减污降碳协同增效的关键路径与政策研究折点加氯概念和加氯量、加氯点的确定

折点加氯概念和加氯量、加氯点的确定折点加氯无需改变水厂原有工艺，也不需要新建水处理设施，只需在原有基础上加大投氯量，当水中的氯达到某一点时水中余氯含量最低，氨氮基本被去除。

同时，它还能对污废水起到消毒杀菌的作用。

但在实际生产中，应用折点加氯法往往存在折点、加氯量不好判断的情况。

1.加氯量-余氯曲线
看懂加氯量-余氯曲线，是用好折点加氯法的关键所在。

在水的加氯处理中，加氯量与余氯的关系如下图所示。

曲
线的x轴和y轴分别代表加氯量和余氯量，单位为mg/l。

其中，水中的加氯量可分为需氯量和余氯两部分。

需氯量是指用于杀死细菌、氧化有机物和还原性物质
所消耗的部分。

余氯是指为了抑制水中残余细菌的再度繁殖，尚需维持的少量氯。

如图所示，
（1）、当水中无细菌、有机物和还原性物质等，需氧量为零，加氯量等于余氯量，如图中所示的虚线L1，该线与坐标轴成45度角。

（2）、当水中含有细菌、有机物和还原性物质，但主要不是游离氨时，需氧量OA满足后就会出现余氯，如图所示虚线L2，这条线与x 轴交角小于45度，其原因为：
水中有机物与氯作用的速度有快慢。

在测定余氯时，
有一部分有机物尚在继续与氯作用中。

水中余氯有一部分会自行分解，如次氯酸由于受水中
某些杂质或光线的作用，产生如下的催化分解：
2HClO=2HCl+O2。

当水中的有机物主要是氨和氮化合物，情况比较复杂。

当起始的需氧量OA满足后，加氯量增加，剩余氯也增加（曲线AH段），但后者增长得慢一些。

超过H点加氯量后，虽然加氯量增加，余氯量反而下降，如HB段，H点称为峰点。

此后随着加氯量的增加，剩余氯又上市，如BC段，B点称为折点。

a、在曲线OA段，表示水中杂质把氯消耗光，余氯量为零，需氯量为b，这时虽然也能杀死一些细菌，但消毒效果不可靠。

b、在曲线AH段，加氯后，氯与氨发生反应，有余氯存在，所以有一定消毒效果，但余氯为化合性，其主要成分是一氯氨。

氯和氨发生如下反应：NH3+Cl2=NH2Cl+HCl。

此时随着加氯量的增加，化合氯成比例增加，水中氨氮逐渐减少，当加氯量达到H点时，水中的氨降至零，化合性余氯升至最高。

c、在曲线HB段，仍然产生化合性余氯，加氯量继续增加，会发生如下反应：4NH2Cl+3Cl2+H2O=N2+N2O+10HCl。

反应结果使氯胺被氧化成一些不起消毒作用的化合物，余氯量反而逐渐减少，最后到达折点B。

d、在曲线BC段，超过折点B后，已经没有消耗氯的杂质了，出现自由性余氯，该段消毒效果最好。

由此可见水中含有氨氮时，加氯量-余氯曲线是一条折线，此时对应的加氯法称为折线加氯法。

2.氨氮含量与加氯量、加氯点的关系
一般情况下, 当pH值在7左右, 采用折点加氯时，一氯胺、二氯胺、三氯胺同时存在。

其中，产生的化合余氯成分以一氯胺为主，二氯胺和三氯胺少量存在（不影响分析），因此，在实践操作中为简化分析计算，常常将化合余氯看作一氯胺。

假设水中杂质的耗氧量为b（mg/l），即曲线OA段的耗氧量为b（mg/l），水中余氯控制目标值为a（mg/l）。

如水中含无氨氮，采用游离加氯法。

当加氯点为Y时（如图所示），所需加氯量y=b+1.35a（mg/l）。

如水中含有c（mg/l）氨氮，采用折点加氯法，加氯量需分情况讨论：
（1）、当加氯点被控制在AH段的Y1时，所需加氯量y1=b+1.38a （mg/l）。

需要说明的是，为确保加氯点能被控制在AH段的Y1点，水中氨的含量必须满足条件：c不小于0.33a（mg/l）。

（2）、当加氯点被控制在HB段的Y2点时，所需加氯量
y2=b+4.18c+1.034*(3.03c-a)（mg/l）。

需要说明的是，加氯点被控制在HB段的Y2点，在AH段氨与氯气反应，水中的氨全部被消耗掉。

（3）、当加氯点被控制在BC段的Y3点时，所需加氯量
y3=b+7.31c+1.35a（mg/l）。

综上所述，加氯量的大小与水中的杂质含量、氨氮含量、余氯的控制目标值和所选择的加氯点有关。

当水中杂质含量一定，余氯的控制目标相同时，水中无氨氮时的加氯量要比有氨氮时的加氯量低，也就是说氨氮会引起加氯量的增加，增加量主要取决于加氯点的位置。

如果水中含有氨氮，就采用折点加氯，从余氯-加氯量曲线可知，对应同一个余氯值，可能存在三个不同的加氯点，这三个加氯点分别对应的加氯量有很大差别。

实践表明，在曲线BC段Y3点采用游离氯消毒的加氯量，要远远大于在AH和HB段Y1、Y2点采用化合氯消毒的加氯量。

通常Y3点的加氯量可达到Y1点加氯量的2～3倍，为减少加氯量，折点加氯时的加氯点应选择在加氯量-余氯曲线的AH段，此时的余氯是化合氯。

3.关于折点加氯的5个常见问题
（1）：冬季水中氨氮增加，加氯点应该怎么控制？
在冬季枯水期，水中氨氮的含量会急剧增加。

这时候如果选用游离氯消毒，加氯量会迅速增加，加氯量可能达到平时的2倍以上。

此时应该考虑改变加氯点，采用化合余氯消毒法，将加氯点控制在加氯量-余氯曲线的AH段。

（2）：在改变加氯点（游离氯转化为化合氯）的过程中，需要注意哪些问题？
a、若出现既检测不到游离氯又检测不到化合性氯的现象。

不要认为是加氯量太少。

此时加氯点正好落在曲线的底部的折点B
附近，应进一步减小加氯量，待加氯点前移到曲线的AH或HB段后，就可以检测到化合性氯。

b、当加氯点在曲线的AH或HB段时，采用化合性氯消毒，如果水中氨氮量足够高，一般情况下检测不到游离氯。

c、采用自动方式投加氯，先将加氯设备切换到手动状态，再进行上述转换。

转换完成且加氯稳定后，如果余氯分析仪检测不到化合性余氯，需调整余氯分析仪的量程，检测到化合余氯值并进一步将其校准后，便可投入自动加氯。

d、采用化合性氯消毒以后，原水中氨氮量的逐渐减少，化验人员检测水中余氯时，会检测到游离性余氯，且游离性余氯值越来越大，化合性余氯值越来越小，甚至不能将化合氯控制到目标值，这时应将加氯点调至曲线BC段，改用游离氯消毒。

（3）：为什么化合余氯指标要比游离氯指标高？
化合性氯比游离氯的消毒效果差，消毒所需时间长。

因此为达到较好的消毒效果，在实际工作中通常要把化合余氯指标定的比游离氯指标高些。

除此之外，考虑到化合余氯消毒效果与水温强相关，水温低时消毒效果会减弱，因此在冬季时也应将化合余氯值控制的高些。

（5）：采用化合余氯消毒时，应该按照哪些步骤来调整和确定加氯点？
由于Y3点加氯量可达到Y1点加氯量的2～3倍，常需要改变加氯点。

a、先减少加氯量（可减少一半），检测到一个稳定到化合性余氯值
a1，并作好记录；
b、再适当减少加氯量，检测到另一个稳定的化合性余氯值a2，比较上述两次的检测结果；
c、如果a1>a2，说明加氯点在曲线AH段，此时只要微调加氯量，将余氯控制在目标值，如果调节加氯量后，化合余氯值仍达不到控制目标值，则是因为水中氨氮含量太少，这时不宜采用化合余氯消毒；
d、如果a1<a2，说明加氯点在曲线的HB段，需进一步减少加氯量，直到a1>a2，使加氯点落在曲线的AH段，再按步骤（b）将余氯控制在目标值。

（5）：如果氨氮含量很小，该如何达到余氯控制值？
由于工业和生活污水的污染，原水中含有一定量的氨氮，在对原水进行加氯消毒时，我们采用折点加氯法。

在氨氮的含量很小情况下，为达到余氯控制值，只能选择游离氯消毒，此时加氯点在加氯量-余氯曲线BC段。