市政污水处理厂必备技能--折点加氯法

市政污水处理厂必备技能--折点加氯法

通常在市政污水运行过程中，整个污水处理系统均能正常运行。技术人员只需进行日常常规操作即可。但是在出现异常问题时，需要技术人员能有处理异常状况的应急能力。

一、次氯酸钠作用

1、尾水消毒

原理：次氯酸钠溶于水生成次氯酸，次氯酸具有强氧化性，能够破坏微生物的细胞膜、酶系统和核酸，使其失去活性。

2、脱色、除味

脱色：氧化分解水中产生色度的发色基团，使发色基团断裂失去显色能力；

除味：氧化分解水中的硫化物、氨氮、挥发性有机物等异味源，同时杀灭产生异味的微生物，从源头消除污水臭味。

3、氧化分解污染物

利用次氯酸的氧化性，去除污水中难以生物降解的还原性污染物、部分有机污染物及无机污染物。

4、氨氮去除（折点加氯法，应急专用）

利用次氯酸的强氧化性，与水中的氨氮先后发生氯胺生成和折点反应，最终将氨氮氧化分解成氮气和氯化物，实现氨氮的去除。

二、折点加氯法

1、定义

折点加氯法是将次氯酸钠通入水中，以氧化水中的氨氮为氮气。在加氯过程中，氯首先与水中的还原性物质反应，形成氯胺，随着氯的继续投加，氯胺会被进一步氧化，最终达到一个“折点”。在这个折点，水中游离氯的含量最低，而氨的浓度降为零。超过这个折点后，游离氯的含量会增加，从而提高消毒效果。

2、应用场景

1）低温工况应急：冬季水温＜15℃时，生化系统硝化菌活性大幅衰减，出水氨氮易超标，在生物处理后增设折点加氯工艺，可快速将氨氮降至排放标准。

2）冲击负荷应急：当污水厂进水氨氮浓度突增，有毒有害物质冲击导致生物系统崩溃时，使用折点加氯工艺可临时保障出水达标，避免超标排放。

3）检修过渡期应急：生化池停产检修、污泥驯化期间，折点加氯可作为临时处理手段，维持污水厂正常运行。

3、原理

折点加氯法的本质是次氯酸与氨氮发生氧化还原反应，需经过三级反应：

1）第一阶段：氯胺生成阶段（少量投氯，结合性余氯上升）

次氯酸与氨氮发生络合反应，生成一氯胺（主要产物）、二氯胺，其反应方程式为：

次氯酸钠水解：NaClO H₂O?NaOH HClO

氯胺生成：NH₃ HClO→NH₂Cl H₂O（一氯胺，主反应）

NH₂Cl HClO→NHCl₂ H₂O（二氯胺，次反应）

此时，水中结合性余氯随氯投加量增加而上升，氨氮浓度开始小幅下降，是折点反应的前置阶段。

2）第二阶段：折点反应阶段（足量加氯，氨氮彻底去除，余氯至最低点）

增加氯投加量，使水中的次氯酸过量，次氯酸会与氯胺继续反应，将氯胺中的氮元素氧化成氮气从水中逸出，同时生成氯化物，这一过程为折点反应，也是脱氮的核心反应。其反应方程式为：

2NH₂Cl HClO→N₂↑ HCl H₂O

此时，水中结合性余氯因被氧化而持续减少，且氨氮尚未完全分解前，不会生成游离性余氯，余氯浓度虽反应进行降至最低点，这个余氯最低点即为折点；折点对应的投加量，是氨氮被彻底去除的临界投加量。

3）第三阶段：游离性余氯生成阶段（超量投氯，游离性余氯线性上升）

折点后，水中已无氨氮可与氯反应，水中头理性余氯将会以次氯酸、次氯酸根的形式存在于水中。

此时水中的游离性余氯随氯投加量增加呈线性上升。从而实现尾水的消毒。

4、加氯量与余氯的关系曲线

 

1）当水中无细菌、有机物和还原性物质等，需氧量为零，加氯量等于余氯量，如图中所示的虚线L1。

2）当水中含有细菌、有机物和还原性物质，但主要不是游离氨时，需氧量OA满足后就会出现余氯，如图所示虚线L2。

3）当水中的有机物主要是氨和氮化合物，情况如下：

阶段	曲线段	加氯量	余氯状态	反应机理
1	OA段	加氯量≤b	0	氯氧化有机物、还原性物质
2	AH段	b＜加氯量≤H	化合性余氯上升，主要为氯胺	NH3 HClO→NH2Cl H2O
3	HB段	H＜加氯量≤B	化合性余氯下降	2NH2Cl HClO→N2↑ HCl H2O
4	BC段	B＜加氯量	开始出现自由行余氯	无耗氯杂质

5、氨氮含量、加氯量、加氯点的关系

 

假设水中杂质的耗氧量为b（mg/l），即曲线OA段的耗氧量为b（mg/l），水中余氯控制目标值为a（mg/l）。

1）如水中含无氨氮，采用游离加氯法。当加氯点为Y时（如图所示），所需加氯量y=b 1.35a（mg/l）。

2）当水中氨氮浓度为c（mg/L）时，采用折点加氯法，加氯量情况如下：

阶段	加氯点位置	加氯量公式	说明
1	AH段(Y1)	Y1=b 1.38a	c≥0.33a，化合性余氯，加氯量最低
2	HB段(Y2)	Y2=b 4.18c 1.034*(3.03c-a)	氯胺氧化成氮气，加氯量中等
3	BC段(Y3)	Y3=b 7.31c 1.25a	自由行余氯，加氯量最高

如果水中含有氨氮，就采用折点加氯，从余氯-加氯量曲线可知，对应同一个余氯值，可能存在三个不同的加氯点，这三个加氯点分别对应的加氯量有很大差别。 通常Y3点的加氯量可达到Y1点加氯量的2～3倍，为减少加氯量，折点加氯时的加氯点应选择在加氯量-余氯曲线的AH段，此时的余氯是化合氯。

6、折点加氯常见问题：

 

7、折点加氯法原理核心总结：

反应本质：次氯酸对氨氮的分级氧化，核心是折点阶段将氨氮氧化为氮气，实现脱氮。

折点意义：氨氮完全去除的临界投氯点，是污水厂实操中判断氨氮是否除尽的重要依据。

药剂核心：次氯酸是唯一的氧化和消毒主体，因此需严格控制反应在6.6~7.5；

投氯逻辑：氯投加量由少到多，水中余氯呈现“0→结合性余氯上升→折点（余氯）→游离性余氯上升”的变化规律。

理论氯氨投加比：去除1mg/L的氨氮，理论上需投加7.6mg/L的液氯，或10.8mg/L的有效氯（次氯酸钠）。

 

了解折点加氯法，掌握折点加氯法，合理利用折点加氯法是污水厂运行必备提升技能之一。是污水厂应急处置过程中必不可少的一项技能。