原水氨氮含量对氯投加量的影响研究

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摘 要：通过对某水厂一段时期内原水氨氮含量及氯投加量进行调查研究，进一步讨论了原水氨氮含量对氯投加量的影响，并从工艺流程和氯的投加方式两方面对引起变化的原因进行了分析。

关键词：原水氨氮 氯投加量 影响 原因

中图分类号：TU991.2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）12（b）-0096-01

1 原水氨氮含量对氯投加量的影响

某水厂的正常处理水量为30×105t/d。运行情况良好，出水水质符合我国《地表水环境质量标准》中的有关规定。但是，最近一段时间，该水厂的氯耗量发生了巨大的变化，其中5月份水厂要保持余氯在正常水平所消耗的氯量急剧升高。由于该水厂的原水氨氮含量一直较为稳定，且氨氮含量较低，而近期水厂的原水氨氮含量有所升高，因此，考虑原水氨氮含量的变化是影响氯投加量的主要原因，为了证实这一猜想，我们该水厂进行了取样调查实验和实验室试验，希望能够搞清氯投加量升高的原因。

1.1 水厂采样研究调查

1.1.1 调查方法

对水厂六月份的原水氨氮量、氯投加量和出水余氯量进行分析调查，共取9个时间点作为调查点。

其中，氨氮采用国标纳氏试剂分光光度法进行测定。具体的测试方法为如下。

测试原理：以游离态氨氮与纳氏试剂反应生成淡红棕色络合物，该络合物的吸光度与氨氮含量成正比，于波长420 nm处测量吸光度。

纳氏试剂：纳氏试剂的配置要严格按照步骤进行，尤其注意顺序和冷却。若冷却时间不够长，可以放置过夜后再混合。因为冷却不到室温，可能引起纳氏试剂不稳定，显色不明显。

仪器设备：分光光度计；氨氮蒸馏装置。

样品测定如下所示。

首先去除样品余氯：加入适量的硫代硫酸钠溶液去除。1 mL硫代硫酸钠溶液课可去除0.25 mg余氯。去除效果可以用淀粉-碘化钾试纸检验。

样品絮凝沉淀：加入硫酸锌和氢氧化钠溶液调节pH到10.5，沉淀后，取上清液进行分析。

样品蒸馏：50 mL硼酸溶液移入接收瓶内，取250 mL样品，移入烧瓶中，加几滴溴百里酚蓝指示剂，并用氢氧化钠溶液或盐酸溶液调整pH至6.0～7.4，加入0.25 g轻质氧化镁及玻璃珠，加热蒸馏。

样品分析：标准曲线和样品测定。

水中的余氯测定采用1.2 3，3'，5，5'—四甲基联苯胺比色法测定，具体步骤不再详述。

1.1.2 结果讨论

从调查结果我们可以看出，六月份的原水氨氮含量变化明显，大大增加了氯的消耗量；从4号样品我们可以看出，原水的氨氮含量达到了最高值0.24 mg/L，此时的投氯量高达4.2 mg/L，尽管投氯量如此之高，出水的余氯含量仍然无法满足水质标准的要求，我们可以猜测原水氨氮含量升高确实能够增大氯的投加量。

1.2 实验室试验

1.2.1 测试方法

取氨氮含量不同的原水作为试验材料，加入次氯酸钠后反应0.5～1 h，反应完成后采用1.2 3，3'，5，5'—四甲基联苯胺比色法测样品余氯量。

试验仪器：分光光度；pH计；浊度仪

试验原理：次氯酸钠进入水中产生次氯酸，次氯酸和水中的氨氮、一氯胺和二氯胺发生反应，在中性条件下，一氯胺和二氯胺等量存在于水中。

1.2.2 结果讨论

通过对不同氨氮含量的样品进行加氯处理，并测定其余氯含量，我们可以得到不同氨氮含量下的折点加氯曲线，由实验数据我们可以看出，当水中氨氮含量为0.58 mg/L时，折点加氯所需的氯量几乎是氨氮含量的十倍之多，随着氨氮含量的逐渐减少，当氨氮含量为0.33 mg/L和0.40 mg/L时，采用折点加氯法的氯投加量明显降低，因此，我们可以得知，当原水中的氨氮含量较高时，采用折点加氯法会大大地增加氯的投加量，同时，还会存在副产物产生毒害作用潜在危险，不符合经济原则。

通过水厂的调查研究和实验室试验我们可以得出，水厂氯投加量增加的主要原因是原水的氨氮含量增加，也就是说原水氨氮含量较高时氯耗高的主要因素。

2 原水氨氮含量高引起氯耗高的原因

当原水氨氮含量较高时，滤前水的氯消耗量升高。这是由于该水厂的生产工艺采用氯化与混凝阶段同时进行，在这一阶段，原水总的氨氮与其他物质一同与氯发生反应，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两种方式。同时，该水厂的进水方式并非连续式，采用了间断式进水的方式，这导致原水在沉淀池内的停留时间相对延长，在沉淀池容易滋生大量的微生物，这些微生物也会消耗大量的氯。

另外，本厂采用的V型滤池也是造成氯的消耗量升高的一个间接性重要因素。V型滤池通过影响水中氨氮含量来影响氯的消耗量。其原因是：V型滤池的反冲洗方式采用的是气水反冲洗，这种冲洗方式对滤料的表面清洁能力强，因此滤池滤料的反冲洗效果好，滤料洁净，这对于滤池的运行是有好处的；但是，滤料过于清洁导致微生物难以在滤料上附着生长，滤池对氨氮的去除效率低，导致过滤后的水仍然具有较高的氨氮含量，当水进入澄清池后，水中的氨氮会进一步消耗氯，从而造成氯消耗量的增加（如表1）。

2.1 加氯方式的选择影响氯的消耗量

该水厂采用的氯投加方式为折点加氯法，从实验我们可以看出，当加氯量少时，即开始段几乎没有余氯；随着加氯量的逐渐增加，余氯量逐渐升高，在一点达到最高值，此时，后面一段的余氯主要为化合态的余氯；氯的投加量继续升高时，水中的余氯会与原水中的氨氮发生反应，从而使得余氯量降低；继续投加氯时，水中的氨氮被消耗完毕，此时，水中的余氯含量达到了最低值；继续加氯，水中没有能够与氯反应的物质，最后开始出现游离态的余氯。该方法就是所谓的折点加氯法。

只有当投加的氯将水中的氨氮消耗完全时，继续投加氯才有可能提高水中余氯含量，产生游离态余氯，使得出水水质符合国家要求。可想而知，这种加氯方式的经济成本很高，大大增加了氯的使用量。因此，当原水的氨氮浓度较高时，折点加氯法不再使用，水厂可以考虑采用其他消毒方法来对水体进行消毒，从而降低成本和有毒副产物的含量。

3 结语

原水水质氨氮含量升高时生产中经常遇到的情况，为了保证出水质量，水厂在日常的运行过程汇总应当做好余氯的检测工作。除了规范统一余氯的测定方法，淘汰传统的测试方法外，水厂应当对原水水质进行在线的定时检测，根据进水水质变化采用合适的加氯方案，确保出水水质满足水质标准的要求。

参考文献

[1] 严煦世，范瑾初.给水工程[M].4版.北京：中国建筑工业出版社，1999.

[2] 秦钰慧.饮用水卫生与处理技术[M].北京：化学工业出版社，2002.