水中余氯與氨氮的研究

岳琳

（長沙水業(yè)集團(tuán)有限公司湖南長沙410015）

水中余氯與氨氮的研究

岳琳

（長沙水業(yè)集團(tuán)有限公司湖南長沙410015）

針對出廠水余氯不穩(wěn)定，氨氮超標(biāo)的現(xiàn)象，進(jìn)行實驗室小試和管網(wǎng)水安全評估，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《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，對管網(wǎng)水安全性進(jìn)行調(diào)查具有很強(qiáng)的現(xiàn)實意義和經(jīng)濟(jì)效益。

2　研究內(nèi)容

2.1實驗原理

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，反應(yīng)傾向于向左移動，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，反應(yīng)傾向于向右移動，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，或水中氨氮增加時，會生成額外的化合物即氯胺，同時也會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（理論比值是7.6）到達(dá)折點，因為氯與污水中的有機(jī)物反應(yīng)，所以實際比7.6要大。這時所有氨氮化合物均被分解，進(jìn)一步增大加氯量，就會形成游離氯。當(dāng)然在氨氮含量極少或不含氨氮時，水中加氯后均為游離余氯。加氯曲線為一條直線。

2.2實驗室小試

2.2.1蒸餾水中耗氯物質(zhì)的耗氯實驗

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，在接觸不同時間后分別測定其余氯、總氯、氨氮、亞硝酸鹽氮含量。

當(dāng)水中氨氮的濃度一定時，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，因為在游離氯存在的情況下，某些氯胺一定會繼續(xù)存在。

2.2.2原水耗氯實驗

取一系列原水（湘江長沙段地表水）水樣，預(yù)先測定原水中氨氮、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，在接觸不同時間后分別測定其余氯、總氯、氨氮、亞硝酸鹽氮、耗氧量、總有機(jī)碳、微生物、pH值。同時做不加氯組份原水的空白試驗。如果水源水濁度大于100NTU時，可加入適量水處理劑，以降低濁度和減少對比色的影響。

當(dāng)測定一原水中的氨氮含量為0.027mg/L，余氯為0.03mg/L時，加入濃度為4.2mg/L的液氯，接觸反應(yīng)30min后，測定余氯為2.3mg/L。原水中氨氮含量不高，加入的余氯被消耗的很快，因為水中的耗氯物質(zhì)除了氨氮外，還有亞硝酸鹽氮。

2.3管網(wǎng)水安全評估調(diào)查

以某一水廠為試點，對其管網(wǎng)水進(jìn)行實時監(jiān)測，從出廠水到管網(wǎng)末端設(shè)定若干監(jiān)測點，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。

對余氯、總氯、氨氮、亞硝酸鹽、細(xì)菌等指標(biāo)進(jìn)行定時檢測，計劃通過一年的時間，對該水廠的管網(wǎng)水的安全性給予評價，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，對現(xiàn)有的出廠水余氯標(biāo)準(zhǔn)給予適當(dāng)調(diào)整。計劃在完成該水廠管網(wǎng)安全評估后，對公司下轄所有水廠的管網(wǎng)水進(jìn)行全面的安全評估調(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，因為這幾個月份處于湘江長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]。同時出廠水氨氮超標(biāo)，因為常規(guī)工藝對氨氮去除效果不理想，臭氧+活性炭吸附深度處理工藝對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家標(biāo)準(zhǔn)；該水廠氨氮超標(biāo)相對較為嚴(yán)重的原因主要是因為受場地所限，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，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，見效差，實施難度大；常規(guī)處理工藝對氨氮的去除效果很差，一般當(dāng)原水氨氮超過0.7 mg/L時，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，也不能確保出廠水氨氮達(dá)標(biāo)。

4　結(jié)語

為保證安全供水，衛(wèi)生部門對長沙出廠水氨氮超標(biāo)情況進(jìn)行了評估，氨氮超標(biāo)對人體帶來的影響十分微小，只有當(dāng)其轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽時才對人體健康帶來一定危害。而長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)問題，只有從根本上加強(qiáng)對湘江的綜合治理。而且，由于江河流域的特性，要確保湘江長沙段的原水水質(zhì)，還必須要從上游原頭抓起，對整個湘江流域嚴(yán)格禁采禁排，否則，一旦長沙段的攔河壩筑起，氨氮超標(biāo)問題有可能更為嚴(yán)峻。

[1]鄧志新.需氯量試驗對凈水消毒的指導(dǎo)作用.

[2]白雁冰.折點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策[J].供水技術(shù),2014（8）:37.

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

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