摘 要：通過(guò)對(duì)某水廠一段時(shí)期內(nèi)原水氨氮含量及氯投加量進(jìn)行調(diào)查研究，進(jìn)一步討論了原水氨氮含量對(duì)氯投加量的影響，并從工藝流程和氯的投加方式兩方面對(duì)引起變化的原因進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：原水氨氮 氯投加量 影響 原因

中圖分類號(hào)：TU991.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）12（b）-0096-01

1 原水氨氮含量對(duì)氯投加量的影響

某水廠的正常處理水量為30×105t/d。運(yùn)行情況良好，出水水質(zhì)符合我國(guó)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中的有關(guān)規(guī)定。但是，最近一段時(shí)間，該水廠的氯耗量發(fā)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(wěn)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(shí)這一猜想，我們?cè)撍畯S進(jìn)行了取樣調(diào)查實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，希望能夠搞清氯投加量升高的原因。

1.1 水廠采樣研究調(diào)查

1.1.1 調(diào)查方法

對(duì)水廠六月份的原水氨氮量、氯投加量和出水余氯量進(jìn)行分析調(diào)查，共取9個(gè)時(shí)間點(diǎn)作為調(diào)查點(diǎn)。

其中，氨氮采用國(guó)標(biāo)納氏試劑分光光度法進(jìn)行測(cè)定。具體的測(cè)試方法為如下。

測(cè)試原理：以游離態(tài)氨氮與納氏試劑反應(yīng)生成淡紅棕色絡(luò)合物，該絡(luò)合物的吸光度與氨氮含量成正比，于波長(zhǎng)420 nm處測(cè)量吸光度。

納氏試劑：納氏試劑的配置要嚴(yán)格按照步驟進(jìn)行，尤其注意順序和冷卻。若冷卻時(shí)間不夠長(zhǎng)，可以放置過(guò)夜后再混合。因?yàn)槔鋮s不到室溫，可能引起納氏試劑不穩(wěn)定，顯色不明顯。

儀器設(shè)備：分光光度計(jì)；氨氮蒸餾裝置。

樣品測(cè)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(yàn)。

樣品絮凝沉淀：加入硫酸鋅和氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH到10.5，沉淀后，取上清液進(jìn)行分析。

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

樣品分析：標(biāo)準(zhǔn)曲線和樣品測(cè)定。

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

1.1.2 結(jié)果討論

從調(diào)查結(jié)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(hào)樣品我們可以看出，原水的氨氮含量達(dá)到了最高值0.24 mg/L，此時(shí)的投氯量高達(dá)4.2 mg/L，盡管投氯量如此之高，出水的余氯含量仍然無(wú)法滿足水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，我們可以猜測(cè)原水氨氮含量升高確實(shí)能夠增大氯的投加量。

1.2 實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)

1.2.1 測(cè)試方法

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

試驗(yàn)儀器：分光光度；pH計(jì)；濁度儀

試驗(yàn)原理：次氯酸鈉進(jìn)入水中產(chǎn)生次氯酸，次氯酸和水中的氨氮、一氯胺和二氯胺發(fā)生反應(yīng)，在中性條件下，一氯胺和二氯胺等量存在于水中。

1.2.2 結(jié)果討論

通過(guò)對(duì)不同氨氮含量的樣品進(jìn)行加氯處理，并測(cè)定其余氯含量，我們可以得到不同氨氮含量下的折點(diǎn)加氯曲線，由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)我們可以看出，當(dāng)水中氨氮含量為0.58 mg/L時(shí)，折點(diǎn)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(dāng)氨氮含量為0.33 mg/L和0.40 mg/L時(shí)，采用折點(diǎn)加氯法的氯投加量明顯降低，因此，我們可以得知，當(dāng)原水中的氨氮含量較高時(shí)，采用折點(diǎn)加氯法會(huì)大大地增加氯的投加量，同時(shí)，還會(huì)存在副產(chǎn)物產(chǎn)生毒害作用潛在危險(xiǎn)，不符合經(jīng)濟(jì)原則。

通過(guò)水廠的調(diào)查研究和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)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(shuō)原水氨氮含量較高時(shí)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(dāng)原水氨氮含量較高時(shí)，濾前水的氯消耗量升高。這是由于該水廠的生產(chǎn)工藝采用氯化與混凝階段同時(shí)進(jìn)行，在這一階段，原水總的氨氮與其他物質(zhì)一同與氯發(fā)生反應(yīng)，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(shí)，該水廠的進(jìn)水方式并非連續(xù)式，采用了間斷式進(jìn)水的方式，這導(dǎo)致原水在沉淀池內(nèi)的停留時(shí)間相對(duì)延長(zhǎng)，在沉淀池容易滋生大量的微生物，這些微生物也會(huì)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(gè)間接性重要因素。V型濾池通過(guò)影響水中氨氮含量來(lái)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(duì)濾料的表面清潔能力強(qiáng)，因此濾池濾料的反沖洗效果好，濾料潔凈，這對(duì)于濾池的運(yùn)行是有好處的；但是，濾料過(guò)于清潔導(dǎo)致微生物難以在濾料上附著生長(zhǎng)，濾池對(duì)氨氮的去除效率低，導(dǎo)致過(guò)濾后的水仍然具有較高的氨氮含量，當(dāng)水進(jìn)入澄清池后，水中的氨氮會(huì)進(jìn)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(diǎn)加氯法，從實(shí)驗(yàn)我們可以看出，當(dāng)加氯量少時(shí)，即開始段幾乎沒(méi)有余氯；隨著加氯量的逐漸增加，余氯量逐漸升高，在一點(diǎn)達(dá)到最高值，此時(shí)，后面一段的余氯主要為化合態(tài)的余氯；氯的投加量繼續(xù)升高時(shí)，水中的余氯會(huì)與原水中的氨氮發(fā)生反應(yīng)，從而使得余氯量降低；繼續(xù)投加氯時(shí)，水中的氨氮被消耗完畢，此時(shí)，水中的余氯含量達(dá)到了最低值；繼續(xù)加氯，水中沒(méi)有能夠與氯反應(yīng)的物質(zhì)，最后開始出現(xiàn)游離態(tài)的余氯。該方法就是所謂的折點(diǎn)加氯法。

只有當(dāng)投加的氯將水中的氨氮消耗完全時(shí)，繼續(xù)投加氯才有可能提高水中余氯含量，產(chǎn)生游離態(tài)余氯，使得出水水質(zhì)符合國(guó)家要求?？上攵?，這種加氯方式的經(jīng)濟(jì)成本很高，大大增加了氯的使用量。因此，當(dāng)原水的氨氮濃度較高時(shí)，折點(diǎn)加氯法不再使用，水廠可以考慮采用其他消毒方法來(lái)對(duì)水體進(jìn)行消毒，從而降低成本和有毒副產(chǎn)物的含量。

3 結(jié)語(yǔ)

原水水質(zhì)氨氮含量升高時(shí)生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的情況，為了保證出水質(zhì)量，水廠在日常的運(yùn)行過(guò)程匯總應(yīng)當(dāng)做好余氯的檢測(cè)工作。除了規(guī)范統(tǒng)一余氯的測(cè)定方法，淘汰傳統(tǒng)的測(cè)試方法外，水廠應(yīng)當(dāng)對(duì)原水水質(zhì)進(jìn)行在線的定時(shí)檢測(cè)，根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)變化采用合適的加氯方案，確保出水水質(zhì)滿足水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

參考文獻(xiàn)

[1]嚴(yán)煦世，范瑾初.給水工程[M].4版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1999.

[2]秦鈺慧.飲用水衛(wèi)生與處理技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.