一种再生水消毒的投氯方法

摘要

本发明涉及再生水消毒技术领域，尤其涉及一种再生水消毒的投氯方法。包括以下步骤：(1)检测得到再生水中NH

说明书

技术领域

本发明涉及再生水消毒技术领域，尤其涉及一种再生水消毒的投氯方法。

背景技术

为保证再生水终端用水水质安全，再生水厂出水时需投加次氯酸钠以增加水中余氯浓度，故而余氯是保证再生水终端用水水质安全的重要指标，但经过较长的管网运输后余氯消耗快，无法保证终端用水水质，因此需要进行二次消毒。再生水水质标准(SL368-2006)中再生水的不同回用途径其余氯浓度最低要求不同，其中用作冷却水和景观用水规定余氯浓度≥0.05mg/L，用作城市杂用水规定管网末端余氯浓度≥0.2mg/L。

目前国内外再生水消毒仍是采用给水的消毒机理进行投氯，但再生水水质复杂，需建立自己的规范，对再生水消毒过程中剩余余氯浓度进行推测和控制。

发明内容

本发明解决的技术问题是目前国内外再生水消毒仍是采用给水的消毒机理进行投氯，但再生水水质复杂，需建立自己的规范，对再生水消毒过程中剩余余氯浓度进行推测和控制。

为解决上述问题，本发明设计了一种再生水消毒的投氯方法，通过分析不同氯量及不同主要反应物浓度条件下的余氯衰减规律来实现再生水的科学消毒，是一种根据再生水水质及储存停留时间进行科学投氯的方式，能够保证再生水终端用水水质及经济高效消毒。

为达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：一种再生水消毒的投氯方法，投加的消毒剂为次氯酸钠，然后分析不同氯量及不同主要反应物浓度条件下的余氯衰减规律来实现再生水的科学消毒；具体包含以下步骤：

(1)检测得到再生水中NH₄⁺-N浓度x₁和需下降的腐殖酸荧光强度x₂，将其代入方程(1)得到参与氯化反应的氯浓度A值：

A＝6.38-6.39(0.18^x₁)-0.63(0.98^x₂)(1)

式中：A-参与整个氯化反应过程的氯浓度，mg/L；

x₁-再生水中NH₄⁺-N浓度，mg/L；

x₂-需下降的腐殖酸荧光强度。

其中，各参数的确定过程如下：

①为了得到参与整个反应过程的氯浓度A值，需要研究耗氯量与水中反应物的关系，在测余氯的同时进行取水样，测定不同的停留时间下水中的NH₄⁺-N、PO₄^2--P、COD、TOC、三维荧光，其中NH₄⁺-N浓度和腐殖酸荧光强度在投加次氯酸钠后瞬间下降且下降量最大。

②以NH₄⁺-N浓度和腐殖酸荧光强度为参数指标，通过用超纯水配水来研究在投氯后的0h耗氯量与反应物浓度变化量之间的关系，如图1所示，根据拟合方程得到参与氯化反应过程的氯浓度A与初始氨氮浓度和腐殖酸浓度荧光强度下降量的函数关系，见方程(1)。

A＝y1+y2

A＝6.38-6.39(0.18^x₁)-0.63(0.98^x₂)(1)

式中：A—参与整个氯化反应过程的氯浓度，mg/L；

x1—氨氮消耗量，mg/L；

x2—腐殖酸荧光强度下降量。

(2)将通过方程(1)得到的A值带入氯衰减系数︱k︱与参与氯化反应的氯浓度A的关系方程式(2)，则可计算出氯衰减系数︱k︱。

︱k︱＝0.953-0.093×A(2)

式中：︱k︱-氯衰减系数；

A-参与整个氯化反应过程的氯浓度，mg/L。

其中，各参数的确定过程如下：

①实验装置为4个体积纯304不锈钢加盖保温圆桶，编号为1#、2#、3#、4#，如图2所示。试验过程中，首先在4个装置中分别加入5L实验用水；其次，采用1.55mol/L的NaClO溶液将再生水的初始游离余氯浓度设置为4、6、8和10mg/L梯度，搅拌30s；在不同的停留时间取样测定游离氯、总氯、NH₄⁺-N、PO₄^2--P、COD、TOC、三维荧光。

其中，所述不锈钢加盖保温圆桶包括桶体上方的进水管道1、投氯管道2，桶体内设搅拌器3，下方设有出水口4；进水管道1通过水泵将实验用水接入桶体内，通过投氯管道加入NaClO溶液，然后用搅拌器搅拌均匀，通过出水口4出水进行放水、取样检测。

②对游离余氯随停留时间的变化进行动力学拟合，如图3所示，所有曲线的相关度R²都在0.98以上，说明余氯的衰减反应可以用一级动力学模型表示，见方程(3)。

C＝C₀+A×exp(k×t)(3)

式中：C—t时刻所对应的余氯浓度，mg/L；

C₀—在衰减末期未参与反应的余氯，mg/L；

t—消毒接触时间，h；

A—参与整个氯化反应过程的氯浓度，mg/L；

k—氯衰减系数。

③根据方程3拟合出的曲线，得到氯衰减系数︱k︱和参与整个氯化反应的氯浓度A，对二者进行拟合，如图4所示，得到︱k︱与A的关系方程式，然后在已知参与氯化反应的氯浓度A值下，将其带入︱k︱与A的关系方程式，则可计算出衰减系数︱k︱。

(3)将通过方程(1)和方程(2)得到的A值与︱k︱值代入余氯衰减一级动力学模型(3)，则可得到余氯浓度C与消毒接触时间t的关系方程式。

C＝C₀+A×exp(-︱k︱×t)(3)

式中：C—t时刻所对应的余氯浓度，mg/L；

C₀—在衰减末期未参与反应的余氯，水温为15～18℃时可取0.15，19～23℃时可取0.01，mg/L，可根据实际情况进行调整；

t—消毒接触时间，h；

A—参与整个氯化反应过程的氯浓度，mg/L；

︱k︱—氯衰减系数。

通过投氯建议流程图，即图5所示，最终可推算出消毒接触t时间时所对应的余氯浓度，以及当余氯低至规定标准以下时所需的时间，从而为余氯的控制和预测提供保障，另外还可以通过需储存停留时间、用水终端余氯要求条件来推测出符合要求的二次投氯量。

本发明的有益效果在于：

(1)通过耗氯量与水中反应物的关系研究确定了NH₄⁺-N和腐殖酸荧光强度作为评价耗氧量的因素。

(2)建立了余氯衰减一级动力学模型，通过计算可以得到消毒接触t时间时所对应的余氯浓度，以及当余氯低至规定标准以下时所需的时间。

(3)可以通过余氯衰减一级动力学模型和需储存停留时间、用水终端余氯要求条件来推测出符合要求的二次投氯量。

附图说明

图1是NH₄⁺-N和腐殖酸荧光强度与耗氯量的拟合曲线图；

图2是不锈钢加盖保温圆桶结构示意图；

图3是游离余氯与停留时间的动力学拟合曲线；

图4是︱k︱与A的关系拟合图；

图5是投氯建议流程图；

图6是余氯实测值与预测值的比较图；

图中，进水管道1、投氯管道2、搅拌器3、出水口4。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本发明所提供的再生水二次投氯消毒方法，其整体思路为：当再生水在运输或储存过程中水质恶化，需进行二次消毒以保证终端用水水质时，得知再生水中NH₄⁺-N浓度和需下降的腐殖酸荧光强度，根据参与氯化反应的氯浓度A与反应物之间的关系方程(1)则可得到A值，再根据氯衰减系数︱k︱与参与氯化反应的氯浓度A的关系方程(2)则可得到︱k︱值，把氯衰减系数︱k︱值与参与氯化反应的氯浓度A值代入模型(3)，则得到余氯浓度C与消毒接触时间t的关系方程式，因此可计算消毒接触t时间时所对应的余氯浓度，为余氯的控制与预测提供了保障。

是以青岛市海泊河污水处理厂的再生水为实验对象，工艺出水水质达到《城市污水再生利用-景观环境用水水质》(GB/T18921-2002)非接触类水质标准，投加的消毒剂为次氯酸钠。

对于余氯衰减至检测限以下、NH₄⁺-N(x₁)浓度为2.26mg/L、需下降的腐殖酸荧光强度(x₂)为150，因此需进行二次消毒的再生水。通过图2所示的装置进行投氯消毒。通过方程A＝6.38-6.39(0.18^x₁)-0.63(0.98^x₂)计算得到参与氯化反应的氯浓度A≈6.11mg/L，把A代入方程︱k︱＝0.953-0.093×A得到氯衰减系数︱k︱≈0.38，得到方程(3)C＝0.01+6.11e^(-0.38t)，通过对比实测余氯浓度和预测余氯浓度，各验证点余氯实测值与模型计算值比较接近，吻合度较高，见图3。因此通过此方法进行科学投氯消毒，实现了再生水消毒过程中剩余余氯浓度的推测和控制，为再生水的二次消毒提供了科学依据。

以上所述，仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于此发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的任何改进也视为本发明的保护范围。