原水氨氮含量對氯投加量的影響研究

摘 要：通過對某水廠一段時期內原水氨氮含量及氯投加量進行調查研究，進一步討論了原水氨氮含量對氯投加量的影響，并從工藝流程和氯的投加方式兩方面對引起變化的原因進行了分析。

關鍵詞：原水氨氮 氯投加量 影響 原因

中圖分類號：TU991.2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（b）-0096-01

1 原水氨氮含量對氯投加量的影響

某水廠的正常處理水量為30×105t/d。運行情況良好，出水水質符合我國《地表水環境質量標準》中的有關規定。但是，最近一段時間，該水廠的氯耗量發生了巨大的變化，其中5月份水廠要保持余氯在正常水平所消耗的氯量急劇升高。由于該水廠的原水氨氮含量一直較為穩定，且氨氮含量較低，而近期水廠的原水氨氮含量有所升高，因此，考慮原水氨氮含量的變化是影響氯投加量的主要原因，為了證實這一猜想，我們該水廠進行了取樣調查實驗和實驗室試驗，希望能夠搞清氯投加量升高的原因。

1.1 水廠采樣研究調查

1.1.1 調查方法

對水廠六月份的原水氨氮量、氯投加量和出水余氯量進行分析調查，共取9個時間點作為調查點。

其中，氨氮采用國標納氏試劑分光光度法進行測定。具體的測試方法為如下。

測試原理：以游離態氨氮與納氏試劑反應生成淡紅棕色絡合物，該絡合物的吸光度與氨氮含量成正比，于波長420 nm處測量吸光度。

納氏試劑：納氏試劑的配置要嚴格按照步驟進行，尤其注意順序和冷卻。若冷卻時間不夠長，可以放置過夜后再混合。因為冷卻不到室溫，可能引起納氏試劑不穩定，顯色不明顯。

儀器設備：分光光度計；氨氮蒸餾裝置。

樣品測定如下所示。

首先去除樣品余氯：加入適量的硫代硫酸鈉溶液去除。1 mL硫代硫酸鈉溶液課可去除0.25 mg余氯。去除效果可以用淀粉-碘化鉀試紙檢驗。

樣品絮凝沉淀：加入硫酸鋅和氫氧化鈉溶液調節pH到10.5，沉淀后，取上清液進行分析。

樣品蒸餾：50 mL硼酸溶液移入接收瓶內，取250 mL樣品，移入燒瓶中，加幾滴溴百里酚藍指示劑，并用氫氧化鈉溶液或鹽酸溶液調整pH至6.0～7.4，加入0.25 g輕質氧化鎂及玻璃珠，加熱蒸餾。

樣品分析：標準曲線和樣品測定。

水中的余氯測定采用1.2 3，3'，5，5'—四甲基聯苯胺比色法測定，具體步驟不再詳述。

1.1.2 結果討論

從調查結果我們可以看出，六月份的原水氨氮含量變化明顯，大大增加了氯的消耗量；從4號樣品我們可以看出，原水的氨氮含量達到了最高值0.24 mg/L，此時的投氯量高達4.2 mg/L，盡管投氯量如此之高，出水的余氯含量仍然無法滿足水質標準的要求，我們可以猜測原水氨氮含量升高確實能夠增大氯的投加量。

1.2 實驗室試驗

1.2.1 測試方法

取氨氮含量不同的原水作為試驗材料，加入次氯酸鈉后反應0.5～1 h，反應完成后采用1.2 3，3'，5，5'—四甲基聯苯胺比色法測樣品余氯量。

試驗儀器：分光光度；pH計；濁度儀

試驗原理：次氯酸鈉進入水中產生次氯酸，次氯酸和水中的氨氮、一氯胺和二氯胺發生反應，在中性條件下，一氯胺和二氯胺等量存在于水中。

1.2.2 結果討論

通過對不同氨氮含量的樣品進行加氯處理，并測定其余氯含量，我們可以得到不同氨氮含量下的折點加氯曲線，由實驗數據我們可以看出，當水中氨氮含量為0.58 mg/L時，折點加氯所需的氯量幾乎是氨氮含量的十倍之多，隨著氨氮含量的逐漸減少，當氨氮含量為0.33 mg/L和0.40 mg/L時，采用折點加氯法的氯投加量明顯降低，因此，我們可以得知，當原水中的氨氮含量較高時，采用折點加氯法會大大地增加氯的投加量，同時，還會存在副產物產生毒害作用潛在危險，不符合經濟原則。

通過水廠的調查研究和實驗室試驗我們可以得出，水廠氯投加量增加的主要原因是原水的氨氮含量增加，也就是說原水氨氮含量較高時氯耗高的主要因素。

2 原水氨氮含量高引起氯耗高的原因

當原水氨氮含量較高時，濾前水的氯消耗量升高。這是由于該水廠的生產工藝采用氯化與混凝階段同時進行，在這一階段，原水總的氨氮與其他物質一同與氯發生反應，原水氨氮含量越高，氯的消耗量也越大，其中包括直接消耗氯和尖尖消耗率兩種方式。同時，該水廠的進水方式并非連續式，采用了間斷式進水的方式，這導致原水在沉淀池內的停留時間相對延長，在沉淀池容易滋生大量的微生物，這些微生物也會消耗大量的氯。

另外，本廠采用的V型濾池也是造成氯的消耗量升高的一個間接性重要因素。V型濾池通過影響水中氨氮含量來影響氯的消耗量。其原因是：V型濾池的反沖洗方式采用的是氣水反沖洗，這種沖洗方式對濾料的表面清潔能力強，因此濾池濾料的反沖洗效果好，濾料潔凈，這對于濾池的運行是有好處的；但是，濾料過于清潔導致微生物難以在濾料上附著生長，濾池對氨氮的去除效率低，導致過濾后的水仍然具有較高的氨氮含量，當水進入澄清池后，水中的氨氮會進一步消耗氯，從而造成氯消耗量的增加（如表1）。

2.1 加氯方式的選擇影響氯的消耗量

該水廠采用的氯投加方式為折點加氯法，從實驗我們可以看出，當加氯量少時，即開始段幾乎沒有余氯；隨著加氯量的逐漸增加，余氯量逐漸升高，在一點達到最高值，此時，后面一段的余氯主要為化合態的余氯；氯的投加量繼續升高時，水中的余氯會與原水中的氨氮發生反應，從而使得余氯量降低；繼續投加氯時，水中的氨氮被消耗完畢，此時，水中的余氯含量達到了最低值；繼續加氯，水中沒有能夠與氯反應的物質，最后開始出現游離態的余氯。該方法就是所謂的折點加氯法。

只有當投加的氯將水中的氨氮消耗完全時，繼續投加氯才有可能提高水中余氯含量，產生游離態余氯，使得出水水質符合國家要求。可想而知，這種加氯方式的經濟成本很高，大大增加了氯的使用量。因此，當原水的氨氮濃度較高時，折點加氯法不再使用，水廠可以考慮采用其他消毒方法來對水體進行消毒，從而降低成本和有毒副產物的含量。

3 結語

原水水質氨氮含量升高時生產中經常遇到的情況，為了保證出水質量，水廠在日常的運行過程匯總應當做好余氯的檢測工作。除了規范統一余氯的測定方法，淘汰傳統的測試方法外，水廠應當對原水水質進行在線的定時檢測，根據進水水質變化采用合適的加氯方案，確保出水水質滿足水質標準的要求。

參考文獻

[1]嚴煦世，范瑾初.給水工程[M].4版.北京：中國建筑工業出版社，1999.

[2]秦鈺慧.飲用水衛生與處理技術[M].北京：化學工業出版社，2002.