总氯、余氯、有效氯

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概念

有效氯

指氯消毒剂加入到水中所能产生的具有氧化能力的氯含量。

余氯

当有效氯与水经一定时间接触后，除了与水中细菌、微生物、有机物、无机物等作用消耗一部分氯量外，还剩下了一部分氯量，这部分氯量就叫做余氯。

总氯

游离性余氯（Cl2、HClO、ClO-）

化合性余氯（NH2Cl、NHCl2、NCl3）

*我们通常说的余氯指的是游离性余氯。

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标准

投加氯消毒剂后不仅需保证出厂水微生物指标能达到要求，而且需保持一定的余氯值，保证在管网输送过程中避免微生物的滋生，达到健康的饮用水。

《生活饮用水卫生标准》GB 5749-2006对饮用水中余氯及总氯指标做出以下要求：

游离余氯：与水接触时间至少需30min，出厂水中余氯值≥0.3mg/L，出厂水限值4mg/L，管网末梢水中余量≥0.05mg/L；

总氯：与水接触时间至少需120min，出厂水中总氯值≥0.5mg/L，出厂水限值3mg/L，管网末梢水中余量≥0.05mg/L。

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杀菌效果

游离余氯的杀菌主要原理是强氧化性的HClO、ClO-侵入细菌体内，到达细菌内部，并其氧化作用，破坏细菌酶系统，从而达到杀死细菌的目的，游离余氯杀菌效果快，据静态实验结果，游离余氯消毒，5min内可杀灭99%以上的细菌；而化合性余氯的氧化能力弱，杀菌速度不及游离性余氯，5min内可杀灭60%的细菌，但提高化合性余氯的浓度或延长杀菌时间，保证一定的CT值，即可达到相同杀菌效果。水厂清水池的停留时间一般均在2小时以上，当使用化合性余氯消毒时，能保证杀菌效果。

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余氯与总氯的产生及控制

水中加氯量可分为两部分，即需氯量和余氯。

需氯量指用于杀死细菌、氧化有机物和还原性物质所消耗的部分。

余氯指为了抑制细菌滋生繁殖的部分。

当水中主要受细菌、有机物和还原性物质污染，无氨氮及氮化合物污染时，投加氯消毒剂（不包含二氧化氯）后，余氯主要为游离性余氯。

加氯量与余氯的关系如图1所示：

图1

当水中存在氨氮或含氮有机物时，投加氯消毒剂（不包含二氧化氯）后，细菌与还原性物质先消耗一部分氯（OA段），然后与氨氮等含氮物质反应生成一氯胺（AH段，化合性余氯），当氯投加量继续增加后，化合性余氯转化为氮气（HB段），当投加量继续增加，会开始出现游离余氯（BC段），称为折点加氯。

氯量与余氯的关系如图2所示：

图2

当水中存在氨氮时，需过折点B时，投加氯的量的与氨氮含量的比为7.6:1，如氨氮大于0.3mg/L时，出厂水需控制余氯时，有效氯投加量必须大于2.3kg/kt（10%的次氯酸钠投加氯为23kg/kt）才能过折点，随着氨氮的增加，加氯量会越大。由于氨氮的存在，水厂往往会出现游离性余氯值很低，甚至测不到，而总氯值已经很高的情况，此时，不断增加投加量，仍会出现总氯越来越高而游离性余氯没有的情况，想达到出厂水的游离性余氯要求投加量可能是平时的好几倍。当水中存在氨氮或含氮化合物时，建议出厂水控制总氯，一方面，当消毒接触时间达到要求时，总氯能满足灭菌要求；另一方面，投加量可减少很多，减少成本的同时减少三氯甲烷等副产物的产生。

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余氯与总氯的监测

目前实验室中常用的余氯检测方法为3,3’,5,5’-四甲基联苯胺比色法与DPD法（便携式余氯仪），3,3’,5,5’-四甲基联苯胺比色法中在测定余氯后放置10min后为总氯，便携式余氯仪可测定余氯与总氯，差别在于使用不同的试剂粉包与反应时间。在线测定余氯方法中，DPD法的余氯仪和便携式余氯仪一样，换总氯试剂就可测定总氯。不管是实验室中还是在线仪表，在测余氯的基础中均能方便实现测定总氯。

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结论

游离性余氯氧化性比化合性余氯强，杀菌速度比化合性余氯快，但在保证CT值（杀菌时间与浓度）的情况下，完全能达到杀菌效果，保证饮用水安全。故当水中氨氮及含氮有机物存在，影响正常加氯时，建议出厂水控制总氯，不仅能减少加氯量，保证出厂水总氯的稳定性，而且能避免加氯量增大导致的消毒副产物的生成。