出廠水余氯下降的原因分析及解決方法

茂名市自來(lái)水公司 何亞智

一、 現(xiàn)象

　　茂名市自來(lái)水公司河?xùn)|水廠位于茂名市北郊，其原水取自高州水庫(kù)，一般情況下原水水質(zhì)都能達(dá)到Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)以上。但是，2002年7月17日16時(shí)左右河?xùn)|水廠在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)濾后水、出廠水的余氯出現(xiàn)持續(xù)下降。到18時(shí)為此，出廠水余氯已從正常的0.36mg/L下降到了0.09mg/L。后加氯投加量增大一倍，但仍不見奏效。為查明原因我進(jìn)行了一系列研究試驗(yàn)，并找出了解決問(wèn)題的方法。

二、 問(wèn)題分析

　　眾所周知，氯是一種強(qiáng)氧化劑，溶于水中生成次氯酸。次氯酸是一種弱酸，能與其反應(yīng)的必然是堿性物質(zhì)或是具有還原性的物質(zhì)，而pH值就是反映原水的酸堿度指標(biāo)，NH₄⁺、COD、TOC、BOD等則是反映這類還原性物質(zhì)的還原性指標(biāo)。若pH值過(guò)高會(huì)消耗大量的氯；當(dāng)水中存在還原性物質(zhì)（大部分是有機(jī)物）時(shí)，投加在水中的氯便會(huì)與這些還原性物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，同樣也消耗大量氯并可能產(chǎn)生對(duì)人體有害的副產(chǎn)物。下面具體分析氯在水中的化學(xué)行為：
　　 液氯加入水中后，在幾秒鐘內(nèi)迅速水解，反應(yīng)方程式如下：

　　Cl₂+h₂o<=>HClO+h⁺+cl^－ ………………… （1）

　　產(chǎn)生的游離余氯為：

　　游離余氯=Cl₂+HClO+Cl^－ ………………… （2）

　　從上反應(yīng)式（1）可知，當(dāng)pH值較低時(shí)，有利于反應(yīng)向左移動(dòng)，一定數(shù)量的液氯加入水中后，所產(chǎn)生的游離余氯較大；當(dāng)pH值較高時(shí)，有利于反應(yīng)向右移動(dòng)，部分氯轉(zhuǎn)化成了氯離子，大大降低了水中的游離余氯。
　　 當(dāng)水中存在較大量的氨氮時(shí)，或水中氨氮增加時(shí)，也會(huì)大大降低水中的游離余氯。因?yàn)榇嬖谙率龇磻?yīng)：

　　NH₃+HClO<=>NH₂Cl+H₂O ………………… （3）

　　2NH₂Cl+HClO<=>N₂↑+3HCl+H₂O ………………… （4）

　　如果原水中存在大量的氨氮的話，那么從反應(yīng)式（3）、（4）中可以看出，氨氮與次氯酸反應(yīng)，消耗了游離余氯中的次氯酸（HClO）成份，亦即降低了水中的游離余氯含量。為了提高出廠水的游離余氯，后加氯投加量從3kg/h加大到7kg/h，出廠水余氯基本被維持在合格水平線上（出廠余氯合格的下限是0.3mg/L）。為了節(jié)約生產(chǎn)成本，這個(gè)方法并不可取。

三、 實(shí)驗(yàn)

　　根據(jù)以上分析并查閱當(dāng)天的原水及出廠水水質(zhì)分析化驗(yàn)報(bào)告，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)其它檢測(cè)項(xiàng)目有異常。在這種情況下我們唯有考慮過(guò)程水。經(jīng)查實(shí)，我廠當(dāng)天下午調(diào)試新建的二期反應(yīng)池、平流沉淀池及濾池，池中存放著上次調(diào)試停留下的約一個(gè)月的水，此水并沒(méi)有放掉只是加了一些前加氯即進(jìn)行第二次調(diào)試。我們懷凝可能是此水導(dǎo)致余氯下降。為此，我們制定了詳細(xì)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，從7月18日開始對(duì)停留在二期4號(hào)濾池中的水的pH值、氨氮、COD、總堿度和硬度進(jìn)行監(jiān)測(cè)（為了監(jiān)測(cè)方便，我們停止二期4號(hào)濾池運(yùn)行）。對(duì)4號(hào)濾池的監(jiān)測(cè)結(jié)果如下表一所示。
　　 從表一可看出停留在濾池中的水的COD、總堿度和總硬度雖從數(shù)值上有上升的趨勢(shì)，但其數(shù)值都在正常范圍，與7月18日原水?dāng)?shù)據(jù)相差不大，而pH值和氨氮含量上升的幅度已超過(guò)正常范圍。為了突出這種變化，我們把pH值和氨氮含量的變化制成了趨勢(shì)圖。

表一：

四、結(jié)論

　　從pH值趨勢(shì)圖看出，pH值在停留前段時(shí)間上升很快而后段時(shí)間則較慢，在沒(méi)有加入任何物質(zhì)的前提下，我們很容易想到是新建成的二期各池池壁浸泡在水中浸出一定量的堿性物質(zhì)，提高了水的pH值所致。另外，水池中沉淀下來(lái)的礬花在酷暑的夏天很易腐化并放出大量的氨氮，且水在敞開式水池中長(zhǎng)時(shí)間放置，會(huì)吸收空氣中的各類水溶性氣體，如氨氣，使水中的氨氮含量升高。
　　以上這些因素使得河?xùn)|水廠的濾后水余氯、出廠水余氯一度下降。為了防患于未然，我們決定采取以下措施：
　　1、二期濾池調(diào)試前后以及啟用前，需要對(duì)其進(jìn)行反沖洗，并把反應(yīng)池、沉淀池中沉淀的礬花徹底排清。
　　2、在調(diào)試過(guò)程中把間歇性前加氯改成連續(xù)性投加，投加量控制在6kg/h～8kg/h之間，后加氯量控制在6kg/h～7kg/h之間。
　　在后來(lái)對(duì)二期反應(yīng)池、沉淀池和濾池的調(diào)試及正式啟用中再?zèng)]有發(fā)現(xiàn)類似濾后水、出廠水余氯突降的現(xiàn)象發(fā)生。事實(shí)證明，這些措施是有效的。