氨氮浓度对次氯酸钠消毒中水的影响

第5卷第12期2011年12月

环境工程学报

Vol．5，No．12Dec．2011

氨氮浓度对次氯酸钠消毒中水的影响

祝

明

1

杨雅雯

2

赵燕

1

朱百泉

1

李佳

1

（1.中国肉类食品综合研究中心，北京100068；2．北京市劳动保护科学研究所，北京100054）

摘要研究了氨氮浓度对次氯酸钠消毒中水的影响，讨论了中水氨氮浓度、氯胺浓度、总余氯浓度、消毒接触时间和

总大肠菌群指标的变化关系。结果表明，氨氮随消毒接触时间呈先降低再升高的趋势，中水氨氮浓度越高，其变化幅度越小，反之，则变化幅度较大；氯胺浓度随消毒接触时间的延长先升高再降低，而总余氯量则逐渐降低，并有一定的持续消毒作用；此外，总余氯随次氯酸钠投加量的增加呈先升高后降低再逐渐升高的趋势，整个反应过程符合折点加氯消毒理论；当

氨氮消耗掉的次氯酸钠量最多，生成的总余氯量最少；当Cl/N次氯酸钠投加量与氨氮的比值（以后简称Cl/N）为25/1时，

比大于25/1时，消毒后中水氨氮浓度为零，反之，则随Cl/N比升高逐渐降低；而当氨氮浓度相同时，中水消毒达标的主要影响因素是水中总大肠菌群的数量。

关键词

氨氮

次氯酸钠X703

消毒

中水A

9108（2011）12-2793-04文章编号1673-中图分类号

文献标识码

Effectofammonianitrogenconcentrationonsodiumhypochlorite

disinfectionofreclaimedwater

ZhuMing1

YangYawen2

ZhaoYan1

ZhuBaiquan1

LiJia1

（1．ChinaMeatResearchCentre，Beijing100068，China；2．BeijingMunicipalInstituteofLaborProtection，Beijing100054，China）

AbstractTheeffectofammonianitrogenonthedisinfectionofreclaimedwaterwithusingsodiumhypochloriteasthedisinfectorwasstudied．Otherfactorssuchaschloramineconcentration，totalchlorineconcentration，reactiontimewerealsoconsidered．Theresultsshowedthattheammonianitrogenconcentrationwentupatthebeginning，andthendropped．Thehigherinitialammonianitrogenconcentration，theloweritsvariationwas．Andthelowerinitialconcentration，thehighervariationwas．Andtheconcentrationofchloraminewentupatthebeginningandthen

andthechloraminehadcontinualdisinfectioneffect．Thewholeprocesswasinaccordancewithdroppedtilltheend，

breakpointchlorinationdisinfectiontheory．Whentheratioofchlorinetowardsnitrogenwas25/1，ammonianitrogenconsumedthemostsodiumhypochlorite，andthetotalchlorineconcentrationwasthelowest．Whentheratiowashigh-erthan25/1，theammonianitrogenconcentrationwasunderthedetectionlimit．Whentheratiowaslowerthan25/1，theammonianitrogenconcentrationdecreasedastheCl/Nincreased．Underthesameammonianitrogenconcentra-tion，thenumberoftotalcoliformswasthekeyfactorforthereclaimedwatertomeetdisinfectionstandard．

Keywordsammonianitrogen；sodiumhypochlorite；disinfection；reclaimedwater

+

中水经处理后仍存在一定量的氨氮，多以NH4或

NH3形式存在，以氯作为消毒剂消毒时，氯消毒剂可与水中氨或铵离子发生反应生产氯胺

［1-5］

1实验部分

实验用水

，该反应取决于1．1

中水水质变化较大，与中水水源、处理工艺、操

［8，9］

。为保证实验结果准作运行管理等密切相关优势的2种化合物是一氯胺（NH2Cl）和二氯胺

，（NHCl2），在氯氨比达到2．0时，出现的三氯化氮数量确实验用水取自北京市高碑店污水处理厂砂滤池pH、温度、接触时间，以及氯氨比。在大多数情况下，占可忽略不计。氯胺也起消毒剂作用，不过作用缓慢。

氨氮与水中的消毒剂发生反应

［6，7］

将直接影响

035219-基金项目：北京市2010水务财政专项资金类项目（PXM2010-105486）

收稿日期：2010－08－03；修订日期：2010－09－07

作者简介：祝明（1979～），女，硕士，工程师，主要从事水处理研究工

mail：cmrcen@126．com作。E-

消毒剂投加量和灭菌效果。本文以中水为研究对象，研究氨氮浓度对次氯酸钠消毒中水的影响，掌握氨氮与次氯酸钠消毒剂的关系。

2794

环境工程学报第5卷

COD15～50mg/L、出水，水质氨氮浓度0～5mg/L、分析原因，由于氨氮与次氯酸钠消毒剂之间发

BOD50～10mg/L、生反应生成氯胺，浊度1～5NTU。氨氮浓度迅速降低，氯胺浓度迅速1．2实验方法反应式向逆方向进升高；随着水中消毒剂量的消耗，向水样中投加一定量的次氯酸钠，监测氨氮、氯胺、总余氯和总大肠菌群等指标，研究各指标之间的相互影响关系，以及随反应时间的变化趋势。1．3分析项目与方法

实验中分析项目包括氨氮、氯胺、总余氯和总大

［10］

肠菌群等指标，分析方法按照国家标准进行。

氯胺会分解重新生成氨氮和次氯酸，氨氮逐渐升行，

高，氯胺逐渐降低；随着水中还原性物质对次氯酸的消耗，反应不断向逆反应方向进行，氨氮浓度逐渐升高并趋于平稳，氯胺浓度逐渐降低也趋于平稳。当氨氮浓度较低时，氨氮与次氯酸钠反应完全，上述过程较为明显；当氨氮浓度较高时，参与次氯酸钠反应的氨氮较少，因此反应不明显。

2．2总余氯随氨氮浓度的变化关系

取不同氨氮浓度的中水，投加相同剂量的消毒剂12mg/L，接触反应30min时，监测中水中的总余总余氯量随氨氮浓度的变化规律见图3

。氯量，

2

2．1

结果与讨论

氨氮、氯胺随消毒接触时间的变化关系

向水样中投加一定剂量次氯酸钠消毒剂，水中

一氯胺、二氯胺和总余氯浓度随接触时间的变氨氮、

化规律见图1。分别选择不同的水样及消毒剂投加量，氨氮随接触时间的变化规律见图2

。

图3Fig.3

总余氯随氨氮浓度的变化

Changeoftotalchlorineconcentration

withammonianitrogenconcentration

从图3可看出，原水中氨氮浓度变化直接影响

消毒后的总余氯含量，且总余氯浓度变化与氨氮之间不呈线性关系。总余氯随氨氮浓度的增加呈先降低，再升高趋势。分析其原因：氨氮浓度低，次氯酸钠投加量与氨氮的比值（Cl/N）较高，少量次氯酸钠与氨氮发生完全反应，这部分氯被还原，氨氮被全部氧化，其余大部分次氯酸钠水解产生次氯酸，总余氯较高；随着氨氮Cl/N比逐渐降低，参与反应被还原的氯越来的增加，越多，水解产生的次氯酸越来越少，总余氯逐渐降低；

Cl/N比降至25/1，当氨氮增加到一定值时，基本全部次氯酸钠都参与反应，被还原，因此总余氯达到最低

Cl/N比进一步降低，点；随后，当氨氮继续增加时，氨部分未氧化氨氮与次氯酸钠发氮不能被氯全部氧化，

生反应生产氯胺，氯胺是总余氯的一部分，由于参与

由图1和图2可看出，加入次氯酸钠后，氨氮与

次氯酸钠迅速发生反应，生成一氯胺和二氯胺，氨氮浓度降低。随接触反应时间的延长，氨氮呈先降低

一氯胺和二氯胺呈先升高再降低的再升高的趋势，

总余氯呈持续下降的趋势；当水中氨氮浓度较趋势，

高时，投加一定量消毒剂，氨氮浓度变化幅度较小；

氯胺反应的氨氮越来越多，因此总余氯逐渐升高。当水中氨氮浓度较低时，投加次氯酸钠后氨氮浓度2.3消毒前后水中氨氮浓度随Cl/N比的变化关系

且在加入消毒剂30min时，水中氨变化幅度较大，取不同氨氮浓度的中水，投加不同剂量的消毒

氮浓度降至最低，随后氨氮逐渐增加，在反应时间超剂，接触反应30min时，监测水中氨氮浓度变化，详过3h后，水中氨氮浓度基本趋于稳定。

细数据见表1。

第12期

表1Table1

实验

祝明等：氨氮浓度对次氯酸钠消毒中水的影响

2795

消毒前后氨氮浓度变化情况Concentrationchangesofammonia

60、120min时，从图4可知，接触反应30、随消毒剂投加量的增加总余氯变化规律基本

呈先升高后降低再逐渐升高的趋势。整一致，

。反应初个反应过程符合折点加氯消毒理论期，总余氯逐渐增加，此时总余氯主要为氯胺；随着次氯酸钠投加量的继续增加，氯胺被氧化成一些不起消毒作用的化合物，总余氯逐渐降低，最后

——折点；继续增加次氯酸钠投加量达到最低点—

［2，11］

nitrogenbeforeandafterdisinfection

消毒剂投消毒前氨氮消毒后氨氮氨氮去除氨氮去

组数加量（mg/L）浓度（mg/L）浓度（mg/L）量（mg/L）除率（%）180．820．480．3441．462100．2600．261003120．19800．1981004151．040．380．6663．465201．220．081．1493．44

时水中出现自由性余氯，使得总余氯再次逐结合2．2的研究成果和表1中的实验数据可知，

渐升高。

中水消毒后氨氮浓度与消毒前变化规律不一致，其变

2．5总余氯、微生物指标随消毒接触时间的变化关系

化趋势与次氯酸钠投加量无关，与Cl/N比变化关系密

取氨氮浓度相同，总大肠菌群不同的中水，投加

3组实验，Cl/N比分别为38．46和切。表1中第2、

不同剂量的消毒剂，水中总余氯浓度和总大肠菌群

60．61，4、5大于25/1时，消毒后中水氨氮浓度为零；第1、

数随接触反应时间的变化情况见表2。

Cl/N比分别为9．756、14．42和16．39，组实验，小于25/1

1#、2#、4#由表2可见，在接触反应前3h内，

时，消毒后中水氨氮浓度随Cl/N比升高而逐渐降低。

3#水样余氯浓度衰减较水样余氯浓度衰减较快，

分析原因：当Cl/N比大于25/1时，氨氮与次氯

缓慢，这与原水水质情况及消毒剂投加量有关；

酸钠发生完全反应，全部被氧化；当Cl/N比小于

接触反应3h后，随着反应时间延长，衰减变化趋

25/1时，部分氨氮被氧化，其余氨氮与次氯酸钠反

缓，水质总余氯浓度缓慢降低。总体变化趋势基

应生产氯胺，氨氮与氯胺在水中形成一种平衡；Cl/

本一致，即水中总余氯浓度随接触反应时间逐渐

N比越小，参与反应被氧化的氨氮量越少，生成氯胺

衰减，其衰减速率跟水质情况和消毒剂投加

的氨氮量越多，因此水中氨氮浓度也越高。

量有关。

2．4中水折点加氯反应研究

2002）中规定：接触反中水标准（GB/T18920-向同一水样中投加不同剂量的消毒剂，研究接触

应30min，水中总余氯不小于1mg/L，总大肠菌群

60、120min时总余氯的变化规律，反应30、见图4

。

接触反应30min不大于3个/L。表2中数据显示，

#

4个水样总余氯浓度均大于1mg/L，4#时，但3、水样出现了总大肠菌群超标的现象。分析其原

当原因：主要是与原水中总大肠菌群的数量有关，

2

水中总大肠菌群在10数量级时，接触反应30min，总余氯大于1.0mg/L，总大肠菌群达标；

图4Fig.4

中水折点加氯消毒变化Changeofdisinfectionof

表2Table2

—800—800—4900—24000

0．53．3223．6525．04803．5010

12．9323．4024．96232．7379

reclaimedwaterbybreakpointchlorination

当原水中总大肠菌群超过10数量级时，接触反应30min，水中总余氯大于1.0mg/L，总大肠菌群会出现超标现象。

大肠菌群数变化情况Changeofcoliformsnumber

22．6223．0724．91331．74140

32．3322．6624．86231．34109

监测时间（691．741．24222．051．67224．404．03271．09130

0．9579

h）12

1．0721．1423．7220．8449

240．8421．0922．5520．4723

330．6920．9122．1120．3533

480．6020．8921．5920．3017

550．7920．7921．4920．2594

720．6020．7921．2420．2017

3

1水样总余氯（mg/L）1#水样总大肠（个/L）2#水样总余氯（mg/L）2#水样总大肠（个/L）3#水样总余氯（mg/L）3#水样总大肠（个/L）4#水样总余氯（mg/L）4#水样总大肠（个/L）

#

2796

环境工程学报第5卷

1980京：中国建筑工业出版社，2002）中规定：管网末中水标准（GB/T18920-2］［美］梅特卡夫和埃迪公司．废水工程处理及回用．北端总余氯不小于0.2mg/L。从表2可看出，当接触［2004京：化学工业出版社，总大肠菌群达标的水样，其管网末反应30min时，

［3］CollinsH．F．EffectsofInitialMixingandResidenceTime

端也能达标；当原水水质中大肠菌群数含量较高时，

接触反应30min总大肠菌群数即超标的水样，其管网末端大肠菌群数也很难达到标准要求。

DistributionontheEfficiencyoftheWastewaterChlorina-AnnualSymposium，BerkeleyandLosAngeles，CA，1970

tionProcess．TheCaliforniaStateDepartmentofHealth［4］CollinsH．F．，SelleckR．E．

ProcessKineticsof

3结论

WastewaterChlorination．SERLReport72-5，SanitaryEngi-neeringResearchLaboratory，UniversityofCalifornia，Berkeley，CA，1972

（1）氨氮与次氯酸钠反应迅速，次氯酸钠被消

耗，生成一氯胺和二氯胺，氨氮浓度降低。随接触时

5］HartF．L．Improvedhydraulicperformanceofchlorinecon-间的延长，氨氮浓度呈先降低再逐渐升高的趋势，一［

1979，51tactchambers．WaterPollutionControlFederation，氯胺和二氯胺呈先升高再逐渐降低的趋势，总余氯（12）：2868-2875

呈持续下降的趋势；当水中氨氮浓度较高时，其氨氮

［6］黄海明，肖贤明，晏波．折点氯化处理低浓度氨氮废水．

则变化幅度较大。浓度变化幅度较小；反之，

（2）当Cl/N比为25/1时，由氨氮消耗掉的次

氯酸钠量最多，生成的总余氯量最少；当Cl/N比逐渐小于或大于25/1时，其生成的总余氯逐渐增多。

（3）当Cl/N比大于25/1时，消毒后中水氨氮

2008，34（8）：63-65水处理技术，

HuangHaiming，XiaoXianming，YanBo．Studyonoppositefoldedplatehybridanaerobicreactor（OFPHAR）intreat-mentofsewage．TechnologyofWaterTreatment，2008，34（8）：63-65（inChinese）

浓度为零；当Cl/N比小于25/1时，消毒后中水氨氮［7］张胜利，刘丹，曹臣．次氯酸钠氧化脱除废水中氨氮的研

2009，40（3）：23-26究．工业用水与废水，浓度随氯氮比升高逐渐降低。

（4）次氯酸钠消毒中水，其总余氯随消毒剂投

加量增加呈先升高后降低再逐渐升高的趋势，整个反应过程符合折点加氯消毒理论。

（5）当氨氮浓度相同时，中水经消毒后能否达标主要取决于消毒前水中总大肠菌群的数量。本实

3

验条件下，当中水消毒前总大肠菌群超过10数量

ZhangShengli，LiuDan，CaoChen．Removalofnitrogen-ammoniafromwastewaterbysodiumhypochloriteoxidiza-tion．IndustrialWater＆Wastewater．2009，40（3）：23-26（inChinese）

8］梁学广．我国中水利用的现状及对策．湖南农机，2007，［

（7）：109-111

LiangXueguang．Shallowlydiscussesthewateruse．Hunan

级时，即使接触反应30min总余氯达标（大于1.0AgriculturalMachinery，2007，（7）：109-111（inChinese）mg/L），其总大肠菌群也会出现超标现象。9］翟苗苗，［黄高平，刘永泉，等．北京市海淀区17个新建小

（6）总余氯随消毒接触时间延长呈逐渐降低的趋2008，区使用中水卫生现状调查．中国卫生监督杂志，

（3）：52-55势，并具有一定的持续消毒作用，即当接触反应30min时总大肠菌群达标的水样，其管网末端也能达标。参考文献

［1］［美］小沃尔特·J·韦伯．水质控制物理化学方法．北

［10］国家环境总局．水和废水监测分析方法（第4版）．北

2002京：中国环境科学出版社，

［11］严煦世，范瑾初．给水工程（第3版）．北京：中国建筑工

1996业出版社，

第5卷第12期2011年12月

环境工程学报

Vol．5，No．12Dec．2011

氨氮浓度对次氯酸钠消毒中水的影响

祝

明

1

杨雅雯

2

赵燕

1

朱百泉

1

李佳

1

（1.中国肉类食品综合研究中心，北京100068；2．北京市劳动保护科学研究所，北京100054）

摘要研究了氨氮浓度对次氯酸钠消毒中水的影响，讨论了中水氨氮浓度、氯胺浓度、总余氯浓度、消毒接触时间和

总大肠菌群指标的变化关系。结果表明，氨氮随消毒接触时间呈先降低再升高的趋势，中水氨氮浓度越高，其变化幅度越小，反之，则变化幅度较大；氯胺浓度随消毒接触时间的延长先升高再降低，而总余氯量则逐渐降低，并有一定的持续消毒作用；此外，总余氯随次氯酸钠投加量的增加呈先升高后降低再逐渐升高的趋势，整个反应过程符合折点加氯消毒理论；当

氨氮消耗掉的次氯酸钠量最多，生成的总余氯量最少；当Cl/N次氯酸钠投加量与氨氮的比值（以后简称Cl/N）为25/1时，

比大于25/1时，消毒后中水氨氮浓度为零，反之，则随Cl/N比升高逐渐降低；而当氨氮浓度相同时，中水消毒达标的主要影响因素是水中总大肠菌群的数量。

关键词

氨氮

次氯酸钠X703

消毒

中水A

9108（2011）12-2793-04文章编号1673-中图分类号

文献标识码

Effectofammonianitrogenconcentrationonsodiumhypochlorite

disinfectionofreclaimedwater

ZhuMing1

YangYawen2

ZhaoYan1

ZhuBaiquan1

LiJia1

（1．ChinaMeatResearchCentre，Beijing100068，China；2．BeijingMunicipalInstituteofLaborProtection，Beijing100054，China）

AbstractTheeffectofammonianitrogenonthedisinfectionofreclaimedwaterwithusingsodiumhypochloriteasthedisinfectorwasstudied．Otherfactorssuchaschloramineconcentration，totalchlorineconcentration，reactiontimewerealsoconsidered．Theresultsshowedthattheammonianitrogenconcentrationwentupatthebeginning，andthendropped．Thehigherinitialammonianitrogenconcentration，theloweritsvariationwas．Andthelowerinitialconcentration，thehighervariationwas．Andtheconcentrationofchloraminewentupatthebeginningandthen

andthechloraminehadcontinualdisinfectioneffect．Thewholeprocesswasinaccordancewithdroppedtilltheend，

breakpointchlorinationdisinfectiontheory．Whentheratioofchlorinetowardsnitrogenwas25/1，ammonianitrogenconsumedthemostsodiumhypochlorite，andthetotalchlorineconcentrationwasthelowest．Whentheratiowashigh-erthan25/1，theammonianitrogenconcentrationwasunderthedetectionlimit．Whentheratiowaslowerthan25/1，theammonianitrogenconcentrationdecreasedastheCl/Nincreased．Underthesameammonianitrogenconcentra-tion，thenumberoftotalcoliformswasthekeyfactorforthereclaimedwatertomeetdisinfectionstandard．

Keywordsammonianitrogen；sodiumhypochlorite；disinfection；reclaimedwater

+

中水经处理后仍存在一定量的氨氮，多以NH4或

NH3形式存在，以氯作为消毒剂消毒时，氯消毒剂可与水中氨或铵离子发生反应生产氯胺

［1-5］

1实验部分

实验用水

，该反应取决于1．1

中水水质变化较大，与中水水源、处理工艺、操

［8，9］

。为保证实验结果准作运行管理等密切相关优势的2种化合物是一氯胺（NH2Cl）和二氯胺

，（NHCl2），在氯氨比达到2．0时，出现的三氯化氮数量确实验用水取自北京市高碑店污水处理厂砂滤池pH、温度、接触时间，以及氯氨比。在大多数情况下，占可忽略不计。氯胺也起消毒剂作用，不过作用缓慢。

氨氮与水中的消毒剂发生反应

［6，7］

将直接影响

035219-基金项目：北京市2010水务财政专项资金类项目（PXM2010-105486）

收稿日期：2010－08－03；修订日期：2010－09－07

作者简介：祝明（1979～），女，硕士，工程师，主要从事水处理研究工

mail：cmrcen@126．com作。E-

消毒剂投加量和灭菌效果。本文以中水为研究对象，研究氨氮浓度对次氯酸钠消毒中水的影响，掌握氨氮与次氯酸钠消毒剂的关系。

2794

环境工程学报第5卷

COD15～50mg/L、出水，水质氨氮浓度0～5mg/L、分析原因，由于氨氮与次氯酸钠消毒剂之间发

BOD50～10mg/L、生反应生成氯胺，浊度1～5NTU。氨氮浓度迅速降低，氯胺浓度迅速1．2实验方法反应式向逆方向进升高；随着水中消毒剂量的消耗，向水样中投加一定量的次氯酸钠，监测氨氮、氯胺、总余氯和总大肠菌群等指标，研究各指标之间的相互影响关系，以及随反应时间的变化趋势。1．3分析项目与方法

实验中分析项目包括氨氮、氯胺、总余氯和总大

［10］

肠菌群等指标，分析方法按照国家标准进行。

氯胺会分解重新生成氨氮和次氯酸，氨氮逐渐升行，

高，氯胺逐渐降低；随着水中还原性物质对次氯酸的消耗，反应不断向逆反应方向进行，氨氮浓度逐渐升高并趋于平稳，氯胺浓度逐渐降低也趋于平稳。当氨氮浓度较低时，氨氮与次氯酸钠反应完全，上述过程较为明显；当氨氮浓度较高时，参与次氯酸钠反应的氨氮较少，因此反应不明显。

2．2总余氯随氨氮浓度的变化关系

取不同氨氮浓度的中水，投加相同剂量的消毒剂12mg/L，接触反应30min时，监测中水中的总余总余氯量随氨氮浓度的变化规律见图3

。氯量，

2

2．1

结果与讨论

氨氮、氯胺随消毒接触时间的变化关系

向水样中投加一定剂量次氯酸钠消毒剂，水中

一氯胺、二氯胺和总余氯浓度随接触时间的变氨氮、

化规律见图1。分别选择不同的水样及消毒剂投加量，氨氮随接触时间的变化规律见图2

。

图3Fig.3

总余氯随氨氮浓度的变化

Changeoftotalchlorineconcentration

withammonianitrogenconcentration

从图3可看出，原水中氨氮浓度变化直接影响

消毒后的总余氯含量，且总余氯浓度变化与氨氮之间不呈线性关系。总余氯随氨氮浓度的增加呈先降低，再升高趋势。分析其原因：氨氮浓度低，次氯酸钠投加量与氨氮的比值（Cl/N）较高，少量次氯酸钠与氨氮发生完全反应，这部分氯被还原，氨氮被全部氧化，其余大部分次氯酸钠水解产生次氯酸，总余氯较高；随着氨氮Cl/N比逐渐降低，参与反应被还原的氯越来的增加，越多，水解产生的次氯酸越来越少，总余氯逐渐降低；

Cl/N比降至25/1，当氨氮增加到一定值时，基本全部次氯酸钠都参与反应，被还原，因此总余氯达到最低

Cl/N比进一步降低，点；随后，当氨氮继续增加时，氨部分未氧化氨氮与次氯酸钠发氮不能被氯全部氧化，

生反应生产氯胺，氯胺是总余氯的一部分，由于参与

由图1和图2可看出，加入次氯酸钠后，氨氮与

次氯酸钠迅速发生反应，生成一氯胺和二氯胺，氨氮浓度降低。随接触反应时间的延长，氨氮呈先降低

一氯胺和二氯胺呈先升高再降低的再升高的趋势，

总余氯呈持续下降的趋势；当水中氨氮浓度较趋势，

高时，投加一定量消毒剂，氨氮浓度变化幅度较小；

氯胺反应的氨氮越来越多，因此总余氯逐渐升高。当水中氨氮浓度较低时，投加次氯酸钠后氨氮浓度2.3消毒前后水中氨氮浓度随Cl/N比的变化关系

且在加入消毒剂30min时，水中氨变化幅度较大，取不同氨氮浓度的中水，投加不同剂量的消毒

氮浓度降至最低，随后氨氮逐渐增加，在反应时间超剂，接触反应30min时，监测水中氨氮浓度变化，详过3h后，水中氨氮浓度基本趋于稳定。

细数据见表1。

第12期

表1Table1

实验

祝明等：氨氮浓度对次氯酸钠消毒中水的影响

2795

消毒前后氨氮浓度变化情况Concentrationchangesofammonia

60、120min时，从图4可知，接触反应30、随消毒剂投加量的增加总余氯变化规律基本

呈先升高后降低再逐渐升高的趋势。整一致，

。反应初个反应过程符合折点加氯消毒理论期，总余氯逐渐增加，此时总余氯主要为氯胺；随着次氯酸钠投加量的继续增加，氯胺被氧化成一些不起消毒作用的化合物，总余氯逐渐降低，最后

——折点；继续增加次氯酸钠投加量达到最低点—

［2，11］

nitrogenbeforeandafterdisinfection

消毒剂投消毒前氨氮消毒后氨氮氨氮去除氨氮去

组数加量（mg/L）浓度（mg/L）浓度（mg/L）量（mg/L）除率（%）180．820．480．3441．462100．2600．261003120．19800．1981004151．040．380．6663．465201．220．081．1493．44

时水中出现自由性余氯，使得总余氯再次逐结合2．2的研究成果和表1中的实验数据可知，

渐升高。

中水消毒后氨氮浓度与消毒前变化规律不一致，其变

2．5总余氯、微生物指标随消毒接触时间的变化关系

化趋势与次氯酸钠投加量无关，与Cl/N比变化关系密

取氨氮浓度相同，总大肠菌群不同的中水，投加

3组实验，Cl/N比分别为38．46和切。表1中第2、

不同剂量的消毒剂，水中总余氯浓度和总大肠菌群

60．61，4、5大于25/1时，消毒后中水氨氮浓度为零；第1、

数随接触反应时间的变化情况见表2。

Cl/N比分别为9．756、14．42和16．39，组实验，小于25/1

1#、2#、4#由表2可见，在接触反应前3h内，

时，消毒后中水氨氮浓度随Cl/N比升高而逐渐降低。

3#水样余氯浓度衰减较水样余氯浓度衰减较快，

分析原因：当Cl/N比大于25/1时，氨氮与次氯

缓慢，这与原水水质情况及消毒剂投加量有关；

酸钠发生完全反应，全部被氧化；当Cl/N比小于

接触反应3h后，随着反应时间延长，衰减变化趋

25/1时，部分氨氮被氧化，其余氨氮与次氯酸钠反

缓，水质总余氯浓度缓慢降低。总体变化趋势基

应生产氯胺，氨氮与氯胺在水中形成一种平衡；Cl/

本一致，即水中总余氯浓度随接触反应时间逐渐

N比越小，参与反应被氧化的氨氮量越少，生成氯胺

衰减，其衰减速率跟水质情况和消毒剂投加

的氨氮量越多，因此水中氨氮浓度也越高。

量有关。

2．4中水折点加氯反应研究

2002）中规定：接触反中水标准（GB/T18920-向同一水样中投加不同剂量的消毒剂，研究接触

应30min，水中总余氯不小于1mg/L，总大肠菌群

60、120min时总余氯的变化规律，反应30、见图4

。

接触反应30min不大于3个/L。表2中数据显示，

#

4个水样总余氯浓度均大于1mg/L，4#时，但3、水样出现了总大肠菌群超标的现象。分析其原

当原因：主要是与原水中总大肠菌群的数量有关，

2

水中总大肠菌群在10数量级时，接触反应30min，总余氯大于1.0mg/L，总大肠菌群达标；

图4Fig.4

中水折点加氯消毒变化Changeofdisinfectionof

表2Table2

—800—800—4900—24000

0．53．3223．6525．04803．5010

12．9323．4024．96232．7379

reclaimedwaterbybreakpointchlorination

当原水中总大肠菌群超过10数量级时，接触反应30min，水中总余氯大于1.0mg/L，总大肠菌群会出现超标现象。

大肠菌群数变化情况Changeofcoliformsnumber

22．6223．0724．91331．74140

32．3322．6624．86231．34109

监测时间（691．741．24222．051．67224．404．03271．09130

0．9579

h）12

1．0721．1423．7220．8449

240．8421．0922．5520．4723

330．6920．9122．1120．3533

480．6020．8921．5920．3017

550．7920．7921．4920．2594

720．6020．7921．2420．2017

3

1水样总余氯（mg/L）1#水样总大肠（个/L）2#水样总余氯（mg/L）2#水样总大肠（个/L）3#水样总余氯（mg/L）3#水样总大肠（个/L）4#水样总余氯（mg/L）4#水样总大肠（个/L）

#

2796

环境工程学报第5卷

1980京：中国建筑工业出版社，2002）中规定：管网末中水标准（GB/T18920-2］［美］梅特卡夫和埃迪公司．废水工程处理及回用．北端总余氯不小于0.2mg/L。从表2可看出，当接触［2004京：化学工业出版社，总大肠菌群达标的水样，其管网末反应30min时，

［3］CollinsH．F．EffectsofInitialMixingandResidenceTime

端也能达标；当原水水质中大肠菌群数含量较高时，

接触反应30min总大肠菌群数即超标的水样，其管网末端大肠菌群数也很难达到标准要求。

DistributionontheEfficiencyoftheWastewaterChlorina-AnnualSymposium，BerkeleyandLosAngeles，CA，1970

tionProcess．TheCaliforniaStateDepartmentofHealth［4］CollinsH．F．，SelleckR．E．

ProcessKineticsof

3结论

WastewaterChlorination．SERLReport72-5，SanitaryEngi-neeringResearchLaboratory，UniversityofCalifornia，Berkeley，CA，1972

（1）氨氮与次氯酸钠反应迅速，次氯酸钠被消

耗，生成一氯胺和二氯胺，氨氮浓度降低。随接触时

5］HartF．L．Improvedhydraulicperformanceofchlorinecon-间的延长，氨氮浓度呈先降低再逐渐升高的趋势，一［

1979，51tactchambers．WaterPollutionControlFederation，氯胺和二氯胺呈先升高再逐渐降低的趋势，总余氯（12）：2868-2875

呈持续下降的趋势；当水中氨氮浓度较高时，其氨氮

［6］黄海明，肖贤明，晏波．折点氯化处理低浓度氨氮废水．

则变化幅度较大。浓度变化幅度较小；反之，

（2）当Cl/N比为25/1时，由氨氮消耗掉的次

氯酸钠量最多，生成的总余氯量最少；当Cl/N比逐渐小于或大于25/1时，其生成的总余氯逐渐增多。

（3）当Cl/N比大于25/1时，消毒后中水氨氮

2008，34（8）：63-65水处理技术，

HuangHaiming，XiaoXianming，YanBo．Studyonoppositefoldedplatehybridanaerobicreactor（OFPHAR）intreat-mentofsewage．TechnologyofWaterTreatment，2008，34（8）：63-65（inChinese）

浓度为零；当Cl/N比小于25/1时，消毒后中水氨氮［7］张胜利，刘丹，曹臣．次氯酸钠氧化脱除废水中氨氮的研

2009，40（3）：23-26究．工业用水与废水，浓度随氯氮比升高逐渐降低。

（4）次氯酸钠消毒中水，其总余氯随消毒剂投

加量增加呈先升高后降低再逐渐升高的趋势，整个反应过程符合折点加氯消毒理论。

（5）当氨氮浓度相同时，中水经消毒后能否达标主要取决于消毒前水中总大肠菌群的数量。本实

3

验条件下，当中水消毒前总大肠菌群超过10数量

ZhangShengli，LiuDan，CaoChen．Removalofnitrogen-ammoniafromwastewaterbysodiumhypochloriteoxidiza-tion．IndustrialWater＆Wastewater．2009，40（3）：23-26（inChinese）

8］梁学广．我国中水利用的现状及对策．湖南农机，2007，［

（7）：109-111

LiangXueguang．Shallowlydiscussesthewateruse．Hunan

级时，即使接触反应30min总余氯达标（大于1.0AgriculturalMachinery，2007，（7）：109-111（inChinese）mg/L），其总大肠菌群也会出现超标现象。9］翟苗苗，［黄高平，刘永泉，等．北京市海淀区17个新建小

（6）总余氯随消毒接触时间延长呈逐渐降低的趋2008，区使用中水卫生现状调查．中国卫生监督杂志，

（3）：52-55势，并具有一定的持续消毒作用，即当接触反应30min时总大肠菌群达标的水样，其管网末端也能达标。参考文献

［1］［美］小沃尔特·J·韦伯．水质控制物理化学方法．北

［10］国家环境总局．水和废水监测分析方法（第4版）．北

2002京：中国环境科学出版社，

［11］严煦世，范瑾初．给水工程（第3版）．北京：中国建筑工

1996业出版社，