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次氯酸钠去除氨氮,加药量多少效果比较好?

2021/11/23 9:37:52 来源:环保工程师 作者: 阅读数:22次

小水量用次钠去除高氨氮,加药过量多少倍效果比较好?

通过次氯酸钠去除氨氮的方法叫折点加氯法,常用于氨氮处理的应急手段,本文将详解折点加氯的投加!

 

1、什么是折点加氯法?

折点加氯法是用强氧化剂次氯酸钠(或者次氯酸钙),把水体中的氨氮氧化为氮气的加工工艺。当然还可以立即把氯气进入废水中,运用歧化反应,生成次氯酸,随后在将废水中的NH3-N氧化成N2

当氧化剂添加水里后,水里氨氮会被首要氧化成一氯铵,随后会被继续氧化变为二氯胺、三氯铵,三氯铵不稳定,会变为氮气释放出来,这就是折点加氯法的反映基本原理和过程,氨的浓度降为零。当氯气进入量超出该点时,水里的游离氯便会增加。

当添加的氧化剂做到足量时,水里的氨氮浓度最低标准(可是并非为零),同时水里余氯成分也是最低标准,超出这一点以后,水里余氯成分就刚开始升高,因而该点称之为折点,该状况下的氯化称之为折点氯化。但在实际生产中,应用折点加氯法往往存在折点、加氯量不好判断的情况。

 

2、加氯量-余氯曲线

看懂加氯量-余氯曲线,是用好折点加氯法的关键所在。在水的加氯处理中,加氯量与余氯的关系如下图所示。曲线的x轴和y轴分别代表加氯量和余氯量,单位为mg/L。其中,水中的加氯量可分为需氯量和余氯两部分。如图所示:

需氯量是指用于杀死细菌、氧化有机物和还原性物质所消耗的部分。

余氯是指为了抑制水中残余细菌的再度繁殖,尚需维持的少量氯。

1)当水中无细菌、有机物和还原性物质等,需氧量为零,加氯量等于余氯量,如图中所示的虚线L1,该线与坐标轴成45度角。

2)当水中含有细菌、有机物和还原性物质,但主要不是游离氨时,需氧量OA满足后就会出现余氯,如图所示虚线L2,这条线与x轴交角小于45度,其原因为:

1)水中有机物与氯作用的速度有快慢。在测定余氯时,有一部分有机物尚在继续与氯作用中。

2)水中余氯有一部分会自行分解,如次氯酸由于受水中某些杂质或光线的作用,产生如下的催化分解:2HOCl=2HCl+O2

3)当水中的有机物主要是氨和氮化合物,情况比较复杂。

当起始的需氧量OA满足后,加氯量增加,剩余氯也增加(曲线AH段),但后者增长得慢一些。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点称为峰点。此后随着加氯量的增加,剩余氯又上市,如BC段,B点称为折点。

a、在曲线OA段,表示水中杂质把氯消耗光,余氯量为零,需氯量为b,这时虽然也能杀死一些细菌,但消毒效果不可靠。

b、在曲线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,其主要成分是一氯氨。氯和氨发生如下反应:NH3+HClO=NH2Cl+H2O。

此时随着加氯量的增加,化合氯成比例增加,水中氨氮逐渐减少,当加氯量达到H点时,水中的氨降至零,化合性余氯升至最高。

c、在曲线HB段,仍然产生化合性余氯,加氯量继续增加,会发生如下反应:2NH2Cl+HClO=N2↑+H2O+3HCl。

反应结果使氯胺被氧化成一些不起消毒作用的化合物,余氯量反而逐渐减少,最后到达折点B。

d、在曲线BC段,超过折点B后,已经没有消耗氯的杂质了,出现自由性余氯,该段消毒效果最好。

由此可见水中含有氨氮时,加氯量-余氯曲线是一条折线,此时对应的加氯法称为折线加氯法。

 

3、氨氮含量与加氯量、加氯点的关系

一般情况下, 当 pH值在7左右,采用折点加氯时,一氯胺、二氯胺、三氯胺同时存在。其中,产生的化合余氯成分以一氯胺为主,二氯胺和三氯胺少量存在(不影响分析),因此,在实践操作中为简化分析计算,常常将化合余氯看作一氯胺。

假设水中杂质的耗氧量为b(mg/L),即曲线OA段的耗氧量为b(mg/L),水中余氯控制目标值为a(mg/L)。

如水中含无氨氮,采用游离加氯法。当加氯点为Y时(如图所示),所需加氯量y=b+1.35a(mg/L)。

如水中含有c(mg/L)氨氮,采用折点加氯法,加氯量需分情况讨论:

1)当加氯点被控制在AH段的Y1时,所需加氯量y1=b+1.38a(mg/L)。

需要说明的是,为确保加氯点能被控制在AH段的Y1点,水中氨的含量必须满足条件:c不小于0.33a(mg/L)。

2)当加氯点被控制在HB段的Y2点时,所需加氯量y2=b+4.18c+1.034*(3.03c-a)(mg/L)。

需要说明的是,加氯点被控制在HB段的Y2点,在AH段氨与氯气反应,水中的氨全部被消耗掉。

3)当加氯点被控制在BC段的Y3点时,所需加氯量y3=b+7.31c+1.35a(mg/L)。

综上所述,加氯量的大小与水中的杂质含量、氨氮含量、余氯的控制目标值和所选择的加氯点有关。

当水中杂质含量一定,余氯的控制目标相同时,水中无氨氮时的加氯量要比有氨氮时的加氯量低,也就是说氨氮会引起加氯量的增加,增加量主要取决于加氯点的位置。

如果水中含有氨氮,就采用折点加氯,从余氯-加氯量曲线可知,对应同一个余氯值,可能存在三个不同的加氯点,这三个加氯点分别对应的加氯量有很大差别。

实践表明,在曲线BC段Y3点采用游离氯消毒的加氯量,要远远大于在AH和HB段Y1、Y2点采用化合氯消毒的加氯量。

通常Y3点的加氯量可达到Y1点加氯量的2~3倍,为减少加氯量,折点加氯时的加氯点应选择在加氯量-余氯曲线的AH段,此时的余氯是化合氯。

 

4、关于折点加氯的常见问题

1)冬季水中氨氮增加,加氯点应该怎么控制?

在冬季枯水期,水中氨氮的含量会急剧增加。这时候如果选用游离氯消毒,加氯量会迅速增加,加氯量可能达到平时的2倍以上。

此时应该考虑改变加氯点,采用化合余氯消毒法,将加氯点控制在加氯量-余氯曲线的AH段。

2)在改变加氯点(游离氯转化为化合氯)的过程中,需要注意哪些问题?

1)若出现既检测不到游离氯又检测不到化合性氯的现象。不要认为是加氯量太少。

此时加氯点正好落在曲线的底部的折点B附近,应进一步减小加氯量,待加氯点前移到曲线的AH或HB段后,就可以检测到化合性氯。

2)当加氯点在曲线的AH或HB段时,采用化合性氯消毒,如果水中氨氮量足够高,一般情况下检测不到游离氯。

3)采用自动方式投加氯,先将加氯设备切换到手动状态,再进行上述转换。转换完成且加氯稳定后,如果余氯分析仪检测不到化合性余氯,需调整余氯分析仪的量程,检测到化合余氯值并进一步将其校准后,便可投入自动加氯。

4)采用化合性氯消毒以后,原水中氨氮量的逐渐减少,化验人员检测水中余氯时,会检测到游离性余氯,且游离性余氯值越来越大,化合性余氯值越来越小,甚至不能将化合氯控制到目标值,这时应将加氯点调至曲线BC段,改用游离氯消毒。

3)为什么化合余氯指标要比游离氯指标高?

化合性氯比游离氯的消毒效果差,消毒所需时间长。因此为达到较好的消毒效果,在实际工作中通常要把化合余氯指标定的比游离氯指标高些。

除此之外,考虑到化合余氯消毒效果与水温强相关,水温低时消毒效果会减弱,因此在冬季时也应将化合余氯值控制的高些。

4)采用化合余氯消毒时,应该按照哪些步骤来调整和确定加氯点?

由于Y3点加氯量可达到Y1点加氯量的2~3倍,常需要改变加氯点。

1)先减少加氯量(可减少一半),检测到一个稳定到化合性余氯值a1,并作好记录;

2)再适当减少加氯量,检测到另一个稳定的化合性余氯值a2,比较上述两次的检测结果;

3)如果a1>a2,说明加氯点在曲线AH段,此时只要微调加氯量,将余氯控制在目标值,如果调节加氯量后,化合余氯值仍达不到控制目标值,则是因为水中氨氮含量太少,这时不宜采用化合余氯消毒;

4)如果a1<a2,说明加氯点在曲线的HB段,需进一步减少加氯量,直到a1>a2,使加氯点落在曲线的AH段,再按步骤(b)将余氯控制在目标值。

5)如果氨氮含量很小,该如何达到余氯控制值?

由于工业和生活污水的污染,原水中含有一定量的氨氮,在对原水进行加氯消毒时,我们采用折点加氯法。

在氨氮的含量很小情况下,为达到余氯控制值,只能选择游离氯消毒,此时加氯点在加氯量-余氯曲线BC段。

 


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