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        城市再生水氯消毒及其試驗(yàn)分析

        2016-12-31 00:00:00張杰李晉
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年18期

        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(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn),首先分析了城市再生水的主要處理工藝,然后詳細(xì)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(gè)因素對(duì)氯衰減的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析,希望可以為同類的實(shí)踐研究提供一定的借鑒意義。

        關(guān)鍵詞:再生水;氯消毒;試驗(yàn)

        1 概述

        當(dāng)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(qiáng)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(duì)再生水的消毒來說,還有很大的進(jìn)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(dāng)前城市再生水消毒的重要途徑,對(duì)其研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義?;诖耍恼聦?duì)相關(guān)的內(nèi)容展開了詳細(xì)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(duì)于消毒進(jìn)行研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)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(shí)際情況進(jìn)行比例的調(diào)整。針對(duì)文章所探討的氯消毒來說,主要存在著兩個(gè)加氯的位置,正如上圖中所示,第一個(gè)加氯消毒位置是在混凝沉淀之前,通過這次加氯能夠?yàn)镃MF-s工藝的保護(hù)提供重要的保障;而第二個(gè)加氯的位置則位于RO與臭氧工藝處理之后,即將進(jìn)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(duì)水質(zhì)檢測未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的話還需要重新補(bǔ)加氯。同時(shí),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(shí)際情況進(jìn)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(qiáng)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(dá)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(jìn)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(fù)電,再生水加氯后會(huì)與次氯酸結(jié)合,使之穿透細(xì)胞膜進(jìn)入微生物的體內(nèi)。而且,次氯酸的氧化作用還能夠?qū)⒓?xì)胞內(nèi)的多種酶細(xì)胞破壞掉,從而終止其生理活動(dòng),繼而使得整個(gè)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(duì)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(shí)間、有機(jī)物以及氨氮等等。其中溫度、初始氯濃度以及接觸時(shí)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(shí)驗(yàn)分析。一般情況下,溫度越高,殺菌的效果越好,這是因?yàn)榘殡S著溫度的上升,會(huì)促進(jìn)次氯酸向著細(xì)胞之內(nèi)擴(kuò)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(shí),較短的接觸時(shí)間以及較高的初始氯濃度也能夠有效保證消毒效果。同時(shí),這些因素對(duì)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(shí)驗(yàn)研究

        水質(zhì)、投氯量都會(huì)對(duì)氯衰減帶來一定的影響,對(duì)于再生水運(yùn)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(duì)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(gè)因素對(duì)氯衰減的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析,分別得到了四個(gè)氯衰減的結(jié)果曲線。

        (1)加氯量的實(shí)驗(yàn)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(gè)濃度中,然后在其他的因素下,對(duì)不同時(shí)刻的總余氯濃度進(jìn)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(shí)驗(yàn)研究。TOC,也即是總有機(jī)碳,是表示水中有機(jī)物質(zhì)總量的綜合指標(biāo),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(jī)物濃度,加入相同的初始氯濃度,同時(shí)保證pH條件、溫度,測定出不同時(shí)刻的總余氯濃度,結(jié)果如圖2(2)所示。(3)溫度的實(shí)驗(yàn)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(gè)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(duì)不同溫度下的再生水廠的實(shí)際投氯量進(jìn)行研究。相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2(3)所示。(4)氨氮的實(shí)驗(yàn)研究。在選定了實(shí)驗(yàn)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(duì)不同時(shí)刻的總余氯量濃度進(jìn)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(duì)于消毒的效果也有著很大的影響,因此,通過文章的實(shí)驗(yàn),希望能夠?yàn)槁认局袑?duì)各種因素的控制提供一種良好的參考。

        參考文獻(xiàn)

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