關(guān)鍵詞：供水廠 PH值 有機(jī)物 氨氮 氯耗

1.現(xiàn)狀情況

惠州市自來水總公司下屬三間水廠（日供水70萬m3）均采用液氯消毒，原水取自珠江三大水系之一的東江。經(jīng)多年監(jiān)測，東江原水基本能達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838—2002）Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)以上，符合國家對飲用水水源水質(zhì)的要求，水廠運(yùn)行穩(wěn)定，出廠水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，但近年來，三間水廠的氯耗呈逐年增高趨勢，具體數(shù)據(jù)如下：

特別是每年的3—10月份，水廠耗氯量增加明顯，為探明原因，對水質(zhì)進(jìn)行密切監(jiān)測，對相應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行探討。

2.水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)比較與分析

2006年10月惠州市東江水利樞紐工程正式蓄水發(fā)電，至2007年12月全部竣工投產(chǎn)時(shí)，東江惠州河段的水位常年保持在9m以上，在東江形成寬560m，長40km，水面面積約28k㎡，水體容積1.16億m3的人工湖，這使惠州市區(qū)供水系統(tǒng)由無壩取水變?yōu)橛袎稳∷纬伤畮煨运?，提高了城市供水的保證率。但河流流速顯著減緩，水體自凈能力減弱，各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)均有所變化。

2.1 PH值對氯耗的影響

¹氯消毒作用的機(jī)理，一般認(rèn)為主要是通過次氯酸HOCL起作用。HOCL為很小的中性分子，只有它才能擴(kuò)散到帶負(fù)電的細(xì)菌表面，并通過細(xì)菌的細(xì)胞壁穿透到細(xì)菌內(nèi)部。同時(shí)，由于它是一種強(qiáng)氧化劑，容易損壞細(xì)菌的細(xì)胞膜，使內(nèi)部的蛋白質(zhì)、RNA、DNA等物質(zhì)釋出，并影響多種酶系統(tǒng)，從而使細(xì)菌死亡。

氯氣溶解在水中迅速水解生成次氯酸：

CL?+H?O←→H﹢+CL﹣+HOCL

次氯酸是一種弱電解質(zhì)，在水中存在電離平衡：

HOCL←→ClO﹣+ H﹢

當(dāng)PH值較低時(shí)，有利于反應(yīng)向左移動；當(dāng)PH值較高時(shí)，有利于反應(yīng)向右移動。不同PH值時(shí)，水中HOCL和ClO-所占的比例是不同的，當(dāng)PH值<6時(shí)（20℃），HOCL接近100%；當(dāng)PH=7.5時(shí)（20℃），HOCL和ClO-大致相等；當(dāng)PH>9時(shí)（20℃），ClO-接近100%。因此為提高消毒效果，減少加氯量，控制水中PH值是很重要的，根據(jù)實(shí)際實(shí)驗(yàn)，在同樣的殺菌效果條件下，PH值越高，需氯量越大，氯耗越高。

²同一水源地由于自身有自凈和緩沖的能力，外界排入水源的強(qiáng)酸性或強(qiáng)堿性污水量相對較小，沒有沖破水源固有的緩沖能力，同時(shí)，隨著水源地采取有效的保護(hù)措施，因此，原水PH值基本穩(wěn)定。通過對原水近四年來PH值的監(jiān)測，其范圍均在7.09—7.56之間，波動較小，不是影響氯耗的主要原因。

2.2 有機(jī)物對氯耗的影響

²消毒時(shí)水中加氯量分為兩部分，即需氯量和余氯，需氯量是指用于殺死細(xì)菌、有機(jī)物和還原性物質(zhì)等消耗的部分。在理想情況下，即原水未受到污染，原水中不含有細(xì)菌、有機(jī)物等雜質(zhì)時(shí)，需氯量為零，加氯量等于余氯量，但實(shí)際生產(chǎn)中基本不存在，原水中的有機(jī)物等還原性物質(zhì)將會消耗掉氯，只有投加量大于需氯量，才會產(chǎn)生游離性余氯。

根據(jù)近年來原水有機(jī)物的監(jiān)測值，原水中有機(jī)物含量較低、波動較小，對氯耗影響不大。

2.3 氨氮對氯耗的影響

比較2007年—2010年原水與出廠水水質(zhì)監(jiān)測的歷史數(shù)據(jù)，其中氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮等指標(biāo)見下表：

原水中氨氮有逐年增加趨勢，特別是每年3—10月氨氮大量增加，出廠水氨氮指標(biāo)略有降低，表明大部分氨氮在制水過程反應(yīng)轉(zhuǎn)化。

硝酸鹽氮原水和出廠水指標(biāo)呈增長趨勢，值得注意的是2008年以來部分月份出廠水硝酸鹽氮指標(biāo)大于原水指標(biāo)，表明在制水過程中新產(chǎn)生硝酸鹽氮。

從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看亞硝酸鹽氮的指標(biāo)基本平穩(wěn)。

因此，原水中氨氮的增加和制水過程中產(chǎn)生硝酸鹽氮的過程可能是導(dǎo)致氯氣消耗量增加的主要原因。

2.4 問題分析

通常情況下，氯氣與氨氮反應(yīng)，其反應(yīng)方程式如下：

①2NH?+3CL?=N?+6HCL

顯然，氨氮值越高，消耗的氯氣越多，氯氣的殺菌能力下降，因此常常把水體中的氨氮作為判斷水體污染程度的指標(biāo)之一。

當(dāng)存在硝酸菌和亞硝酸菌時(shí)，在氯化條件、適宜的溫度和PH值等環(huán)境下，亞硝酸菌將氨氮氧化成亞硝酸根，硝酸菌將亞硝酸根氧化為硝酸根，反應(yīng)方程式如下：

NH?+3CL?+2H?O=HNO?+6HCL

HNO?+CL?+H?O=HNO?+2HCL

總反應(yīng)方程式：②NH?+3H²O+4CL?=HNO?+8HCL

理論計(jì)算，反應(yīng)式①每1mg氨氮消耗7.61mg氯氣，反應(yīng)式②每1mg氨氮消耗20.29mg氯氣，氯氣的消耗量增加了2.67倍，由此可見，氨氮的增加和硝酸菌、亞硝酸菌的存在是導(dǎo)致耗氯量增加的主要原因。硝化細(xì)菌最適宜的生長溫度是25—30℃，當(dāng)溫度低于5℃時(shí)，硝化細(xì)菌的生活幾乎停止，每年3—10月氣溫上升，原水氨氮值增加，硝化細(xì)菌活動活躍，上述問題更加嚴(yán)重，因此每年的3—10月份水廠的耗氯量呈大幅增加的趨勢。

3.影響因素分析

對于惠州市自來水總公司各供水廠的取水水源東江來看，原水PH值年度及月度變化不大，有機(jī)物濃度含量不高，因此不是消耗氯的主要因素。氨氮是消耗氯的主要因素。各水廠生產(chǎn)均采用“預(yù)加氯+常規(guī)處理”的常規(guī)工藝，投氯與投加混凝劑（PAC）同時(shí)進(jìn)行，水中高濃度的氨氮與其他耗氯性物質(zhì)直接反應(yīng)消耗大量氯；反應(yīng)池、沉淀池、濾池、清水池等處理構(gòu)筑物內(nèi)附著大量微生物和其他耗氯性物質(zhì)消耗氯；水廠生產(chǎn)時(shí)對含有較高氨氮的原水加氯消毒時(shí)，總是在余氯量達(dá)不到要求時(shí)不斷加大投量，不自覺地采用了折點(diǎn)加氯法，增大了氯耗；同時(shí)由于硝化細(xì)菌的存在，使氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮又消耗大量氯，每年3—10月氨氮出現(xiàn)峰值，氣溫適宜微生物生長，所以該時(shí)段耗氯量大于其他月份。當(dāng)然，加氯量與溫度、濁度、時(shí)間關(guān)系有關(guān)，這些因素綜合影響著水廠的加氯量。

4.措施及對策

1、定期對水廠各構(gòu)筑物進(jìn)行清洗，加入適量次氯酸鈣（漂白粉）浸泡，殺死硝化細(xì)菌等微生物，抑制耗氯性物質(zhì)在各構(gòu)筑物內(nèi)生長繁殖，使得硝化過程不能完成，減小氯耗。特別是敞開式的反應(yīng)池、沉淀池中沉淀下來的污泥在炎熱的夏天易腐化并釋放出大量的氨氮，會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，因此要對反應(yīng)池、沉淀池等構(gòu)筑物中沉淀的底泥每天排泥、沖洗。

2、對前加氯和后加氯的比例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)調(diào)試，達(dá)到最好的效果和最少的氯耗；根據(jù)原水上水量、原水水質(zhì)、原水耗氯實(shí)驗(yàn)等對自動加氯設(shè)備參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，保證最優(yōu)的投氯量。

3、可考慮在靠近濾池前設(shè)置加氯點(diǎn)，這樣有利于濾池長期保持較強(qiáng)的殺菌能力，抑制細(xì)菌等微生物在濾池的生長繁衍，控制亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮的生成。

4、對于氨氮含量較高的原水，生產(chǎn)中在保證好管網(wǎng)末梢水達(dá)標(biāo)的前提下，對出廠水余氯建議以總氯控制代替游離氯控制，這樣能大幅降低氯耗，同時(shí)可以減少水中消毒副產(chǎn)物的生成。

5、原水氨氮較高一方面增大了氯耗，使出廠水余氯難以達(dá)標(biāo)；另一方面氯化消毒的負(fù)作用增強(qiáng)，危害人體健康。必要時(shí)可采用[3]吸附法、生物處理法、膜過濾法等對氨氮進(jìn)行去除。

參考文獻(xiàn)

[1]嚴(yán)熙世、范瑾初，給水工程（第四版），中國建筑工業(yè)出版社，1999.12。
　　[2]王權(quán)、鄭傳林、邵洪，給水處理中加氯量的影響因素，山東建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2000.3。
　　[3]付婉霞、聶正武、高杰、肖艷，飲用水氨氮的去除方法綜述，能源環(huán)境保護(hù)，2006.6。