出厂水余氯下降的原因分析及解决方法

　　一、 现象
　　茂名市自来水公司河东水厂位于茂名市北郊，其原水取自高州水库，一般情况下原水水质都能达到Ⅱ类标准以上。但是，2002年7月17日16时左右河东水厂在生产过程中发现滤后水、出厂水的余氯出现持续下降。到18时为此，出厂水余氯已从正常的0.36mg/L下降到了0.09mg/L。后加氯投加量增大一倍，但仍不见奏效。为查明原因我进行了一系列研究试验，并找出了解决问题的方法。
　　二、 问题分析
　　众所周知，氯是一种强氧化剂，溶于水中生成次氯酸。次氯酸是一种弱酸，能与其反应的必然是碱性物质或是具有还原性的物质，而pH值就是反映原水的酸碱度指标，NH4+、COD、TOC、BOD等则是反映这类还原性物质的还原性指标。若pH值过高会消耗大量的氯；当水中存在还原性物质（大部分是有机物）时，投加在水中的氯便会与这些还原性物质发生氧化还原反应，同样也消耗大量氯并可能产生对人体有害的副产物。下面具体分析氯在水中的化学行为：
　　 液氯加入水中后，在几秒钟内迅速水解，反应方程式如下：
　　Cl2+h2o<=>HClO+h++cl－ ………………… （1）
　　产生的游离余氯为：
　　游离余氯=Cl2+HClO+Cl－ ………………… （2）
　　从上反应式（1）可知，当pH值较低时，有利于反应向左移动，一定数量的液氯加入水中后，所产生的游离余氯较大；当pH值较高时，有利于反应向右移动，部分氯转化成了氯离子，大大降低了水中的游离余氯。
　　 当水中存在较大量的氨氮时，或水中氨氮增加时，也会大大降低水中的游离余氯。因为存在下述反应：
　　NH3+HClO<=>NH2Cl+H2O ………………… （3）
　　2NH2Cl+HClO<=>N2↑+3HCl+H2O ………………… （4）
　　如果原水中存在大量的氨氮的话，那么从反应式（3）、（4）中可以看出，氨氮与次氯酸反应，消耗了游离余氯中的次氯酸（HClO）成份，亦即降低了水中的游离余氯含量。为了提高出厂水的游离余氯，后加氯投加量从3kg/h加大到7kg/h，出厂水余氯基本被维持在合格水平线上（出厂余氯合格的下限是0.3mg/L）。为了节约生产成本，这个方法并不可取。
　　三、 实验
　　根据以上分析并查阅当天的原水及出厂水水质分析化验报告，并没有发现其它检测项目有异常。在这种情况下我们唯有考虑过程水。经查实，我厂当天下午调试新建的二期反应池、平流沉淀池及滤池，池中存放着上次调试停留下的约一个月的水，此水并没有放掉只是加了一些前加氯即进行第二次调试。我们怀凝可能是此水导致余氯下降。为此，我们制定了详细实验计划，从7月18日开始对停留在二期4号滤池中的水的pH值、氨氮、COD、总碱度和硬度进行监测（为了监测方便，我们停止二期4号滤池运行）。对4号滤池的监测结果如下表一所示。
　　 从表一可看出停留在滤池中的水的COD、总碱度和总硬度虽从数值上有上升的趋势，但其数值都在正常范围，与7月18日原水数据相差不大，而pH值和氨氮含量上升的幅度已超过正常范围。为了突出这种变化，我们把pH值和氨氮含量的变化制成了趋势图。

日期	07月18日	07月23日	07月30日	08月02日	08月13日	07月15日原水
pH值	7.5	7.8	8.1	8.4	8.5	7.06
氨氮	<0.02	0.06	0.11	0.18	0.29	<0.02
COD	1.8	1.8	1.9	1.9	2.0	1.8
总碱度	27	27	29	30	31	25
总硬度	19	20	22	23	26	19
注：氨氮、COD、总碱度和总硬度的单位为mg/L

　　四、结论
　　从pH值趋势图看出，pH值在停留前段时间上升很快而后段时间则较慢，在没有加入任何物质的前提下，我们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碱性物质，提高了水的pH值所致。另外，水池中沉淀下来的矾花在酷暑的夏天很易腐化并放出大量的氨氮，且水在敞开式水池中长时间放置，会吸收空气中的各类水溶性气体，如氨气，使水中的氨氮含量升高。
　　以上这些因素使得河东水厂的滤后水余氯、出厂水余氯一度下降。为了防患于未然，我们决定采取以下措施：
　　1、二期滤池调试前后以及启用前，需要对其进行反冲洗，并把反应池、沉淀池中沉淀的矾花彻底排清。
　　2、在调试过程中把间歇性前加氯改成连续性投加，投加量控制在6kg/h～8kg/h之间，后加氯量控制在6kg/h～7kg/h之间。
　　在后来对二期反应池、沉淀池和滤池的调试及正式启用中再没有发现类似滤后水、出厂水余氯突降的现象发生。事实证明，这些措施是有效的。