氯是一種強效消毒劑
在市政水處理過程中使用
已有100多年的歷史
自1908年在新澤西州首次使用至今
它已成為美國大多數(shù)飲用水和廢水處理廠
使用的主要消毒劑。
氯通過殺死或滅活許多導(dǎo)致疾病的病原體來對水進行消毒。氯能消除的一些已知水傳播疾病有大腸桿菌病、肝炎和賈第鞭毛蟲病。氯基消毒劑比其他消毒劑具有更強的殘留效果；因此，氯基消毒劑在市政輸水網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，并且仍然是飲用水廠的常用消毒劑。本文將探討游離氯和總氯之間的區(qū)別，并討論在哪些應(yīng)用中應(yīng)測量游離氯，在哪些應(yīng)用中測量總氯。
水處理廠如何將氯用作消毒劑
原水與經(jīng)過氯消毒的自來水
為確定何時測量游離氯與總氯，首先需討論兩項參數(shù)之間的區(qū)別，并解釋市政處理廠氯消毒的基本原理。
“游離氯”是指水中可用于消毒和殺滅有害細菌、病毒和其他病原體的氯的數(shù)量。此類氯是活性最大的氯，這意味著，其可以與水中的污染物發(fā)生反應(yīng)并中和消除。在市政水廠中，通常以氯氣形式加入游離氯，加入水中后，形成次氯酸（HOCl）或次氯酸根離子（OCl-）。
水中的次氯酸平衡方程式
將游離氯投放至市政水中后，游離氯與氨和硝酸鹽等無機和有機化合物發(fā)生反應(yīng)。然后，游離氯分解這些污染物的細胞結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生稱為“氯胺”的新化合物（包括一氯胺、二氯胺和三氯胺）。通常，這些化合物稱為“化合氯”。
在某些情況下，氯胺用于飲用水消毒，與傳統(tǒng)的游離氯消毒相比，氯胺具有一些優(yōu)勢。氯胺的消毒能力略弱于游離氯，原因在于其與氨發(fā)生部分反應(yīng)。因此，氯胺在與水中污染物發(fā)生反應(yīng)時產(chǎn)生的消毒副產(chǎn)物較少。
消毒副產(chǎn)物（DBPs）屬于有害化合物，如果食用，會對動物和人類造成不良影響（包括引發(fā)各種癌癥）。雖然DBPs種類繁多，但其中比較常見和知名的包括三鹵甲烷（THMs）、氯仿、鹵乙酸（HAAs）、亞氯酸鹽和溴酸鹽。此外，氯胺化合物比游離氯化合物更穩(wěn)定，因此在飲用水應(yīng)用中的消毒時間更長。當(dāng)市政當(dāng)局擁有一個龐大的配水網(wǎng)絡(luò)時，需要很長時間才能將水輸送至最終用戶處，在此情況下，氯胺化合物的消毒作用尤為明顯。在某些情況下，水廠會在廠內(nèi)采用游離氯策略，在配水網(wǎng)絡(luò)中則采用氯胺策略。
“總氯”是指游離氯和化合氯總和，對全面了解水樣中的氯含量至關(guān)重要。將總氯減去游離氯，得到化合氯濃度。
如上介紹氯作為消毒劑的基本知識，我們可運用這些知識確定何時測量廢水和飲用水應(yīng)用中的游離氯或總氯，或者在各種控制策略下，同時測量游離氯和總氯。
廢水中的氯
廢水處理廠
關(guān)于城市廢水處理，通常測量總氯。廢水處理廠主要將水排放回環(huán)境，廢水排入湖泊、河流和溪流。由于任何形式的氯均會對水生生物產(chǎn)生劇毒，因此，廢水處理廠對總余氯設(shè)有排放許可要求，以確保受納水體能保持安全的氯含量。
廢水排放
測量廢水處理廠出水中的氯濃度時，測量總氯含量是很重要的，該測量值同時包含游離氯和化合氯。氯化學(xué)品的購買和儲存成本高昂，因此，廢水處理廠經(jīng)營者的首要任務(wù)是確保氯化過程盡可能高效。通過利用測量氯及其他參數(shù)（包括pH值、溫度、生化需氧量、總懸浮固體、氨氮和亞硝酸鹽）的儀器，可優(yōu)化廢水處理廠的加氯工藝。
廢水處理中的斷點加氯
加氯工藝可通過多種方式進行控制，但較常見的控制策略是斷點加氯。在該工藝中，持續(xù)投放氯，直至達到斷點。“斷點”是指工藝中的所有有機物均與氯發(fā)生反應(yīng)，形成化合氯時。達到斷點后，可再次加入氯，以達到脫氯工藝前所需的殘余氯量。
通過測量加氯工藝中的總氯和游離氯，操作員可以得出化合氯殘余量，從而全面了解加氯工藝。這些數(shù)據(jù)可幫助操作員有效投放足量化學(xué)藥劑，以產(chǎn)生足夠消毒率，同時避免投放過量化學(xué)藥劑及浪費化學(xué)藥劑的可能性。
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