停留時間對二次供水中余氯的影響研究

區(qū)嘉明

摘 要：通過模擬二次供水儲水設(shè)施研究了停留時間對二次供水中余氯的影響，并考察余氯與二次供水中菌落總數(shù)的相關(guān)性、余氯衰減系數(shù)與二次供水中耗氧量的相關(guān)性。實驗結(jié)果表明：二次供水過程中隨著停留時間的增加，水中的余氯不斷地減少，且二次供水中菌落總數(shù)與余氯存在相關(guān)關(guān)系，余氯衰減系數(shù)與耗氧量存在相關(guān)關(guān)系。

關(guān)鍵詞：二次供水 停留時間 余氯 耗氧量 菌落總數(shù)

中圖分類號：R123 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）04（b）-0031-02

國內(nèi)外凈水廠的消毒工藝通常采用氯胺消毒[1]。余氯是一種仍被世界上超過80%的水廠使用著的有效的殺菌消毒手段。在供水管網(wǎng)及二次供水過程中，隨著停留時間的延長，余氯衰減。水廠傳統(tǒng)工藝處理加大了投氯量，以控制細(xì)菌的再生長[2]。因此，供水系統(tǒng)中停留時間對二次供水中余氯的影響研究具有重要的意義。該文通過模擬二次供水的儲水過程，進(jìn)行停留時間對二次供水中余氯產(chǎn)生的影響研究。

1 試驗材料和方法

1.1 試驗原水

該實驗的研究對象分別為廣州市站南路X號、廣州市天河區(qū)五山路X號、廣州市大學(xué)城外環(huán)東路X號內(nèi)的管網(wǎng)水，分別記為水樣A1、A2、A3，其中A1、A2為普通自來水供水管網(wǎng)水，A3為飲用凈水供水管網(wǎng)水。

對水樣進(jìn)行采樣時，為了消除管網(wǎng)水質(zhì)采樣點飲用水滯留等因素對水質(zhì)的影響，因此，對管網(wǎng)水進(jìn)行放水5 min的處理，然后再進(jìn)行采樣。

1.2 二次供水模擬儲水裝置

鋼筋混凝土貯水池是城市中最常見的二次供水貯水設(shè)施，而且其一般設(shè)有蓋板。在這個試驗中我們采用的貯水裝置是陶瓷耐酸缸，目的是更好地模擬實際二次供水設(shè)置情況，且更容易地進(jìn)行實驗，還有消除容器材質(zhì)對貯水水質(zhì)的影響，如圖1所示。

在潔凈室內(nèi)放置該實驗裝置，并且保持裝置里的水溫在21 ℃～25 ℃之間。在對水樣進(jìn)行采樣時，首先打開閥門，放水30 s，然后取水樣，嚴(yán)格按照《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗方法-水樣的采集與保存》（GB/T5750-2006）有關(guān)規(guī)定執(zhí)行對水樣的采集和保存。

1.3 測試項目與方法

余氯的測定使用HACH Pocket Colorimeter II Cl2便攜式余氯測定儀（精度為0.01 mg/L）；菌落總數(shù)的測定采用營養(yǎng)瓊脂平板計數(shù)（PCA）。

1.4 試驗方法

在3個相同的洗凈陶瓷耐酸缸中，分別加入同時采集的3個不同原水水樣，并將其放置在潔凈實驗室48 h（根據(jù)《二次供水設(shè)施衛(wèi)生規(guī)范》（GB 17051-1997）5.1條規(guī)定：水箱的容積設(shè)計不得超過用戶48 h的用水量）。在0～24 h內(nèi)每隔4 h、在24～48 h內(nèi)每隔6 h分別對3個裝有不同原水的裝置進(jìn)行水樣采集，并且對其水質(zhì)進(jìn)行實驗分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 停留時間對二次供水中余氯的影響

飲用水中的余氯分為自由余氯和結(jié)合氯，而總氯則是水中的自由余氯與結(jié)合氯的總稱。余氯包括溶解在水中的氯氣、次氯酸（HOCl）和次氯酸鹽（OCl-），而結(jié)合氯指的是氨和氯結(jié)合生成的化合物。《生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范》（GB5749-2006）中規(guī)定自來水出廠水余氯不得低于0.3 mg/L，管網(wǎng)末梢水余氯不得低于0.05 mg/L。在飲用水的消毒中，自由余氯和結(jié)合氯發(fā)揮著重要作用，該研究對水質(zhì)中總氯和自由余氯進(jìn)行監(jiān)測。在48 h的監(jiān)測時間內(nèi)，3個不同原水中的總氯和自由余氯值見圖2和圖3所示。

由圖2和圖3可知，隨著停留時間的延長，不同原水中二次供水的總氯和自由余氯值均降低。經(jīng)過48 h的停留時間后，3個不同原水的總氯降至0.06 mg/L以下，其中A2、A3水樣總氯降至0.05 mg/L以下，按照《生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范》（GB5749-2006）中規(guī)定，其總氯值不能達(dá)標(biāo)；因為3個水樣的原水水質(zhì)（菌落總數(shù)、有機物含量、余氯等）不同，其自由余氯降低至低于0.05 mg/L所耗費的時間各不相同，其中A3水樣花了24 h，A1水樣花了40 h，而A2水樣僅僅花了8 h，最終，3個水樣的自由余氯值都是0.05 mg/L以下，按照《生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范》（GB5749-2006）中規(guī)定，全部不達(dá)標(biāo)。由于經(jīng)過長距離管網(wǎng)輸送造成起始余氯值較低，而且A2水樣水質(zhì)較差，所以，其余氯較快就消耗殆盡。停留時間在0～20 h，總氯和余氯衰減速率都很快，A1、A2、A3在20 h停留時間內(nèi)總氯衰減速率分別為0.0285 mg/（L·h）、0.003 mg/（L·h）、0.012 mg/（L·h），自由余氯的衰減速率分別是0.004 mg/（L·h）、0.0025 mg/（L·h）、0.0035 mg/（L·h）。3個水樣總氯和自由余氯衰減速率按大小依次都是A1、A3、A2，而初始總氯或自由余氯的大小為A1>A3>A2，可見余氯的初始濃度越高，前期其衰減速率也越快。

余氯的不斷降低，一部分余氯由于滅菌而減少，另一部分則因與水中的有機物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而被消耗，經(jīng)過48 h停留后，總氯都大幅度降低，A1水樣中總氯消耗了92.68%，A3水樣中總氯消耗90.62%，A2水樣中總氯消耗90%。

2.2 余氯與二次供水中菌落總數(shù)的相關(guān)性研究

菌落總數(shù)是一個表征飲用水的重要水質(zhì)指標(biāo)。在二次供水中，它與水溫、貯水設(shè)備、耗氧量、亞硝氮、余氯、渾濁度、硝氮、氨氮等水質(zhì)指標(biāo)相關(guān)。二次供水中余氯會菌落總數(shù)產(chǎn)生影響，飲用水一般在二次供水設(shè)施中停留時間較長，期間發(fā)生了一系列生物化學(xué)反應(yīng)，這樣會消耗水中的余氯，細(xì)菌不斷地滋生，容易造成菌落總數(shù)超標(biāo)。

通過對A1、A2、A3水樣進(jìn)行菌落總數(shù)的測定以及對A1、A2、A3水樣中的余氯進(jìn)行測定，然后收集數(shù)據(jù)，最后進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果表1所示。

A1、A2、A3水樣菌落總數(shù)與余氯呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。3個不同原水水樣中的菌落總數(shù)都與余氯呈負(fù)相關(guān)關(guān)系：余氯值越高，菌落總數(shù)就越低，其中最明顯為A2水樣的負(fù)相關(guān)關(guān)系。余氯對微生物具有殺滅和抑制作用，因此，保持較高的余氯值，有助于控制菌落總數(shù)。

3 結(jié)語

（1）采集了3個不同原水二次供水48 h停留時間內(nèi)水質(zhì)數(shù)據(jù)；結(jié)果表明，在這48 h停留時間內(nèi)，3個不同水樣的總氯和自由余氯都不斷地下降。

（2）對余氯與二次供水中菌落總數(shù)進(jìn)行相關(guān)性研究分析，表明菌落總數(shù)與余氯呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，可見余氯對菌落總數(shù)的抑制作用，如，在飲用水中保持較高且處于安全范圍的余氯值，有助于控制菌落總數(shù)。

參考文獻(xiàn)

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