出廠水余氯下降的原因分析及解決方法

茂名市自來水公司 何亞智

一、 現象

　　茂名市自來水公司河東水廠位于茂名市北郊，其原水取自高州水庫，一般情況下原水水質都能達到Ⅱ類標準以上。但是，2002年7月17日16時左右河東水廠在生產過程中發現濾后水、出廠水的余氯出現持續下降。到18時為此，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。為查明原因我進行了一系列研究試驗，并找出了解決問題的方法。

二、 問題分析

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

　　Cl₂+h₂o<=>HClO+h⁺+cl^－ ………………… （1）

　　產生的游離余氯為：

　　游離余氯=Cl₂+HClO+Cl^－ ………………… （2）

　　從上反應式（1）可知，當pH值較低時，有利于反應向左移動，一定數量的液氯加入水中后，所產生的游離余氯較大；當pH值較高時，有利于反應向右移動，部分氯轉化成了氯離子，大大降低了水中的游離余氯。
　　 當水中存在較大量的氨氮時，或水中氨氮增加時，也會大大降低水中的游離余氯。因為存在下述反應：

　　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，那么從反應式（3）、（4）中可以看出，氨氮與次氯酸反應，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）。為了節約生產成本，這個方法并不可取。

三、 實驗

　　根據以上分析并查閱當天的原水及出廠水水質分析化驗報告，并沒有發現其它檢測項目有異常。在這種情況下我們唯有考慮過程水。經查實，我廠當天下午調試新建的二期反應池、平流沉淀池及濾池，池中存放著上次調試停留下的約一個月的水，此水并沒有放掉只是加了一些前加氯即進行第二次調試。我們懷凝可能是此水導致余氯下降。為此，我們制定了詳細實驗計劃，從7月18日開始對停留在二期4號濾池中的水的pH值、氨氮、COD、總堿度和硬度進行監測（為了監測方便，我們停止二期4號濾池運行）。對4號濾池的監測結果如下表一所示。
　　 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值上有上升的趨勢，但其數值都在正常范圍，與7月18日原水數據相差不大，而pH值和氨氮含量上升的幅度已超過正常范圍。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圖。

表一：

四、結論

　　從pH值趨勢圖看出，pH值在停留前段時間上升很快而后段時間則較慢，在沒有加入任何物質的前提下，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，提高了水的pH值所致。另外，水池中沉淀下來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時間放置，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。
　　以上這些因素使得河東水廠的濾后水余氯、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、二期濾池調試前后以及啟用前，需要對其進行反沖洗，并把反應池、沉淀池中沉淀的礬花徹底排清。
　　2、在調試過程中把間歇性前加氯改成連續性投加，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。
　　在后來對二期反應池、沉淀池和濾池的調試及正式啟用中再沒有發現類似濾后水、出廠水余氯突降的現象發生。事實證明，這些措施是有效的。