氯是一種強效消毒劑
在市政水處理過程中使用
已有100多年的歷史
自1908年在新澤西州首次使用至今
它已成為美國大多數(shù)飲用水和廢水處理廠
使用的主要消毒劑。
氯通過殺死或滅活許多導致疾病的病原體來對水進行消毒。氯能消除的一些已知水傳播疾病有大腸桿菌病、肝炎和賈第鞭毛蟲病。氯基消毒劑比其他消毒劑具有更強的殘留效果；因此，氯基消毒劑在市政輸水網絡中發(fā)揮著至關重要的作用，并且仍然是飲用水廠的常用消毒劑。本文將探討游離氯和總氯之間的區(qū)別，并討論在哪些應用中應測量游離氯，在哪些應用中測量總氯。
水處理廠如何將氯用作消毒劑
原水與經過氯消毒的自來水
為確定何時測量游離氯與總氯，首先需討論兩項參數(shù)之間的區(qū)別，并解釋市政處理廠氯消毒的基本原理。
“游離氯”是指水中可用于消毒和殺滅有害細菌、病毒和其他病原體的氯的數(shù)量。此類氯是活性最大的氯，這意味著，其可以與水中的污染物發(fā)生反應并中和消除。在市政水廠中，通常以氯氣形式加入游離氯，加入水中后，形成次氯酸（HOCl）或次氯酸根離子（OCl-）。
水中的次氯酸平衡方程式
將游離氯投放至市政水中后，游離氯與氨和硝酸鹽等無機和有機化合物發(fā)生反應。然后，游離氯分解這些污染物的細胞結構，產生稱為“氯胺”的新化合物（包括一氯胺、二氯胺和三氯胺）。通常，這些化合物稱為“化合氯”。
在某些情況下，氯胺用于飲用水消毒，與傳統(tǒng)的游離氯消毒相比，氯胺具有一些優(yōu)勢。氯胺的消毒能力略弱于游離氯，原因在于其與氨發(fā)生部分反應。因此，氯胺在與水中污染物發(fā)生反應時產生的消毒副產物較少。
消毒副產物（DBPs）屬于有害化合物，如果食用，會對動物和人類造成不良影響（包括引發(fā)各種癌癥）。雖然DBPs種類繁多，但其中比較常見和知名的包括三鹵甲烷（THMs）、氯仿、鹵乙酸（HAAs）、亞氯酸鹽和溴酸鹽。此外，氯胺化合物比游離氯化合物更穩(wěn)定，因此在飲用水應用中的消毒時間更長。當市政當局擁有一個龐大的配水網絡時，需要很長時間才能將水輸送至最終用戶處，在此情況下，氯胺化合物的消毒作用尤為明顯。在某些情況下，水廠會在廠內采用游離氯策略，在配水網絡中則采用氯胺策略。
“總氯”是指游離氯和化合氯總和，對全面了解水樣中的氯含量至關重要。將總氯減去游離氯，得到化合氯濃度。
如上介紹氯作為消毒劑的基本知識，我們可運用這些知識確定何時測量廢水和飲用水應用中的游離氯或總氯，或者在各種控制策略下，同時測量游離氯和總氯。
廢水中的氯
廢水處理廠
關于城市廢水處理，通常測量總氯。廢水處理廠主要將水排放回環(huán)境，廢水排入湖泊、河流和溪流。由于任何形式的氯均會對水生生物產生劇毒，因此，廢水處理廠對總余氯設有排放許可要求，以確保受納水體能保持安全的氯含量。
廢水排放
測量廢水處理廠出水中的氯濃度時，測量總氯含量是很重要的，該測量值同時包含游離氯和化合氯。氯化學品的購買和儲存成本高昂，因此，廢水處理廠經營者的首要任務是確保氯化過程盡可能高效。通過利用測量氯及其他參數(shù)（包括pH值、溫度、生化需氧量、總懸浮固體、氨氮和亞硝酸鹽）的儀器，可優(yōu)化廢水處理廠的加氯工藝。
廢水處理中的斷點加氯
加氯工藝可通過多種方式進行控制，但較常見的控制策略是斷點加氯。在該工藝中，持續(xù)投放氯，直至達到斷點。“斷點”是指工藝中的所有有機物均與氯發(fā)生反應，形成化合氯時。達到斷點后，可再次加入氯，以達到脫氯工藝前所需的殘余氯量。
通過測量加氯工藝中的總氯和游離氯，操作員可以得出化合氯殘余量，從而全面了解加氯工藝。這些數(shù)據可幫助操作員有效投放足量化學藥劑，以產生足夠消毒率，同時避免投放過量化學藥劑及浪費化學藥劑的可能性。
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