摸索水中胺氮含量与加氯量的关系:氨氮

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。