新制水系统氯耗高原因查找与解决

黄其铭(佛山市顺德区水业控股有限公司龙江分公司，广东 佛山 528318)

北江制水系统（以下简称“新系统”）于2014年11月建成，完成清洗消毒后开始投入运行。在通过一个多月的试运行，过程中氯耗一直过大，平均为3.8 g/m3，高峰达到4.2 g/m3以上，是在用其他制水系统的2倍以上。因我司新旧系统均采用“三点加氯”投加消毒方法，新系统在此情况下，投加各点需频繁检验，不断进行投加量调整，加大了制水运行员的工作量的同时，还导致消毒副产物增大、制水成本大大增加。

1 过程水检验、问题查找及原因分析

1.1 试验新旧系统水泥结构中氯水消耗速度，新系统的水泥结构在运行1个月的情况下与旧的大同小异，由此可判断该方面并不是导致氯耗过大的原因

1.2 pH值对氯耗的影响

氯消毒作用的机理，一般认为主要是通过次氯酸HCLO起作用。HCLO为很小的中性分子，只有它才能扩散到带负电的细菌表面，并通过细菌的细胞壁穿透到细菌内部。同时，由于它是一种强氧化剂，容易损坏细菌的细胞膜，使内部的蛋白质、RNA、DNA等物质释出，并影响多种酶系统，从而使细菌死亡。

氯气溶解在水中迅速水解生成次氯酸：

CL2+H2O←→H++CL-+HCLO

次氯酸是一种弱电解质，在水中存在电离平衡：

HCLO←→ClO-+H+

当pH值较低时，有利于反应向左移动；当pH值较高时，有利于反应向右移动。不同pH值时，水中HCLO和ClO-所占的比例是不同的，当pH值＜6时（20℃），HCLO接近100%；当pH＝7.5时（20℃），HCLO和ClO-大致相等；当pH＞9时（20℃），ClO-接近100%。因此为提高消毒效果，减少加氯量，控制水中pH值是很重要的。但通过对比新旧系统的pH值的检验比对，两者数值非常接近，排除该项可能性。

1.3 运行过程中过程水的变化

检验新旧系统过程水，多日检验平均数据结果如下：

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上表中“滤池后”的水样是指待滤水经过滤池下来未经液氯投加的水样。由数据可得知，新系统的待滤水在经过滤池过滤后，氨氮含量减少的同时，亚硝酸盐氮突增，还原性的亚硝酸根能与强氧化性的氯反应为硝酸根，按照理论化学式计算得出比例为1:5，可判断这正是造成氯耗过大的原因。

在适宜的条件下，亚硝酸菌能将1份氨氮转化为1份亚硝酸盐氮，后硝酸菌再将亚硝酸盐氮转化为等量的硝酸盐氮。根据上表数据，待滤水中氨氮和滤后水中的亚硝酸盐氮等量水中物质的量接近，可断定滤沙中存在足够的亚硝酸菌，而缺少硝酸菌；新系统投入使用前是经过彻底消毒浸泡的，在经过使用后产生了亚硝酸菌，但硝酸菌并未繁殖成功。

2 解决方法探讨

2.1 硝化菌的生长反应条件分析

2.1.1 硝化菌包括亚硝酸菌和硝酸菌，是水中硝化反应的菌株，在硝化反应过程中要消耗碱，会使pH值下降。硝化菌对pH值的变化十分敏感，为了保持适宜的pH值，应当将水保持足够的碱度。亚硝酸细菌和硝酸细菌的适宜pH值分别为7.0-7.8和7.7-8.1.生物脱氮过程中的硝化段，通常把运行的pH值控制在7.2-8.0，而我司过程水pH一般在7.3-7.8之间，刚好符合生长的pH条件。

2.1.2 硝化反应受温度影响较大，其原因在于温度对硝化细菌的增值速度和活性影响都很大。硝化反应的适宜温度是30℃，15℃以下硝化反应速度下降，5℃时完全停止。我司过程水在最低温的1-2月平均水温亦在16.5℃，符合硝化反应条件。

2.1.3 硝化反应的混合液中有机物含量不应过高，BOD5值应在15-20mg/L以下。硝化菌是自养型菌，有机基质浓度并不是它的增值限制因素，若BOD值过高，将使增值速度较高的异养型细菌迅速增值，从而使硝化菌不能成为优势种属。我司水源水BOD5一般维持在3 mg/L以下，也是符合硝化反应的条件。

2.1.4 根据前面分析可推测，因源水含较高氨氮及某种因素，滤池中繁殖出了亚硝酸菌，而硝酸菌至无或存在极少。

2.2 新系统自行培养

2.2.1 关闭系统前加氯，让待滤水不含氯，避免影响滤池中硝化菌的繁殖。减少新系统制水量和滤池反冲洗次数、时间。

2.2.2 持续一周，在最后两天停止制水静置，期间每天检验过程水，其亚硝酸盐氮和氨氮数值相比1.3中表格变化极小，新系统氯耗依然很大。

2.3 引水培养

2.3.1 新系统继续采用2.2.1的方法。

2.3.2 旧系统关闭前加氯后，取用旧系统滤池后的水对新系统滤池进行反冲洗，新系统再运行一天后检验其过程水，持续5天。

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由上表数据，该操作并无效果。

2.4 移砂培养

2.4.1 根据前述方法，均无法让硝酸细菌维持存在的同时繁殖出亚硝酸细菌。关闭新旧系统前加氯，因旧系统滤池存在有两种硝化菌，采用最直接的方法，旧系统停止48小时不反冲洗，从其滤池中挖一桶滤砂投到新系统滤池中，新系统进行低产量制水，约为1300立方米/小时，持续一天后再反冲洗一次，再继续正常制水。

2.4.2 此期间每天对过程水进行检验，数据如下：

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3 结语

在制水过程中，滤池中的硝酸细菌和亚硝酸细菌起的硝化反应异常重要，能去除水中氨氮和亚硝酸盐氮，对液氯的消耗起到极大的节省作用。在一定条件下，通过在缺少有效细菌的滤池加入现成滤砂甚至市售的硝化细菌制剂，能在6天内滤池中繁殖出硝化菌，从而过水进行生物处理，极大的降低氯耗，新制水系统氯耗偏高问题得到解决。

[1]刘永军.水处理微生物学-基础与技术应用（第二版）中国建筑工业出版社，2013年.

[2]王权，郑传林，邵洪.给水处理中加氯量的影响因素，山东建筑工程学院学报，2000.3.

[3]付婉霞，聂正武，高杰，肖艳.饮用水氨氮的去除方法综述，能源环境保护，2006.6.

[4]严熙世，范瑾初.给水工程（第四版），中国建筑工业出版社，1999.12.