折点加氯的方法

957 +CL2NH
水中的余氯主要为氯胺形式的化合性余氯，简称化合氯。

此时随着加氯量的增加，化合氯成比例增加，水中胺氮逐渐减少，当加氯量达到B点时，水中的胺氮降至零，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：
4NH2CL+ 3CL2+H2O=N2+ N2O +10HCL
水中的氯胺被氧化后逐渐减少，当氯胺被完全氧化时，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。

由此可见水中含有胺氮时，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。

如上图所示，折线加氯时，曲线中的AB和BC段的余氯为氯胺形式的化合余氯，CD段为游离余氯。

2. 源水胺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胺为主，为简化起见，下面的分析计算均将化合余氯视为一氯胺。

实践中由于化合氯成分中含有少量的二氯胺和三氯胺，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，水中无胺氮，采用游离加氯法，加氯点为Q 时：
HO2+CL2HOCL+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）的胺氮，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：
NH3+CL2NH2CL+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
+CL2NH
nbsp;z1
x2=70b/17≈4.12b（mg/L）……⑦
z1=51.5d/17≈3.03b （mg/L）……⑧
即在AB段的耗氯量为x2≈4.12b（mg/L），产生的氯胺为：z1≈3.03b （mg/L）。

在BC段有z1-b （mg/L）的氯胺被氧化：
4NH2CL+ 3CL2+H2O=N2+ N2O +10HCL
206 213
(z1-d) x3
x3=213*(z1-d)/206≈1.034*(3.03b-d) （mg/L）……⑨
y Q2=a+x2+X3≈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≈a+4.12b+1.034*(3.03b-d) （mg/L）……⑾
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）……⑿
比较式②、④、⑾、⑿可知，加氯量的大小与水中的杂质含量、胺氮含量、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，即水中无胺氮时的加氯量比有胺氮时的加氯量低，也就是说胺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
当水中有胺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、⑾、⑿可知，加氯点分别在余氯--加氯量曲线的AB、BC、CD段的Q1、Q2、Q3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 Q1≈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Q3点进行游离加氯消毒的加氯量，远远高出在AB
和BC段Q1、Q2点进行化合加氯消毒的加氯量。

在我们的制水实践中，Q3点的游离加氯量通常可达到Q1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、胺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AB段的Q1点，水中胺氮的含量必须满足条件：b≧0.33d（mg/L）。

例如，当余氯控制值d=1.0 mg/L时，水中胺氮的含量必须满足条件：b≧0.33 mg/L，否则余氯将无法达到控制值1.0 mg/L。

2、要保证化合余氯能够达到消毒的效果，即水的各项细菌指标不超标。

为此须保证化合余氯的消毒时间在两小时以上。

4. 折点加氯的应用
近年来由于水质的污染日益严重，源水中总是或多或少含有一定的胺氮，因此在对自来水的加氯消毒时，我们总是自觉或不自觉地使用了折点加氯法，只是因为平常很多时候由于
胺氮的含量太小，为达到余氯的控制值，只能采用游离加氯，加氯点在加氯量－余氯曲线C D 段。

此时采用目视法检测余氯，游离氯快速的显色反应掩盖了化合氯较慢的显色反应，以至于检测者没有注意到化合氯存在。

当突降暴雨或进入冬季枯水季节时，水中的胺氮急剧增加，此时若继续加游离氯，加氯量会迅速增加，增加的幅度可能达到平时的一倍以上，这样在加氯量的激增的情况下，可能导致两种结果：（1）出厂水的游离氯达标，但总余氯量大大超标，管网末梢的余氯过高，用户会闻到刺鼻的氯气味；（2）已有的加氯机满负荷运行也无法使水质达到预定的余氯指标。

因此我们此时唯一的办法就是改变加氯点，采用化合余氯消毒法，将加氯点控制在加氯量－余氯曲线的AB段。

综上所述，当因某种原因（如暴雨或枯水季节）导致水中的胺氮急剧增加，并满足式⑥的条件时，应考虑改变加氯点，采用化合余氯消毒法，将加氯点控制在加氯量--余氯曲线的AB段。

在我们的实际工作中，一般当源水胺氮的含量大于0.35 mg/L或加氯量增加到平常的一倍或以上时，就可以试着改变加氯点，采用化合余氯消毒法了。

在前面我们已经提到，折点加氯时，Q3点的游离加氯量可达到Q1点化合加氯量的2—3倍，因此在改变加氯点，采用化合余氯消毒法取代游离余氯消毒法时，应先将加氯量减少一半，甚至更多（可根据以往的经验确定），然后按下列步骤对加氯点的位置进行确认和进一步调整：
（1）检测到一个稳定的化合性余氯值d1，并作好记录；
（2）进一步适当减少加氯量，待余氯值稳定后检测到另一个化合性余氯值d2，并比较上述两次的检测结果。

（3）若d1> d2，则加氯点在曲线的AB段，此时只要微调加氯量，将余氯控制在预定值即可。

如果此时无论怎样调节加氯量都无法使化合余氯值达到预定值，则是水中胺氮含量过低所至，此时不宜采用化合余氯消毒。

（4）若d1< d2，加氯点在曲线的BC段，则需进一步减少加氯量，直到d1> d2，使加氯点落在曲线的AB段，再按步骤（2）将余氯控制在预定值。

在上述游离氯转换为化合氯的加氯过程中，应注意三点：
（1）转换过程中可能出现既检测不到游离氯又检测不到化合氯的现象，使人误认为加氯量太小产生脱氯。

其实此时加氯点正好落在曲线的底部的折点C附近，应大胆地进一步减小加氯量，使加氯点前移到曲线的AB或BC 段后，就可以产生并检测到我们所需要的化合余氯。

（2）在曲线的AB或BC 段加化合氯消毒时，只要水中胺氮足够高，一般检测不到游离氯。

（3）如采用自动加氯，应先将加氯设备切换到手动状态后，再进行上述转换。

等到转换完成且加氯稳定后，余氯分析仪一般检测不到化合余氯，此时只需调整余氯分析仪的量程（一般是余氯分析仪内线路板上的波段开关），就可以检测到化合余氯值，进一步将其校准后，便可投入自动加氯。

切换到化合加氯消毒以后，随着源水中胺氮的减少，制水人员会发现检测水中余氯时，逐渐地检测到游离性余氯的存在，并且游离性余氯值越来越大，化合余氯值越来越小，甚至无法将化合氯控制到目标值，这时应该考虑重新调整加氯点至曲线CD段，改加游离氯消毒。

在此过程中水中胺氮的含量是一个重要的参考指标，一旦胺氮的含量不能满足式⑥的条件时（实践中通常是胺氮的含量低于0.35mg/L时），就应考虑切换到加游离氯消毒。

由于化合氯比游离氯的消毒能力低，消毒所需时间长，在实际应用中，为达到理想的消毒效果，通常要把化合余氯指标定得比游离氯指标高些，例如我公司的游离余氯指标为0.5—0.8mg/L，化合余氯指标为0.8—1.2mg/L。

同时化合余氯消毒效果还受水温的影响，水温低消毒效果就减弱，因此在冬季应将化合余氯控制的高些。

前面已经提到化合氯比游离氯的消毒能力低些，在采用化合氯消毒时可能造成细菌指标超标，因此在采用化合氯消毒时需加强对出厂水和管网水细菌指标的检测。

作者：黄翔2005.5。