在10mg/L处,按照试验当天氨氮平均值0.7mg/L算,到达ab段需要约9～14倍原水氨氮的液氯,比烧杯试验中估计7～10倍的量大。其原因主要有二:1、实际生产中的环境会对氯造成消耗,例如高温、日照、生长在净水构筑物的微生物等;2、烧杯试验中投氯量是按有效氯算,而实际生产中投氯量是按液氯算,液氯在水中只是部分水解成有效氯。通过生产试验可以看到,增加投氯量的确可以有效降低自来水亚硝酸盐氮,耗氧量也有一定的下降,但下降幅度不大。4氯的氧化及净化作用(1)折点加氯可以非常有效地去除水中氨氮,但是要使氨氮下降到国家标准(0.5mg/L)以内,实验室大概需要7～10倍于原水氨氮的氯,但在实际生产中由于外界环境