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            如何檢測水中余氯?常用的余氯檢測方法

            來源:http://www.madelainejordan.com/ 作者:余氯檢測儀 時間:2019-07-03

              1、引言

              水的消毒方法有很多,如加熱法消毒法、紫外線消毒法、臭氧消毒法、氯及其相關的氧化劑消毒法等,目前水廠的消毒法主要是Cl2消毒和ClO2消毒。使用Cl2消毒法消毒容易產生一些致癌或者引發癌變的有機物質,如三氯甲烷等。ClO2的消毒殺菌能力以及抗氧化能力較強,且消毒過程中幾乎不會有三氯甲烷以及揮發性有機物等的產生,已被廣泛應用。但用ClO2進行消毒時產生的ClO2-是一種致癌物,且成本較高。ClO2和Cl2聯合消毒法可以通過Cl2有效地限制ClO2轉換為ClO2-,實現了優勢的互補,并且消毒效果較好。

            臺式余氯儀(DPD法)
            臺式
            余氯儀(DPD法)

              2、余氯的測定方法

              常用的余氯測定方法有碘量法、N,N-二乙基對苯二胺-硫酸亞鐵銨法(DPD法)、N,N-二乙基對苯二胺分光光度法以及聯鄰苯甲胺比色法。常見的ClO2和Cl2聯合消毒監測所用的儀器及方法見表1。

            在線余氯儀(電極法)
            在線余氯儀(電極法)

              2.1碘量法

              余氯在酸性介質中與碘化鉀發生反應,生成碘單質,可以利用Na2S2O3標準溶液進行滴定。利用該方法進行測定結果比較準確,測定結果為總余氯,主要用于測定生活用水中的總余氯,測定的下限為1mg/L。2.2聯鄰苯甲胺比色法

              酸性條件下,溶液中的Cl2和氯胺等其他氧化劑將聯鄰苯甲胺氧化成為一種黃色的化合物,當PH低于1.8時,該化合物的顏色和溶液中氯的含量之間的關系符合比爾定律。該法較簡單,可以測定水中的總余氯以及游離余氯。適用于測定與余氯在0.01~10mg/L范圍內的飲用水。

              2.3N,N-二乙基對苯二胺分光光度法

              在PH為6.2~6.5的溶液中,游離氯可以與N,N-二乙基對苯二胺直接反應,產物為一種紅色化合物,可以在510nm下進行比色測定。該法靈敏度較高,適合測定余氯含量在0.05~1.5mg/L左右的飲用水以及工業廢水。

              2.4DPD法

              在PH6.2~6.5的弱酸性溶液中,游離氯可與DPD直接反應,產物為一種紅色物質,該紅色物質可與硫酸亞鐵銨反應,游離氯被還原成為Cl-,紅色消失。該方法較為簡便,測定結果比較準確,適合用于測定測定范圍在0.03~5mg/L的飲用水及工業用水。

              3.余氯控制

              在采用ClO2和Cl2聯合消毒時,Cl2不僅會和前驅物反應生成CHCl3等鹵代物,還會同ClO2與前驅物反應生成的ClO2-反應生成ClO2。要控制余氯量,應從工藝流程以及脫氯兩個方面考慮。

              3.1工藝控制

              加強混凝,加強沉淀的過濾效果可以有效地減少懸浮物以及有機物等進入到接觸池中的量。應增加預埋處理以及深度處理,以去除水源水中的微量有機污染物。延長接觸的時間,以防止藻類繁殖從而堵塞濾池。采取過濾后消毒的方式可以有效地減少三鹵甲烷的生成量。

              3.2脫氯

              3.2.1化學法

              (1)SO2法

              SO2+HClO+H2O=3H++Cl-+SO42-

              SO2+ NH2Cl+2H2O=2H++Cl-+SO42-+NH4+

              (2)NaHSO3法

              NaHSO3是一種強還原劑,可以將水中的HClO還原成為Cl-,而將NH2+還原成為NH4+。

              (3)Na2SO3法

              Na2SO3可以將HClO還原生成Cl--,而將NH2Cl還原生成NH4+。

              (4)硫代硫酸鈉法

              該法主要是Na2S2O3將Cl2還原成為Cl--。

              (5)金屬鐵還原法

              近年來,使用金屬鐵及其化合物進行脫氯的方法應用比較廣泛。該方法操作簡單,且成本較低。金屬直接參與還原反應;Fe3+具有很強的還原能力,可以使一部分氯代烴脫氯,但反應過程比較慢;鐵發生反應生成的產物H2具有較強的還原性,可以將鹵代烴還原。

              (6)納米級零價鐵

              納米級零價鐵的反應活性比較高,且吸附能力很強,用于脫氯效果較好。它首先將氯代烴逐步轉化為簡單的碳烴化合物,從而達到低毒或者無毒的效果。

              3.2.2活性炭吸附法

              活性炭主要是通過結構中的微孔對有機物進行吸附,對三鹵甲烷具有較好的吸附能力。且碳單質可以將HClO還原生成Cl-,將NH2Cl還原生成NH3。

              4.水廠生產試驗

              4.1末梢水的消毒殘余量的確定

              根據實驗需要可以選取3個典型的末梢點處取樣,連續三天每天取一次樣,取樣結果見表2。

              表2 管網末梢水水質

              由表可見,在保證消毒效果的情況下,管網末梢的消毒殘余量對其相關的微生物以及理化指標沒有明顯的影響。從微生物指標來看,管網的末梢水的有效氯含量在0.03-0.35mg/L時,其細菌的含量在40個/mL以下,消毒殘余量大的細菌含量略低于消毒殘余量小的。而水中大腸桿菌的含量基本上保持在3個/mL以下,且三種殘余量的差異較小。在0.03mg/L時,其總余氯量可以保證微生物指標達標。從成本以及殘余量兩方面考慮,可以采取地殘余量以及搞檢測頻率的方法。當管網中ClO2的濃度大于0.02mg/L時,細菌及大腸桿菌指數不會超標。綜上所述,自來水管網末梢水的總余氯量應控制在0.03-0.05mg/L以上。

              4.2出廠消毒劑殘余量的控制標準

              分別在自來水管網中設置1個出廠水、3個中間點以及1個管網末梢點進行采樣。分別投入0.35、0.70、1.00mg/L的有效氯,其在管網中的變化情況如圖1所示。   圖1 管網水中有效氯的變化情況

              從圖1可以看出,水在管網的輸配過程中,總有效氯的含量在逐漸減少,投入量為0.35、0.70、1.00mg/L時,其中有效氯的濃度分別從出廠時的0.25、0.56、0.81mg/L降為0.04、0.09、0.21mg/L,分別下降了0.21、0.47、0.60mg/L,下降指數為84.0%、83.9%、74.1%。

              管材及管內沉積物等都會影響管網中水的消毒劑殘余量。在輸配過程中,水中的部分物質可以同消毒劑反應。此外,鑄鐵輸水管在運作過程中容易腐蝕或結垢而形成大量的銹蝕物,這些鐵銹中含有大量的鐵、錳以及各類細菌等,會消耗一定量的消毒劑。要維持輸水管網的消毒能力,有效地抑制微生物的二次繁殖,應控制出廠水的消毒劑殘余量,保證能夠滿足管網水的消耗量以及末梢殘余量。

              從以上的實驗結果可以看出,管網中消毒劑的衰減率大致在70%-80%之間,為了保證管網水中微生物的安全性,考慮最不利情況下的有效余氯量,即衰減率為85%時進行計算。計算公式為:R0=RF/(1-85%)=0.20%

              其中, R0代表出廠消毒劑殘余量,RF代表管網消毒劑殘余量。為了保證水中微生物的安全性,應適當地留有部分余量,因此,在使用ClO2和Cl2聯合消毒時,宜將出廠說的總有效余氯控制在0.20-0.30mg/L范圍內。

              3、消毒劑的投放量

              從圖1可以看出,消毒劑的消耗量隨著投入量的增加而增加,投入量為0.35、0.70、1.00mg/L時,消耗量為0.10、0.14、0.19mg/L。為了滿足水中微生物的安全性,消毒劑的投入量應為出廠水殘余量、滅菌及有機物的反應量以及接觸設施造成的消耗量之和。出廠水殘余量取0.20mg/L,滅菌及有機物的反應量以及接觸設施造成的消耗量之和為0.20mg/L,則出廠水的殘余量為0.40 mg/L,在實際操作中應取0.40 mg/L以上。

              5、結論

              為保證水質符合相關標準,采用ClO2和Cl2聯合消毒法進行消毒,既利用了ClO2能夠快速殺菌的優點,又結合了Cl2能夠持續滅菌的能力,并且還能有效地控制余氯含量。從試驗結果來看,水廠管網末梢的總有效余氯應控制在0.03-0.05mg/L范圍內,而出廠的總有效余氯則應控制在0.20-0.30mg/L的理想范圍內。

              參考文獻

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