城市再生水氯消毒及其試驗分析

摘 要：目前，城市再生水作為有效解決我國城市水資源緊張的現(xiàn)狀，受到了普遍的關(guān)注，因此，文章主要結(jié)合作者的實踐工作經(jīng)驗，首先分析了城市再生水的主要處理工藝，然后詳細探討了城市再生水氯消毒的相關(guān)理論，包括氯消毒的原理和影響因素等，最后結(jié)合加氯量、TOC、溫度，以及氨氮等四個因素對氯衰減的影響進行了實驗分析，希望可以為同類的實踐研究提供一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：再生水；氯消毒；試驗

1 概述

當前，我國的水資源緊張狀況仍然沒有得到有效的緩解，尤其在再生水的回收利用方面還應(yīng)該加強支持力度。而在城市再生水的回收利用過程中，安全性是大家關(guān)注的普遍問題，其中消毒又是保證再生全安全的重要措施。通過有效的消毒，可以將水中的原微生物消滅，從而保證水質(zhì)的安全。不過關(guān)于該部分內(nèi)容的研究目前并不深入，尤其針對再生水的消毒來說，還有很大的進步空間。在這種情況下，氯消毒作為一種有效的解決途徑受到了人們的普遍關(guān)注。因此，其作為當前城市再生水消毒的重要途徑，對其研究具有非常重要的現(xiàn)實意義?；诖?，文章對相關(guān)的內(nèi)容展開了詳細的探討。

2 城市再生水的主要處理工藝

文章即將探討的某城市再生水的工藝流程圖如圖1所示，該處理廠每日能夠生產(chǎn)數(shù)萬噸的再生水，對于消毒進行研究具有非常重要的現(xiàn)實意義。

在再生水的處理工藝流程中，主要包括混凝沉淀、CMF-s（浸沒式連續(xù)微濾膜）過濾、RO（反滲透）與O3（臭氧）、氯消毒等，其中臭氧與反滲透能夠基于實際情況進行比例的調(diào)整。針對文章所探討的氯消毒來說，主要存在著兩個加氯的位置，正如上圖中所示，第一個加氯消毒位置是在混凝沉淀之前，通過這次加氯能夠為CMF-s工藝的保護提供重要的保障；而第二個加氯的位置則位于RO與臭氧工藝處理之后，即將進入清水池之前，該處加氯主要是通過管道來加的，如果在出口的位置對水質(zhì)檢測未達到標準的話還需要重新補加氯。同時，在文章的再生水處理工藝流程中，所采用的消毒劑為液氯，而具體的添加量則是基于實際情況進行人工調(diào)節(jié)的。

3 城市再生水氯消毒的相關(guān)理論

3.1 城市再生水氯消毒的原理

氯氣屬于有毒氣體的范疇，比空氣重，有著極強的氧化性，在一定的環(huán)境條件之下能夠液化，文章所分析的加氯消毒，主要是將其加入到再生水中，達到消滅其中存在的微生物的目的。在具體的消毒過程中，并非是氯氣本身的消毒作用，而是其與水發(fā)生水解反應(yīng)所生產(chǎn)的次氯酸的過程，其相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)式主要如下所示：

d2+H2O=HCIO+HCL

在上式中的HCIO還能夠進一步離解成為次氯酸根離子與氫離子：其生成的為中性的分子，其本身的分子量是很小的，并不帶有電性，其能夠有效穿透生物膜，大多數(shù)微生物的生物膜帶負電，再生水加氯后會與次氯酸結(jié)合，使之穿透細胞膜進入微生物的體內(nèi)。而且，次氯酸的氧化作用還能夠?qū)⒓毎麅?nèi)的多種酶細胞破壞掉，從而終止其生理活動，繼而使得整個微生物失去活力并且死亡。

3.2 城市再生水氯消毒的主要影響因素

目前，對城市再生水氯消毒效果帶來影響的主要因素有溫度、pH、初始氯濃度、接觸時間、有機物以及氨氮等等。其中溫度、初始氯濃度以及接觸時間主要體現(xiàn)在余氯的衰減上，而下文也將結(jié)合氯衰減的影響因素展開相關(guān)的實驗分析。一般情況下，溫度越高，殺菌的效果越好，這是因為伴隨著溫度的上升，會促進次氯酸向著細胞之內(nèi)擴散并加快他們與酶的反應(yīng)，因此，能夠取得良好的殺菌效果。同時，較短的接觸時間以及較高的初始氯濃度也能夠有效保證消毒效果。同時，這些因素對加氯量的影響還是以季節(jié)為周期的，具有一定的規(guī)律性。

4 城市再生水氯消毒的實驗研究

水質(zhì)、投氯量都會對氯衰減帶來一定的影響，對于再生水運行工藝中最佳投氯量有著一定的影響。在再生水中，pH值相對比較穩(wěn)定，因此，文章主要結(jié)合加氯量、TOC、溫度、以及氨氮等四個因素對氯衰減的影響進行了實驗分析，分別得到了四個氯衰減的結(jié)果曲線。

（1）加氯量的實驗研究。為了有效分析加氯量與氯衰減之間的關(guān)系，取用再生水廠的臭氧工藝出水，然后分別投加不同濃度的氯，分別將水樣初始氯濃度控制在不同的四個濃度中，然后在其他的因素下，對不同時刻的總余氯濃度進行記錄，以得到在不同初始氯濃度下的氯衰減的情況，結(jié)果如圖2（1）所示。（2）TOC的實驗研究。TOC，也即是總有機碳，是表示水中有機物質(zhì)總量的綜合指標，在按照相應(yīng)的要求選定了水樣之后，用蒸餾水稀釋到不同的有機物濃度，加入相同的初始氯濃度，同時保證pH條件、溫度，測定出不同時刻的總余氯濃度，結(jié)果如圖2（2）所示。（3）溫度的實驗研究。在化學(xué)反應(yīng)平衡以及化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素中，溫度是一個主要的因素，無論是參與化學(xué)反應(yīng)中還是殺菌效果，氯的衰減都和溫度有著直接的關(guān)聯(lián)。同樣，高溫與氯自身的衰減速度有著直接的關(guān)聯(lián)，務(wù)必需要對不同溫度下的再生水廠的實際投氯量進行研究。相關(guān)的實驗結(jié)果如圖2（3）所示。（4）氨氮的實驗研究。在選定了實驗水樣之后，在水樣中分別加入不同濃度的氯化銨溶液并搖勻，在五分鐘之后加入次氯酸鈉溶液使加氯量為4mg/L，恒溫、避光，對不同時刻的總余氯量濃度進行測定，相關(guān)的結(jié)果如圖2（4）所示。

5 結(jié)束語

總之，在城市再生水的消毒中，氯消毒是一種有效的措施，目前已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，不過，不同的因素對于消毒的效果也有著很大的影響，因此，通過文章的實驗，希望能夠為氯消毒中對各種因素的控制提供一種良好的參考。

參考文獻

[1]金尚勇.城市污水再生水氯消毒副產(chǎn)物比較研究[J].供水技術(shù)，2010，4：20-22.

[2]江瑞.污水再生過程中新興氯消毒副產(chǎn)物生成特性研究[D].中國地質(zhì)大學(xué)（北京），2013.

[3]劉騁.城市再生水管網(wǎng)余氯衰減規(guī)律及影響因素的實驗研究[D].天津大學(xué)，2012.

[4]蘇乃特，張雅君，許萍.再生水常用消毒方法及其主要問題[J].環(huán)?？萍?，2015，1：32-35.

[5]武倩，李燕，李愛民.再生水消毒副產(chǎn)物去除技術(shù)研究進展[J].環(huán)境保護科學(xué)，2015，2：57-62.