折点加氯及其应用

折点加氯及其应用

摘要：近年来由于源水水质的污染日益严重，在自来水的加氯处理中，氨氮对加氯的影响目趋显著，本文旨在讨论源水里的氨氮对加氯的影响，分析源水中不同的氨氮含量时，加氯点的选择和确认，从而达到以最小的加氯量来杀灭水中细菌之目的。

关键字：氨氮余氯化合性余氯游离性余氯力口

氯点

在水的加氯处理中, 加氯量和余氯的关系如下图所示

当源水不含氨氮时，加氯量和余氯的关系如图中虚线L1所示，为一条直线，此时水中的余氯为游离性余氯，简称游离氯。当源水含有氨氮时，加氯量一余氯曲线如图中实线L2所示，是一条折线。

1. 氨氮对加氯的影响

当源水有氨氮时，如上图实线所示，在AB 段氯和氨发生如下反应：

NH+CL^H NHCL+HCL

水中的余氯主要为氯氨形式的化合性余氯，简称化合氯。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B 点时，水中的氨氮降至零，化合性余氯升至最高。在曲线的BC段，继续增加加氯量，会发生如下反应：4NHCL+ 3CL+H0=N+ N2O +10HCL

水中的氯氨被氧化后逐渐减少，当氯氨被完全氧化时，余氯降至曲线最低点C。随后随着加氯量的增加，水中余氯转为游离氯，并如曲线中CD段所示，随加氯量的增加成比例增加。由此

可见水中含有氨氮时，加氯量一余氯曲线是一条折线，此时对应的加氯法称为折线加氯法。如上图所示，折线加氯时，曲线中的AB和BC段的余氯为氯

氨形式的化合余氯，CD段为游离余氯。

2. 源水氨氮的含量对加氯量的影响

因源水的PH值通常为0.7左右，此时的化合

余氯成分以一氯氨为主，为简化起见，下面的分析

计算均将化合余氯视为一氯氨。实践中由于化合氯

成分中含有少量的二氯氨和三氯氨，造成实际加氯

量等数据与下面计算值略有所出入，但实践证明其

出入很小，不会影响下面的分析结果。同时为便于

分析，假设水中杂质的耗氯量为a( mg/L)，即曲线OA段的耗氯量为a( mg/L)，水中余氯控制值为

d( mg/L)。

2.1如上图所示，水中无氨氮，采用游离加氯法，加氯点为Q时：

HQ+CL 亟HOCL+HCL

i. 52.5

x d

x=70d/52.5 〜1.33d

(mg/L) ..... ①

y Q=a+x~ a+1.33d

(mg/L) ..... ②

即此时所需加氯量y Q为：a+1.33d (mg/L)

2.2 水中含有b (mg/L)的氨氮，采用折点

加氯法时：

2.21 如上图所示，当加氯点被控制在AB段的Q1点时：

Nf+CL^NHCL+HCL

17 70 51.5

z x1 d

x1=70d/51.5 ~ 1.36d ( mg/L) •……③

y Q1 =a+x1~ a+1.36d ( mg/L) ..... ④

z=17d/51.5 ~0.33d ( mg/L) •……⑤即此时所需加氯量y Q1为：a+1.36d (mg/L)。

由⑤式可知，为保证加氯点能被控制在AB

段的Q1点，水中氨氮的含量必须满足条件：

b± 0.33d ( mg/L) •……⑥

2.22 如上图所示，当加氯点被控制在BC段的Q2点时：

在AB段氨与氯气反应，水中的氨全部被消耗掉：

NH s+CL^NHCL+HCL

17 70 51.5

b x2 z1

x2=70b/17 ~ 4.12b ( mg/L) •……⑦

z1=51.5d/17 心3.03b ( mg/L) •……⑧即在AB段的耗氯量为x2~ 4.12b (mg/L), 产生的氯氨为：z1~ 3.03b ( mg/L)。

在BC段有z1-b (mg/L)的氯氨被氧化：

4NHCL+ 3C4+HO=N+ N2O +10HCL

206 213

(z1-d) x3

x3=213*(z1- d)/206 ~ 1.034*(3.03b -d)

(mg/L) ... ⑨

y Q2

=a+x2+X4 a+4.12b+1.034*(3.03b -d)

(mg/L) ... ⑩

即加氯点被控制在BC段的Q2点时，加氯量为：

y Q2 心a+4.12b+1.034*(3.03b -d)

(mg/L) (11)

2.23 如上图所示，当加氯点被控制在CD段的Q3点时：

在AB段的耗氯量为：x2=70b/17 ~ 4.12b (mg/L)

在BC段的耗氯量为：

x4=213*z1/206 〜1.034*3.03b 〜3.13b ( mg/L)在CD段的耗氯量为：x=70d/52.5 ~ 1.33d (mg/L)

加氯点被控制在CD段的Q3点的总耗氯量为：

y Q3=

a+x2+x4+x~ a+4.12b+3.13b+1.33d ~

a+7.25b+1 .33d (mg/L) • (12)

比较式②、④、(11)、(12)可知，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，余氯的控制目标值相同时：y Q3> y Q2> y Q1> y Q，即水中无氨氮时的加氯量比有氨氮时的加氯量低，也就是说氨氮会引起加氯量的上升，上升的幅度主要取决于加氯点的位置。

3. 折点加氯时，加氯点的选择

当水中有氨氮时必定进入折点加氯，此时由余

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，这三个加氯点对应加氯量有很大差别。例如，由式④、(11)、(12)可知，

加氯点分别在余氯--加氯量曲线的AB BC CD 段的Q、Q2、Q点时，加氯量分别为：

y Q1〜a+1.36d (mg/L)

y Q2 ~ a+4.12b+1.034*(3.03b -d) (mg/L)

y Q3~ a+7.25b+1.33d (mg/L)

当d=1.0 mg/L, b=0.4 mg/L 时，y Q仟

a+1.36 (mg/L); y Q2~ a+1.87 (mg/L); y Q3^ a+4.23 (mg/L)。可见在曲线CD段Q点进行游离加氯消毒的加氯量，远远高出在AB和BC段Q、Q2 点进行化合加氯消毒的加氯量。在我们的制水实践中，Q

点的游离加氯量通常可达到Q点化合加氯量的2—3倍，因此从降低加氯量的角度出发，折点加氯时的加氯点宜定在加氯量-余氯曲线的AB段，此时的余氯是化合氯。

需要指出的是，折点加氯时采取上述化合氯消毒的加氯法是有条件的：

1、氨氮的含量必须满足条件：b± 0.33d

(mg/L)。由⑤式可知，为保证加氯点能被控制在