前言

　　南洲水廠使用USF D3+在線余氯儀和ABB AX466 在線pH計(jì)，測量清水池進(jìn)水的余氯值和pH值。燒堿投加工程改造后，氯水和燒堿在清水池進(jìn)水管道中投加。在線余氯儀和在線pH計(jì)偶爾出現(xiàn)突變的現(xiàn)象，干擾運(yùn)行人員對凈水原材料投加量的判斷，本文就該問題作分析研究，淺談這一現(xiàn)象的原因。

　　突變現(xiàn)象

　　收集數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析

　　取數(shù)據(jù)較為穩(wěn)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，儀器讀數(shù)穩(wěn)定、偏差在可允許偏差范圍內(nèi)。投燒堿和投氯控制，均采用手動(dòng)控制投加。

　　取2018年7月23日，在線pH曲線和余氯曲線，如下圖1、圖2所示：

　　圖1，在線pH曲線

　　圖2，在線余氯曲線

　　分析：由圖1、圖2可知，圖1中紅、綠色線的變化方向都與圖2中的紅、綠色線變化方向相反;

　　根據(jù)曲線分析，可知余氯值與pH值呈反比例變化。

　　原因分析

　　影響氯消毒效果的主要因素

　　接觸時(shí)間：

　　當(dāng)水中的余氯量一定時(shí)，接觸時(shí)間長，消毒效果好，但不能過長，過長會(huì)造成余氯的損失。生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定水與氯的接觸時(shí)應(yīng)不少于30分鐘，采用氯胺消毒時(shí)，接觸時(shí)間不得少于2小時(shí);

　　投氯量：

　　同一原水和相同的接觸時(shí)間的條件下，投氯越大，消毒效果越好，但水中余氯不宜過大，余氯過大，不僅浪費(fèi)氯水，并且還會(huì)產(chǎn)生氯嗅，使用戶反感，同時(shí)對某些工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量有所影響;

　　水溫：

　　水溫對于游離余氯消毒效果無大影響，但對氯胺消毒來講，水溫高能加快殺菌速度;

　　渾濁度：

　　水的濁度低，消毒效果好。渾濁水中的雜質(zhì)要消耗一部分氯量，同時(shí)微生物又可以隱藏其間，因而降低了殺菌效果;

　　pH值：

　　消毒效果與水的pH值成反比pH值高，消毒效果差;

　　氨氮物質(zhì)：

　　水中的氨及氮的化合物對消毒效果影響較大，水中的亞硝酸鹽要消耗一定的氯量，游離氨與氯作用形成化合性余氯，降低和延緩了殺菌功能和速度;

　　分析

　　分析6點(diǎn)影響氯消毒效果的原因，“消毒效果與水的pH值成反比pH值高，消毒效果差”是引起儀表讀數(shù)突變的主要原因，下面作實(shí)驗(yàn)室沉降實(shí)驗(yàn)?zāi)M生產(chǎn)流程，在不同順序的投加方式所得出的數(shù)據(jù);

　　實(shí)驗(yàn)室沉降實(shí)驗(yàn)

　　沉降實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：

　　實(shí)驗(yàn)步驟：

　　藥劑配制，

　　稱15gNaOH固體融解于純水中，定容至1000ml;濃度為15mg/L;

　　吸取濃度為11.34%的氯水1ml，稀釋，并定容至100ml,濃度為1.12mg/L;

　　首先測量水樣中的余氯和pH值，并記錄;

　　水樣：pH值為7.30;

　　余氯值為0.15mg/L;

　　水溫為19.5℃

　　取1L水樣，向水樣中投加2.8mg/L氯水, 轉(zhuǎn)速為90轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌70分鐘后;投加NaOH溶液15mg/L,轉(zhuǎn)速為90轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌10分鐘后，測量水樣余氯和pH值，并觀察水樣變化;

　　二、數(shù)據(jù)分析：消毒效果與水的pH值成反比pH值高，消毒效果差的理論成立;

　　化學(xué)反應(yīng)

　　氯氣加入水中后，產(chǎn)生一系列化學(xué)變化：

　　(一氯胺)

　　(二氯胺)

　　(三氯胺)

　　存在形態(tài)

　　次氯酸HOCl，一氯胺NH2Cl、二氯胺NHCl2和三氯胺NCl3都存在，它們在平衡狀態(tài)下的含量比例決定于氯、氨的相對濃度、pH值和溫度。一般講，當(dāng)pH值大于9時(shí)，一氯胺占優(yōu)勢;當(dāng)pH值為7.0時(shí)，一氯胺和二氯胺同時(shí)存在，近似等量，當(dāng)pH值小于6.5時(shí)，主要是二氯胺;而三氯胺只有在pH值低于4.5時(shí)才存在;

　　結(jié)合實(shí)際分析

　　結(jié)合南洲水廠的清水池進(jìn)水pH通常控制在7.8左右，根據(jù)上述反應(yīng)式，水中一氯胺和二氯胺同時(shí)存在。當(dāng)燒堿投加到水中之后，pH升高，一氯胺占優(yōu)勢。當(dāng)燒堿投加量突然變化時(shí)，由于反應(yīng)式瞬間的不平衡，使氯氣加速生成一氯胺和二氯胺，水中的余氯值就會(huì)降低。當(dāng)反應(yīng)式兩邊的物質(zhì)達(dá)到平衡之后，余氯值才會(huì)穩(wěn)定;

　　便攜儀器讀數(shù)與在線儀器讀數(shù)比對

　　在線余氯值發(fā)生變化時(shí)，同時(shí)采用便攜式余氯儀檢測水樣余氯值(取10組數(shù)據(jù)對比)，兩者讀數(shù)相近，USF D3+余氯儀測量的余氯值為水中的總氯值;在線pH值發(fā)生變化時(shí)，同時(shí)采用便攜式pH計(jì)檢測水樣pH值，兩者讀數(shù)相近。

　　結(jié)論

　　在燒堿投加量變化的瞬間，余氯值亦發(fā)生變化，且成反比例變化。若此時(shí)使用自動(dòng)控制方式投加氨氯，氯機(jī)會(huì)根據(jù)余氯儀顯示的數(shù)值進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)投氯量。氯氣的增加會(huì)使反應(yīng)式再次變化，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到穩(wěn)定之后，余氯儀讀數(shù)和pH計(jì)讀數(shù)恢復(fù)穩(wěn)定。

　　研究意義

　　解釋了水處理過程中，儀表讀數(shù)不穩(wěn)定的現(xiàn)象

　　在線儀表讀數(shù)穩(wěn)定真實(shí)，實(shí)時(shí)地反應(yīng)了水質(zhì)變化的情況。為生產(chǎn)作出正確的引導(dǎo)作用，能加強(qiáng)水質(zhì)管理的手段。大量使用在線儀表必成為日后水廠發(fā)展的方向;

　　投加點(diǎn)設(shè)置

　　投氯點(diǎn)和投燒堿點(diǎn)要保持一定距離，建議在工藝流程中先投加燒堿，待其與水中物質(zhì)充分反應(yīng)后，再投加液氯;

　　投加時(shí)需主要的問題

　　在同一點(diǎn)投加燒堿和氯水時(shí)，應(yīng)均勻投加，避免因一方的突變造成化學(xué)方程式的不穩(wěn)定，發(fā)生中和反應(yīng)生成水和鹽類，造成凈水原材料的浪費(fèi);

　　合理控制投加量

　　在控制投加量的過程中，結(jié)合在線余氯儀與在線pH計(jì)的使用，能使投加量更合理，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

　　參考書及文獻(xiàn)

　　嚴(yán)煦世主編，《給水工程》(第四版)，中國建筑工業(yè)出版社

　　聶梅生總主編，《水工業(yè)工程設(shè)計(jì)手冊 水資源及給水處理》，中國建筑工業(yè)出版社

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