如何检测水中余氯?常用的余氯检测方法

来源:/ 编辑:余氯检测仪 时间:2019-07-03

  1、引言

  水的消毒方法有很多,如加热法消毒法、紫外线消毒法、臭氧消毒法、氯及其相关的氧化剂消毒法等,目前水厂的消毒法主要是Cl2消毒和ClO2消毒。使用Cl2消毒法消毒容易产生一些致癌或者引发癌变的有机物质,如三氯甲烷等。ClO2的消毒杀菌能力以及抗氧化能力较强,且消毒过程中几乎不会有三氯甲烷以及挥发性有机物等的产生,已被广泛应用。但用ClO2进行消毒时产生的ClO2-是一种致癌物,且成本较高。ClO2和Cl2联合消毒法可以通过Cl2有效地限制ClO2转换为ClO2-,实现了优势的互补,并且消毒效果较好。

台式余氯仪(DPD法)
台式
余氯仪(DPD法)

  2、余氯的测定方法

  常用的余氯测定方法有碘量法、N,N-二乙基对苯二胺-硫酸亚铁铵法(DPD法)、N,N-二乙基对苯二胺分光光度法以及联邻苯甲胺比色法。常见的ClO2和Cl2联合消毒监测所用的仪器及方法见表1。

在线余氯仪(电极法)
在线余氯仪(电极法)

  2.1碘量法

  余氯在酸性介质中与碘化钾发生反应,生成碘单质,可以利用Na2S2O3标准溶液进行滴定。利用该方法进行测定结果比较准确,测定结果为总余氯,主要用于测定生活用水中的总余氯,测定的下限为1mg/L。2.2联邻苯甲胺比色法

  酸性条件下,溶液中的Cl2和氯胺等其他氧化剂将联邻苯甲胺氧化成为一种黄色的化合物,当PH低于1.8时,该化合物的颜色和溶液中氯的含量之间的关系符合比尔定律。该法较简单,可以测定水中的总余氯以及游离余氯。适用于测定与余氯在0.01~10mg/L范围内的饮用水。

  2.3N,N-二乙基对苯二胺分光光度法

  在PH为6.2~6.5的溶液中,游离氯可以与N,N-二乙基对苯二胺直接反应,产物为一种红色化合物,可以在510nm下进行比色测定。该法灵敏度较高,适合测定余氯含量在0.05~1.5mg/L左右的饮用水以及工业废水。

  2.4DPD法

  在PH6.2~6.5的弱酸性溶液中,游离氯可与DPD直接反应,产物为一种红色物质,该红色物质可与硫酸亚铁铵反应,游离氯被还原成为Cl-,红色消失。该方法较为简便,测定结果比较准确,适合用于测定测定范围在0.03~5mg/L的饮用水及工业用水。

  3.余氯控制

  在采用ClO2和Cl2联合消毒时,Cl2不仅会和前驱物反应生成CHCl3等卤代物,还会同ClO2与前驱物反应生成的ClO2-反应生成ClO2。要控制余氯量,应从工艺流程以及脱氯两个方面考虑。

  3.1工艺控制

  加强混凝,加强沉淀的过滤效果可以有效地减少悬浮物以及有机物等进入到接触池中的量。应增加预埋处理以及深度处理,以去除水源水中的微量有机污染物。延长接触的时间,以防止藻类繁殖从而堵塞滤池。采取过滤后消毒的方式可以有效地减少三卤甲烷的生成量。

  3.2脱氯

  3.2.1化学法

  (1)SO2法

  SO2+HClO+H2O=3H++Cl-+SO42-

  SO2+ NH2Cl+2H2O=2H++Cl-+SO42-+NH4+

  (2)NaHSO3法

  NaHSO3是一种强还原剂,可以将水中的HClO还原成为Cl-,而将NH2+还原成为NH4+。

  (3)Na2SO3法

  Na2SO3可以将HClO还原生成Cl--,而将NH2Cl还原生成NH4+。

  (4)硫代硫酸钠法

  该法主要是Na2S2O3将Cl2还原成为Cl--。

  (5)金属铁还原法

  近年来,使用金属铁及其化合物进行脱氯的方法应用比较广泛。该方法操作简单,且成本较低。金属直接参与还原反应;Fe3+具有很强的还原能力,可以使一部分氯代烃脱氯,但反应过程比较慢;铁发生反应生成的产物H2具有较强的还原性,可以将卤代烃还原。

  (6)纳米级零价铁

  纳米级零价铁的反应活性比较高,且吸附能力很强,用于脱氯效果较好。它首先将氯代烃逐步转化为简单的碳烃化合物,从而达到低毒或者无毒的效果。

  3.2.2活性炭吸附法

  活性炭主要是通过结构中的微孔对有机物进行吸附,对三卤甲烷具有较好的吸附能力。且碳单质可以将HClO还原生成Cl-,将NH2Cl还原生成NH3。

  4.水厂生产试验

  4.1末梢水的消毒残余量的确定

  根据实验需要可以选取3个典型的末梢点处取样,连续三天每天取一次样,取样结果见表2。

  表2 管网末梢水水质

  由表可见,在保证消毒效果的情况下,管网末梢的消毒残余量对其相关的微生物以及理化指标没有明显的影响。从微生物指标来看,管网的末梢水的有效氯含量在0.03-0.35mg/L时,其细菌的含量在40个/mL以下,消毒残余量大的细菌含量略低于消毒残余量小的。而水中大肠杆菌的含量基本上保持在3个/mL以下,且三种残余量的差异较小。在0.03mg/L时,其总余氯量可以保证微生物指标达标。从成本以及残余量两方面考虑,可以采取地残余量以及搞检测频率的方法。当管网中ClO2的浓度大于0.02mg/L时,细菌及大肠杆菌指数不会超标。综上所述,自来水管网末梢水的总余氯量应控制在0.03-0.05mg/L以上。

  4.2出厂消毒剂残余量的控制标准

  分别在自来水管网中设置1个出厂水、3个中间点以及1个管网末梢点进行采样。分别投入0.35、0.70、1.00mg/L的有效氯,其在管网中的变化情况如图1所示。   图1 管网水中有效氯的变化情况

  从图1可以看出,水在管网的输配过程中,总有效氯的含量在逐渐减少,投入量为0.35、0.70、1.00mg/L时,其中有效氯的浓度分别从出厂时的0.25、0.56、0.81mg/L降为0.04、0.09、0.21mg/L,分别下降了0.21、0.47、0.60mg/L,下降指数为84.0%、83.9%、74.1%。

  管材及管内沉积物等都会影响管网中水的消毒剂残余量。在输配过程中,水中的部分物质可以同消毒剂反应。此外,铸铁输水管在运作过程中容易腐蚀或结垢而形成大量的锈蚀物,这些铁锈中含有大量的铁、锰以及各类细菌等,会消耗一定量的消毒剂。要维持输水管网的消毒能力,有效地抑制微生物的二次繁殖,应控制出厂水的消毒剂残余量,保证能够满足管网水的消耗量以及末梢残余量。

  从以上的实验结果可以看出,管网中消毒剂的衰减率大致在70%-80%之间,为了保证管网水中微生物的安全性,考虑最不利情况下的有效余氯量,即衰减率为85%时进行计算。计算公式为:R0=RF/(1-85%)=0.20%

  其中, R0代表出厂消毒剂残余量,RF代表管网消毒剂残余量。为了保证水中微生物的安全性,应适当地留有部分余量,因此,在使用ClO2和Cl2联合消毒时,宜将出厂说的总有效余氯控制在0.20-0.30mg/L范围内。

  3、消毒剂的投放量

  从图1可以看出,消毒剂的消耗量随着投入量的增加而增加,投入量为0.35、0.70、1.00mg/L时,消耗量为0.10、0.14、0.19mg/L。为了满足水中微生物的安全性,消毒剂的投入量应为出厂水残余量、灭菌及有机物的反应量以及接触设施造成的消耗量之和。出厂水残余量取0.20mg/L,灭菌及有机物的反应量以及接触设施造成的消耗量之和为0.20mg/L,则出厂水的残余量为0.40 mg/L,在实际操作中应取0.40 mg/L以上。

  5、结论

  为保证水质符合相关标准,采用ClO2和Cl2联合消毒法进行消毒,既利用了ClO2能够快速杀菌的优点,又结合了Cl2能够持续灭菌的能力,并且还能有效地控制余氯含量。从试验结果来看,水厂管网末梢的总有效余氯应控制在0.03-0.05mg/L范围内,而出厂的总有效余氯则应控制在0.20-0.30mg/L的理想范围内。

  参考文献

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