自来水厂加氯后在线余氯仪和在线pH计偶尔出现突变的现象

       前言
　　南洲水厂使用USF D3+在线余氯仪和ABB AX466 在线pH计，测量清水池进水的余氯值和pH值。烧碱投加工程改造后，氯水和烧碱在清水池进水管道中投加。在线余氯仪和在线pH计偶尔出现突变的现象，干扰运行人员对净水原材料投加量的判断，本文就该问题作分析研究，浅谈这一现象的原因。
　　突变现象
　　收集数据进行对比分析
　　取数据较为稳定的数据进行分析，仪器读数稳定、偏差在可允许偏差范围内。投烧碱和投氯控制，均采用手动控制投加。
　　取2018年7月23日，在线pH曲线和余氯曲线，如下图1、图2所示：
　　图1，在线pH曲线
　　图2，在线余氯曲线
　　分析：由图1、图2可知，图1中红、绿色线的变化方向都与图2中的红、绿色线变化方向相反;
　　根据曲线分析，可知余氯值与pH值呈反比例变化。
　　原因分析
　　影响氯消毒效果的主要因素
　　接触时间：
　　当水中的余氯量一定时，接触时间长，消毒效果好，但不能过长，过长会造成余氯的损失。生活饮用水卫生标准规定水与氯的接触时应不少于30分钟，采用氯胺消毒时，接触时间不得少于2小时;
　　投氯量：
　　同一原水和相同的接触时间的条件下，投氯越大，消毒效果越好，但水中余氯不宜过大，余氯过大，不仅浪费氯水，并且还会产生氯嗅，使用户反感，同时对某些工业产品的质量有所影响;
　　水温：
　　水温对于游离余氯消毒效果无大影响，但对氯胺消毒来讲，水温高能加快杀菌速度;
　　浑浊度：
　　水的浊度低，消毒效果好。浑浊水中的杂质要消耗一部分氯量，同时微生物又可以隐藏其间，因而降低了杀菌效果;
　　pH值：
　　消毒效果与水的pH值成反比pH值高，消毒效果差;
　　氨氮物质：
　　水中的氨及氮的化合物对消毒效果影响较大，水中的亚硝酸盐要消耗一定的氯量，游离氨与氯作用形成化合性余氯，降低和延缓了杀菌功能和速度;
　　分析
　　分析6点影响氯消毒效果的原因，“消毒效果与水的pH值成反比pH值高，消毒效果差”是引起仪表读数突变的主要原因，下面作实验室沉降实验模拟生产流程，在不同顺序的投加方式所得出的数据;
　　实验室沉降实验
　　沉降实验数据：
　　实验步骤：
　　药剂配制，
　　称15gNaOH固体融解于纯水中，定容至1000ml;浓度为15mg/L;
　　吸取浓度为11.34%的氯水1ml，稀释，并定容至100ml,浓度为1.12mg/L;
　　首先测量水样中的余氯和pH值，并记录;
　　水样：pH值为7.30;
　　余氯值为0.15mg/L;
　　水温为19.5℃
　　取1L水样，向水样中投加2.8mg/L氯水, 转速为90转/分钟，搅拌70分钟后;投加NaOH溶液15mg/L,转速为90转/分钟，搅拌10分钟后，测量水样余氯和pH值，并观察水样变化;
　　二、数据分析：消毒效果与水的pH值成反比pH值高，消毒效果差的理论成立;
　　化学反应
　　氯气加入水中后，产生一系列化学变化：
　　(一氯胺)
　　(二氯胺)
　　(三氯胺)
　　存在形态
　　次氯酸HOCl，一氯胺NH2Cl、二氯胺NHCl2和三氯胺NCl3都存在，它们在平衡状态下的含量比例决定于氯、氨的相对浓度、pH值和温度。一般讲，当pH值大于9时，一氯胺占优势;当pH值为7.0时，一氯胺和二氯胺同时存在，近似等量，当pH值小于6.5时，主要是二氯胺;而三氯胺只有在pH值低于4.5时才存在;
　　结合实际分析
　　结合南洲水厂的清水池进水pH通常控制在7.8左右，根据上述反应式，水中一氯胺和二氯胺同时存在。当烧碱投加到水中之后，pH升高，一氯胺占优势。当烧碱投加量突然变化时，由于反应式瞬间的不平衡，使氯气加速生成一氯胺和二氯胺，水中的余氯值就会降低。当反应式两边的物质达到平衡之后，余氯值才会稳定;
　　便携仪器读数与在线仪器读数比对
　　在线余氯值发生变化时，同时采用便携式余氯仪检测水样余氯值(取10组数据对比)，两者读数相近，USF D3+余氯仪测量的余氯值为水中的总氯值;在线pH值发生变化时，同时采用便携式pH计检测水样pH值，两者读数相近。
　　结论
　　在烧碱投加量变化的瞬间，余氯值亦发生变化，且成反比例变化。若此时使用自动控制方式投加氨氯，氯机会根据余氯仪显示的数值进行自动调节投氯量。氯气的增加会使反应式再次变化，当反应达到稳定之后，余氯仪读数和pH计读数恢复稳定。
　　研究意义
　　解释了水处理过程中，仪表读数不稳定的现象
　　在线仪表读数稳定真实，实时地反应了水质变化的情况。为生产作出正确的引导作用，能加强水质管理的手段。大量使用在线仪表必成为日后水厂发展的方向;
　　投加点设置
　　投氯点和投烧碱点要保持一定距离，建议在工艺流程中先投加烧碱，待其与水中物质充分反应后，再投加液氯;
　　投加时需主要的问题
　　在同一点投加烧碱和氯水时，应均匀投加，避免因一方的突变造成化学方程式的不稳定，发生中和反应生成水和盐类，造成净水原材料的浪费;
　　合理控制投加量
　　在控制投加量的过程中，结合在线余氯仪与在线pH计的使用，能使投加量更合理，达到节能降耗的目的。
　　参考书及文献
　　严煦世主编，《给水工程》(第四版)，中国建筑工业出版社
　　聂梅生总主编，《水工业工程设计手册 水资源及给水处理》，中国建筑工业出版社