水廠水源氨氮增高的去除研究

侯莉

摘 要：水廠的水源大多為地表水層。近年來，由于地表水源受到嚴重的污染，水中氨氮含量逐漸增多，如果不能有效去除水中過多的氨氮，將會對人體的健康造成嚴重的影響。因此，去除水廠水源中的氨氮有十分重要的意義。

關鍵詞：水源；氨氮；去除；加氯法

中圖分類號：X524 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）10-0018-02

1 水廠水源氨氮去除方法

目前，常用的水廠水源氨氮去除方法有生物法和物化法。其中，生物法是利用各種好氧、厭氧微生物去除水中的氨氮，其投資較大、操作較復雜，常用于大型的水廠中；物化法比生物法操作簡單，更具有經濟效益。物化法主要有折點加氯法、化學沉淀法、離子交換法、電滲析法和吸附法等。以下重點研究折點加氯法對氨氮的去除。

2 折點加氯法去除水源中氨氮的原理

向水源中加入氯后，氯會和水中的氨氮發生以下化學反應，生成氯胺，由于氯胺的性質不穩定，能分解成氨氣，從而達到去除水中氨氮的目的。其反應化學式為：

Cl+H2O→HOCl+HCl. （1）

HOCl+NH3→NH2Cl+H2O. （2）

NH2Cl+HOCl→NHCl2+H2O. （3）

NHCl2+HOCl→NCl3+H2O. （4）

在反應未達到最高峰時，水中余氯的主要成分為一氯胺；反應達到最高峰后，水中仍存在余氯，此時繼續加氯，會發生以下反應：

2NH2Cl+HOCl→3HCl+H2O+N2. （5）

反應（5）不會產生副產物。

因此，從以上反應可以看出，只要保證充足的氯，就能有效去除水中的氨氮。

3 試驗過程

3.1 試驗試劑和儀器

試驗所需的材料有次氯酸鈉、燒堿、聚合氯化鋁、pH緩沖溶液和源水，試驗所需的儀器有電子天平、分光光度計、pH計、余氯測定儀和其他試驗儀器。

3.2 試驗方法

分別取氨氮含量不同的原水，保持燒堿和聚合氯化鋁恒量，并分別投加不同量的氯，然后進行混凝沉降，最后對水樣的pH值、氨氮量、耗氧量、亞硝酸鹽氮、總氯和游離氯等進行分析。

3.3 試驗結果

3.3.1 折點加氯法對水中氨氮的去除效果

通過分析試驗結果得出，水中氨氮含量會隨著氯和氨氮質量比增加而減少，當氯和氨氮質量比小于6∶1時，這時水中的反應為：

HOCl+NH3→NH2Cl+H2O. （6）

水中氨氮去除率比較慢，這時水中余氯主要為化合性余氯一氯胺；當氯和氨氮質量比大于6∶1時，水中氨氮去除率會逐漸增加，水中氯胺也會不斷增加，直至氨氮都轉化為氯胺，總氯達到最高，主要為化合性氯胺，其發生的反應為：

NH2Cl+HOCl→NHCl2+H2O. （7）

NHCl2+HOCl→NCl3+H2O. （8）

隨著投氯量的增加，水中氯胺不斷分解降低，水中游離氯不斷增加，水中反應如下：

2NH2Cl+HOCl→3HCl+H2O+N2↑. （9）

當氯和氨氮的質量比在6∶1至10∶1中間時，水中的化合性余氯會不斷下降，這時次氯酸鈉和氨氮生成物主要為二氯胺和三氯胺。二氯胺、三氯胺在弱堿溶液中性質極不穩定，會很快分解成為氮氣，從水中排出。當氯和氨氮質量比接近10∶1時，游離氯大量增加，將氯胺快速氧化為氮氣，此時水中氨氮急劇下降達到去除率80%以上，水中氨氮濃度達到相關標準。當氯和氨氮質量比超過10∶1時，水中的余氯大多為游離氯，水中的余氯開始增加。

3.3.2 投氯量和氨氮、總氯的關系

通過試驗得出，含氨氮量不同的原水對氯的要求不同，最初水中氨氮和氯的主要反應為：

NH3+HOCl→NH2Cl+H2O. （10）

反應的主要產物為氯胺，隨著氯投加量的增加，水中氨氮全部轉換為氯胺。當反應達到最高點，水中的氨氮開始下降。在這個階段，隨著氯的增加，總氯的含量也逐漸增加，氯以化合氯的形式存在于水中；當反應達到最高點后，繼續投加氯，水中的游離氯逐漸增加，游離氯和水中的氯胺發生以下反應：

2NH2Cl+HOCl→3HCl+H2O+N2. （11）

水中的氯胺逐漸轉換為氮氣，從水中排出，水中的氨氮量急劇減少，直到全部消失，而此時水中的總氯也逐漸下降。當水中的氨氮全部消失后，繼續投加氯，由于水中沒有能和氯反應的物質，水中總氯含量開始上升，此時氯主要以游離氯的形式存在。

3.3.3 投氯量和耗氧量、亞硝酸鹽氮的關系

耗氧量隨著投入氯量的變化有較小變動，但總體呈下降趨勢，耗氧量最大下降幅度不超過30%，這說明氯具有一定的氧化性，能將水中的部分物質氯氧化。耗氧量代表水中的耗氧物質，由于氯不能完全將水中耗氧物質氯氧化，因此，耗氧量的下降趨勢不太明顯。通過對亞硝酸鹽氮量進行分析，發現亞硝酸鹽氮隨著氯的增加而下降，最后完全消失，這是因為氯能將亞硝酸鹽氮完全氧化成其他物質。

3.3.4 pH值對折點加氯法去除氨氮效果的影響

為了確定pH值對折點加氯法去除氨氮效果的影響，將試驗原水pH值分別調節至6.8，7.0，7.2，7.6和7.8，進行試驗發現，當pH值達到7.6時，折點加氯法去除氨氮的效果最好。這說明強堿或強酸溶液中會影響次氯酸的氧化性，降低氨氮轉換成氮氣的效率。因此，在實際生產中，水廠使用折點加氯法去除水源中的氨氮時，可將pH調至7.6，從而保證氨氮的最佳去除效果。

3.3.5 消毒副產物

在試驗中選取了3個階段的水樣（即投加量<6∶1，6∶1<投加量<10∶1，投加量≥10∶1時）作CHCl3和CCL4檢測，發現當氯的投加量<3 mg/L時，水中CHCl3的含量小于0.005 mg/L；當氯的投加量=5 mg/L時，水中CHCl3的含量<0.007 mg/L；當氯的投加量=7 mg/L時，水中CHCl3的含量<0.014 mg/L；當氯的投加量>7 mg/L時，水中CHCl3的含量<0.019 mg/L；所有階段CCL4都<0.000 5 mg/L。分析得出，折點加氯去除水中氨氮產生的消毒副產物不會超標。

4 結束語

通過試驗可知，折點加氯法對水廠水源氨氮的去除有良好的效果，能將水中氨氮濃度降低達到相關標準，同時折點加氯法能去除水中的部分有機物，使消毒副產物不會超標。因此，在水廠水源氨氮去除中可以使用折點加氯法，從而有效減少水中氨氮含量，為人們提供安全、放心的水源。

參考文獻

[1]鄭涵，姜萍萍.微污染水源水中氨氮去除研究[J].城鎮供水，2013（01）.

[2]劉通，閆剛，姚立榮，等.沸石的改性及其對水源水中氨氮去除的研究[J].水文地質工程地質，2011（02）.

[3]田家宇，徐勇鵬，張艷，等.浸沒式MBR工藝應對飲用水源氨氮沖擊負荷的效能[J].北京工業大學學報，2012（04）.

〔編輯：李玨〕

摘 要：水廠的水源大多為地表水層。近年來，由于地表水源受到嚴重的污染，水中氨氮含量逐漸增多，如果不能有效去除水中過多的氨氮，將會對人體的健康造成嚴重的影響。因此，去除水廠水源中的氨氮有十分重要的意義。

關鍵詞：水源；氨氮；去除；加氯法

中圖分類號：X524 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）10-0018-02

1 水廠水源氨氮去除方法

目前，常用的水廠水源氨氮去除方法有生物法和物化法。其中，生物法是利用各種好氧、厭氧微生物去除水中的氨氮，其投資較大、操作較復雜，常用于大型的水廠中；物化法比生物法操作簡單，更具有經濟效益。物化法主要有折點加氯法、化學沉淀法、離子交換法、電滲析法和吸附法等。以下重點研究折點加氯法對氨氮的去除。

2 折點加氯法去除水源中氨氮的原理

向水源中加入氯后，氯會和水中的氨氮發生以下化學反應，生成氯胺，由于氯胺的性質不穩定，能分解成氨氣，從而達到去除水中氨氮的目的。其反應化學式為：

Cl+H2O→HOCl+HCl. （1）

HOCl+NH3→NH2Cl+H2O. （2）

NH2Cl+HOCl→NHCl2+H2O. （3）

NHCl2+HOCl→NCl3+H2O. （4）

在反應未達到最高峰時，水中余氯的主要成分為一氯胺；反應達到最高峰后，水中仍存在余氯，此時繼續加氯，會發生以下反應：

2NH2Cl+HOCl→3HCl+H2O+N2. （5）

反應（5）不會產生副產物。

因此，從以上反應可以看出，只要保證充足的氯，就能有效去除水中的氨氮。

3 試驗過程

3.1 試驗試劑和儀器

試驗所需的材料有次氯酸鈉、燒堿、聚合氯化鋁、pH緩沖溶液和源水，試驗所需的儀器有電子天平、分光光度計、pH計、余氯測定儀和其他試驗儀器。

3.2 試驗方法

分別取氨氮含量不同的原水，保持燒堿和聚合氯化鋁恒量，并分別投加不同量的氯，然后進行混凝沉降，最后對水樣的pH值、氨氮量、耗氧量、亞硝酸鹽氮、總氯和游離氯等進行分析。

3.3 試驗結果

3.3.1 折點加氯法對水中氨氮的去除效果

通過分析試驗結果得出，水中氨氮含量會隨著氯和氨氮質量比增加而減少，當氯和氨氮質量比小于6∶1時，這時水中的反應為：

HOCl+NH3→NH2Cl+H2O. （6）

水中氨氮去除率比較慢，這時水中余氯主要為化合性余氯一氯胺；當氯和氨氮質量比大于6∶1時，水中氨氮去除率會逐漸增加，水中氯胺也會不斷增加，直至氨氮都轉化為氯胺，總氯達到最高，主要為化合性氯胺，其發生的反應為：

NH2Cl+HOCl→NHCl2+H2O. （7）

NHCl2+HOCl→NCl3+H2O. （8）

隨著投氯量的增加，水中氯胺不斷分解降低，水中游離氯不斷增加，水中反應如下：

2NH2Cl+HOCl→3HCl+H2O+N2↑. （9）

當氯和氨氮的質量比在6∶1至10∶1中間時，水中的化合性余氯會不斷下降，這時次氯酸鈉和氨氮生成物主要為二氯胺和三氯胺。二氯胺、三氯胺在弱堿溶液中性質極不穩定，會很快分解成為氮氣，從水中排出。當氯和氨氮質量比接近10∶1時，游離氯大量增加，將氯胺快速氧化為氮氣，此時水中氨氮急劇下降達到去除率80%以上，水中氨氮濃度達到相關標準。當氯和氨氮質量比超過10∶1時，水中的余氯大多為游離氯，水中的余氯開始增加。

3.3.2 投氯量和氨氮、總氯的關系

通過試驗得出，含氨氮量不同的原水對氯的要求不同，最初水中氨氮和氯的主要反應為：

NH3+HOCl→NH2Cl+H2O. （10）

反應的主要產物為氯胺，隨著氯投加量的增加，水中氨氮全部轉換為氯胺。當反應達到最高點，水中的氨氮開始下降。在這個階段，隨著氯的增加，總氯的含量也逐漸增加，氯以化合氯的形式存在于水中；當反應達到最高點后，繼續投加氯，水中的游離氯逐漸增加，游離氯和水中的氯胺發生以下反應：

2NH2Cl+HOCl→3HCl+H2O+N2. （11）

水中的氯胺逐漸轉換為氮氣，從水中排出，水中的氨氮量急劇減少，直到全部消失，而此時水中的總氯也逐漸下降。當水中的氨氮全部消失后，繼續投加氯，由于水中沒有能和氯反應的物質，水中總氯含量開始上升，此時氯主要以游離氯的形式存在。

3.3.3 投氯量和耗氧量、亞硝酸鹽氮的關系

耗氧量隨著投入氯量的變化有較小變動，但總體呈下降趨勢，耗氧量最大下降幅度不超過30%，這說明氯具有一定的氧化性，能將水中的部分物質氯氧化。耗氧量代表水中的耗氧物質，由于氯不能完全將水中耗氧物質氯氧化，因此，耗氧量的下降趨勢不太明顯。通過對亞硝酸鹽氮量進行分析，發現亞硝酸鹽氮隨著氯的增加而下降，最后完全消失，這是因為氯能將亞硝酸鹽氮完全氧化成其他物質。

3.3.4 pH值對折點加氯法去除氨氮效果的影響

為了確定pH值對折點加氯法去除氨氮效果的影響，將試驗原水pH值分別調節至6.8，7.0，7.2，7.6和7.8，進行試驗發現，當pH值達到7.6時，折點加氯法去除氨氮的效果最好。這說明強堿或強酸溶液中會影響次氯酸的氧化性，降低氨氮轉換成氮氣的效率。因此，在實際生產中，水廠使用折點加氯法去除水源中的氨氮時，可將pH調至7.6，從而保證氨氮的最佳去除效果。

3.3.5 消毒副產物

在試驗中選取了3個階段的水樣（即投加量<6∶1，6∶1<投加量<10∶1，投加量≥10∶1時）作CHCl3和CCL4檢測，發現當氯的投加量<3 mg/L時，水中CHCl3的含量小于0.005 mg/L；當氯的投加量=5 mg/L時，水中CHCl3的含量<0.007 mg/L；當氯的投加量=7 mg/L時，水中CHCl3的含量<0.014 mg/L；當氯的投加量>7 mg/L時，水中CHCl3的含量<0.019 mg/L；所有階段CCL4都<0.000 5 mg/L。分析得出，折點加氯去除水中氨氮產生的消毒副產物不會超標。

4 結束語

通過試驗可知，折點加氯法對水廠水源氨氮的去除有良好的效果，能將水中氨氮濃度降低達到相關標準，同時折點加氯法能去除水中的部分有機物，使消毒副產物不會超標。因此，在水廠水源氨氮去除中可以使用折點加氯法，從而有效減少水中氨氮含量，為人們提供安全、放心的水源。

參考文獻

[1]鄭涵，姜萍萍.微污染水源水中氨氮去除研究[J].城鎮供水，2013（01）.

[2]劉通，閆剛，姚立榮，等.沸石的改性及其對水源水中氨氮去除的研究[J].水文地質工程地質，2011（02）.

[3]田家宇，徐勇鵬，張艷，等.浸沒式MBR工藝應對飲用水源氨氮沖擊負荷的效能[J].北京工業大學學報，2012（04）.

〔編輯：李玨〕

摘 要：水廠的水源大多為地表水層。近年來，由于地表水源受到嚴重的污染，水中氨氮含量逐漸增多，如果不能有效去除水中過多的氨氮，將會對人體的健康造成嚴重的影響。因此，去除水廠水源中的氨氮有十分重要的意義。

關鍵詞：水源；氨氮；去除；加氯法

中圖分類號：X524 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）10-0018-02

1 水廠水源氨氮去除方法

目前，常用的水廠水源氨氮去除方法有生物法和物化法。其中，生物法是利用各種好氧、厭氧微生物去除水中的氨氮，其投資較大、操作較復雜，常用于大型的水廠中；物化法比生物法操作簡單，更具有經濟效益。物化法主要有折點加氯法、化學沉淀法、離子交換法、電滲析法和吸附法等。以下重點研究折點加氯法對氨氮的去除。

2 折點加氯法去除水源中氨氮的原理

向水源中加入氯后，氯會和水中的氨氮發生以下化學反應，生成氯胺，由于氯胺的性質不穩定，能分解成氨氣，從而達到去除水中氨氮的目的。其反應化學式為：

Cl+H2O→HOCl+HCl. （1）

HOCl+NH3→NH2Cl+H2O. （2）

NH2Cl+HOCl→NHCl2+H2O. （3）

NHCl2+HOCl→NCl3+H2O. （4）

在反應未達到最高峰時，水中余氯的主要成分為一氯胺；反應達到最高峰后，水中仍存在余氯，此時繼續加氯，會發生以下反應：

2NH2Cl+HOCl→3HCl+H2O+N2. （5）

反應（5）不會產生副產物。

因此，從以上反應可以看出，只要保證充足的氯，就能有效去除水中的氨氮。

3 試驗過程

3.1 試驗試劑和儀器

試驗所需的材料有次氯酸鈉、燒堿、聚合氯化鋁、pH緩沖溶液和源水，試驗所需的儀器有電子天平、分光光度計、pH計、余氯測定儀和其他試驗儀器。

3.2 試驗方法

分別取氨氮含量不同的原水，保持燒堿和聚合氯化鋁恒量，并分別投加不同量的氯，然后進行混凝沉降，最后對水樣的pH值、氨氮量、耗氧量、亞硝酸鹽氮、總氯和游離氯等進行分析。

3.3 試驗結果

3.3.1 折點加氯法對水中氨氮的去除效果

通過分析試驗結果得出，水中氨氮含量會隨著氯和氨氮質量比增加而減少，當氯和氨氮質量比小于6∶1時，這時水中的反應為：

HOCl+NH3→NH2Cl+H2O. （6）

水中氨氮去除率比較慢，這時水中余氯主要為化合性余氯一氯胺；當氯和氨氮質量比大于6∶1時，水中氨氮去除率會逐漸增加，水中氯胺也會不斷增加，直至氨氮都轉化為氯胺，總氯達到最高，主要為化合性氯胺，其發生的反應為：

NH2Cl+HOCl→NHCl2+H2O. （7）

NHCl2+HOCl→NCl3+H2O. （8）

隨著投氯量的增加，水中氯胺不斷分解降低，水中游離氯不斷增加，水中反應如下：

2NH2Cl+HOCl→3HCl+H2O+N2↑. （9）

當氯和氨氮的質量比在6∶1至10∶1中間時，水中的化合性余氯會不斷下降，這時次氯酸鈉和氨氮生成物主要為二氯胺和三氯胺。二氯胺、三氯胺在弱堿溶液中性質極不穩定，會很快分解成為氮氣，從水中排出。當氯和氨氮質量比接近10∶1時，游離氯大量增加，將氯胺快速氧化為氮氣，此時水中氨氮急劇下降達到去除率80%以上，水中氨氮濃度達到相關標準。當氯和氨氮質量比超過10∶1時，水中的余氯大多為游離氯，水中的余氯開始增加。

3.3.2 投氯量和氨氮、總氯的關系

通過試驗得出，含氨氮量不同的原水對氯的要求不同，最初水中氨氮和氯的主要反應為：

NH3+HOCl→NH2Cl+H2O. （10）

反應的主要產物為氯胺，隨著氯投加量的增加，水中氨氮全部轉換為氯胺。當反應達到最高點，水中的氨氮開始下降。在這個階段，隨著氯的增加，總氯的含量也逐漸增加，氯以化合氯的形式存在于水中；當反應達到最高點后，繼續投加氯，水中的游離氯逐漸增加，游離氯和水中的氯胺發生以下反應：

2NH2Cl+HOCl→3HCl+H2O+N2. （11）

水中的氯胺逐漸轉換為氮氣，從水中排出，水中的氨氮量急劇減少，直到全部消失，而此時水中的總氯也逐漸下降。當水中的氨氮全部消失后，繼續投加氯，由于水中沒有能和氯反應的物質，水中總氯含量開始上升，此時氯主要以游離氯的形式存在。

3.3.3 投氯量和耗氧量、亞硝酸鹽氮的關系

耗氧量隨著投入氯量的變化有較小變動，但總體呈下降趨勢，耗氧量最大下降幅度不超過30%，這說明氯具有一定的氧化性，能將水中的部分物質氯氧化。耗氧量代表水中的耗氧物質，由于氯不能完全將水中耗氧物質氯氧化，因此，耗氧量的下降趨勢不太明顯。通過對亞硝酸鹽氮量進行分析，發現亞硝酸鹽氮隨著氯的增加而下降，最后完全消失，這是因為氯能將亞硝酸鹽氮完全氧化成其他物質。

3.3.4 pH值對折點加氯法去除氨氮效果的影響

為了確定pH值對折點加氯法去除氨氮效果的影響，將試驗原水pH值分別調節至6.8，7.0，7.2，7.6和7.8，進行試驗發現，當pH值達到7.6時，折點加氯法去除氨氮的效果最好。這說明強堿或強酸溶液中會影響次氯酸的氧化性，降低氨氮轉換成氮氣的效率。因此，在實際生產中，水廠使用折點加氯法去除水源中的氨氮時，可將pH調至7.6，從而保證氨氮的最佳去除效果。

3.3.5 消毒副產物

在試驗中選取了3個階段的水樣（即投加量<6∶1，6∶1<投加量<10∶1，投加量≥10∶1時）作CHCl3和CCL4檢測，發現當氯的投加量<3 mg/L時，水中CHCl3的含量小于0.005 mg/L；當氯的投加量=5 mg/L時，水中CHCl3的含量<0.007 mg/L；當氯的投加量=7 mg/L時，水中CHCl3的含量<0.014 mg/L；當氯的投加量>7 mg/L時，水中CHCl3的含量<0.019 mg/L；所有階段CCL4都<0.000 5 mg/L。分析得出，折點加氯去除水中氨氮產生的消毒副產物不會超標。

4 結束語

通過試驗可知，折點加氯法對水廠水源氨氮的去除有良好的效果，能將水中氨氮濃度降低達到相關標準，同時折點加氯法能去除水中的部分有機物，使消毒副產物不會超標。因此，在水廠水源氨氮去除中可以使用折點加氯法，從而有效減少水中氨氮含量，為人們提供安全、放心的水源。

參考文獻

[1]鄭涵，姜萍萍.微污染水源水中氨氮去除研究[J].城鎮供水，2013（01）.

[2]劉通，閆剛，姚立榮，等.沸石的改性及其對水源水中氨氮去除的研究[J].水文地質工程地質，2011（02）.

[3]田家宇，徐勇鵬，張艷，等.浸沒式MBR工藝應對飲用水源氨氮沖擊負荷的效能[J].北京工業大學學報，2012（04）.

〔編輯：李玨〕