摸索水中胺氮含量与加氯量的关系


    摸索水中胺氮含量与加氯量的关系 一、 氨氮对加氯量的影响 当氯加入到含有一定量的氨氮的原水中时,会产生如下反应: Cl2+ H2O﹤=﹥HOCl + HCl (1) NH3+ HOCl﹤=﹥NH2Cl+ H2O (2) NH2Cl+ HOCl﹤=﹥NHCl2+ H2O (3) NHCl2+ HOCl﹤=﹥NCl3 + H2O (4) 从上述反应可见:次氯酸、一氯胺、二氯胺、三氯胺都存在,他们在平衡状态下比例决定于氯、氨的相对浓度、PH值和温度。从消毒效果而言,水中有氯胺时,仍然可以理解为依靠次氯酸起消毒作用。从式(2)到(4)可见,只有当水中的HOCl因消毒而消耗后,反应才向左进行,继续产生行消毒所需的HOCl。因此当水中存在氯胺时,消毒作用比较缓慢,需要较长的接触时间。 在确定含有的水的加氯量时,情况要比前几种因素复杂的多。当起始的需氯量OA满足以后(如下图所示),加氯量增加,余氯量也增加(曲线AH段),但增长比较缓慢。超过H点加氯量后,虽然加氯量增加,余氯量反而下降(如HB段),H点则称为峰点。此后,随着加氯量的增加,余氯量又开始上升(如BC段),B点称为折点。 在下图中,曲线AHBC可分四区,说明如下: 在第一区即OA段,表示水中杂质把氯消耗光,余氯量为零,这时消毒效果不可靠。 在第二区即AH段,加氯后,氯与氨发生反应,有余氯存在,所以有一定消毒效果,但余氯为化合性氯,其主要成分时一氯胺。在这一阶段水中有一定量的余氯值,也能起到消毒杀菌的效果,但此时对水中氨氮的含量有一定的要求,若氨氮含量不稳定或不再要求值范围内则起不到消毒的作用。具体原因请见下文。 在第三区,即HB段,仍然产生化合性余氯,即氯量继续增加,开始下列化学反应: 2NH2Cl+HOCl→N2↑+3HCl+H2O (5) 反应结果使氯胺被氧化成一些不起消毒作用的化合物,余氯反而减少,最后达到这点B。 继续加氯超过折点B以后,进入第四区,即曲线BC段。此后已经没有消耗氯的杂质了,出现自由性余氯。该区消毒效果最好。 一、 源水氨氮的含量对加氯量影响计算 在水的加氯处理中,加氯量和余氯的关系如下图所示。 图—1 水中含有b(mg/L)的氨氮、加氯后水中含有d(mg/L)余氯,采用折点加氯法时: 1、 如上图所示,当加氯点被控制在AB段的Q1点时: NH3+CL2NH2CL+HCL 17 71 51.5 Z x1 d x1=71d/51.5≈1.38d(mg/L)……(a) yQ1=a+x1≈a+1.38d(mg/L) ……(b) z=17d/51.5≈0.33d (mg/L)……(c) 即此时所需加氯量yQ1为:a+1.38d (mg/L)。由(C)式可知,为保证加氯点能被控制在AB段的Q1点,水中氨氮的含量必须满足条件:b≧0.33d(mg/L)……(d) 2、如上图所示,当加氯点被控制在BC段的Q2点时: 在AB段氨与氯气反应,水中的氨全部被消耗掉: NH3+CL2NH2CL+HCL 17 71 51.5 b x2 z1 x2=71b/17≈4.18b(mg/L)……(e) z1=51.5d/17≈3.03b (mg/L) ……(f) 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-d (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)  ……(g) yQ2 =a+x2+X3≈a+4.18b+1.034*(3.03b-d) (mg/L)……(h)即加氯点被控制在BC段的Q2点时,加氯量为: yQ2 ≈a+4.18b+1.034*(3.03b-d) (mg/L)……(i) 3、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=71b/17≈4.18b(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=71d/51.5≈1.38d (mg/L) 加氯点被控制在CD段的Q3点的总耗氯量为: yQ3=a+x2+x4+x≈a+4.18b+3.13b+1.38d≈a+7.31b+1.38d (mg/L)……(j) 4、如上图所示,OA段的加氯量为氧化某些有机物(非游离氨和含氮化合物)和杀灭细菌所需要的氯量,即上式中的a。 由以上可知,yQ1<yQ2<yQ3三者的加氯量相差很大,但三者的在水中所形成的余氯值是相同的。所以从实际生产的角度考虑,加氯量越小越好,我们可以选择yQ1作为加氯量,但前提是水中氨氮含量必须满足(d)式中的要求。yQ3在三者之中加氯量最大、消毒成本最高,但它对水质没有什么要求,而且消毒效果比较稳定。 本文档由香当网(https://www.xiangdang.net)用户上传

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