“三点加氯系统”的生产性实验研究

摘要： 本实验通过一系列的生产实验，摸索出在源水水质不稳定的情况下，通过“第三点补氯”来保证出厂水余氯（或总氯）的稳定，一方面确保用户饮用合格的自来水，另一方面避免了盲目的投氯量，节省了生产成本。

关键词： 三点加氯生产实验总氯余氯

1、概述：

上海浦东新区自来水总公司日产水量为20万吨，源水取自于川杨河，川杨河是连接三甲港和黄浦江的河道，近年来，由于环境恶化、水质逐年变差，特别是当三甲港开闸引水期间，源水氨氮、浊度、耗氧量等指标变化比较明显，氨氮起伏幅度在0.2～2.0 mg/L之间，浊度起伏幅度在25 ～500 NTU之间。源水水质的不稳定直接影响了加氯的精确性，特别是折点加氯无法实现。我们尝试在东车间进行实验性研究，经过2004年8月~2005年1月31日的不间断的探索研究，最终找到了一条有效途径，达到了“出厂onclick="g('余氯');">余氯（总氯）稳定，耗氯量有所减少”的效果，不仅确保了水质，而且降低了成本。这里与读者一起探讨、分享。

2、攻关阶段划分：

2.1、2004年8月~2004年9月15日为摸索研究阶段：

首先分析了6、7月份的出厂onclick="g('余氯');">余氯情况如下，出厂水onclick="g('余氯');">余氯6月份最高值为1.5 mg /L，最低值为0.5 mg /L，平均值为0.87 mg /L；千吨水耗氯最大值为8.19 kg，最小值为3.97 kg。7月份出厂水onclick="g('余氯');">余氯最高值为1.5 mg /L，最低值为0.5 mg /L，平均值为0.92 mg /L；千吨水耗氯最大值为10.75 kg，最小值为4.87 kg 。特别是当引水的2小时内，出厂onclick="g('余氯');">余氯起伏特大，后加氯机的调控呈无序状态（如2004年8月11日曲线，见附图1、2、3），出厂onclick="g('余氯');">余氯非常不稳定，而且用氯量出现不平衡状况；6、7月份的出厂onclick="g('余氯');">余氯曲线如下：

分析原因：主要是三甲港开闸引水，引水前后2小时氨氮发生突变，一般由2.0mg /L突降至0.3 mg /L左右，前后加氯却不能及时的调整，所以出厂onclick="g('余氯');">余氯起伏非常大，从0.3 mg /L可升至2.0 mg /L上下，使出厂水的onclick="g('余氯');">余氯极不稳定。

2.2、采取“第三点补氯”的措施：

经过查阅大量资料，针对公司现状，研究分析数据，我们决定尝试采用“第三点补氯”方案对东车间加氯系统进行改造。

首先我们根据制水流程进行了布点采样，进行氨氮、总氯、onclick="g('余氯');">余氯三者之间的数据采集，

采样流程图如下：

（采样点说明：1#、原水2#、澄清池前3#、澄清池后4#、滤后水5#、清水库进水6#、第1个通气孔7#、第2个通气孔8#、第3个通气孔9#、第4个通气孔10#、清水库出水11#、出厂水）

然后分析从2004年8月18日起至2004年9月10日，对11个采样点进行定时检测其onclick="g('余氯');">余氯、总氯和氨氮情况，现取2004年8月18日16:20分的采样数据与曲线列举如下：

采样点	1#	2#	3#	4#	5#	6#	7#	8#	9#	10#	11#
氨氮	0.69	0.217	0.226	0.219	0.193	0.168	0.184	0.205	0.193	0.166	0.163
onclick="g('余氯');">余氯	0	0.42	1.02	0.79	0.49	0.25	0.23	0.28	0.3	0.31	0.25
总氯	0	2.2	2.3	2.2	2.2	2.3	2.4	2.8	2.2	2	2

2.3、原因分析：

1、当千吨水加氯量在3.8kg时，氨氮经过沉淀池充分反应后，去除率可达50%左右，氨氮的去除主要在澄清池内完成，在以后的流程中基本上没有明显变化；

2、千吨水前加氯3.8kg投加后，总氯值升高，并在进入澄清池前有时可以达到2.0 mg /L以上，并保持稳定，经过后加氯，又有所回升，在清水库停留的时段里，逐渐下降；

3、onclick="g('余氯');">余氯在进入滤池前呈逐渐上升趋势，经过滤池后，逐渐下降；当进入水库后，由于水库水位的高低还会出现出厂onclick="g('余氯');">余氯上升或下降的反应消耗。

4、当沉淀池排污与滤池反冲洗时，滤后水流量发生变化，但后加氯控制仪表却不能及时的响应，导致onclick="g('余氯');">余氯不稳定。

2.4、2004年9月19日~2005年1月31日为onclick="g('余氯');">余氯稳定阶段：

前加氯为定量4 kg左右，后加氯采用流量比例-onclick="g('余氯');">余氯复合环反馈控制，备用加氯机采用onclick="g('余氯');">余氯反馈控制。

此阶段出厂onclick="g('余氯');">余氯基本稳定，出厂onclick="g('余氯');">余氯在0.4 mg /L ~ 0.7 mg /L之间，如12、1月份情况如下：

3、在原水枯水期间，尝试用总氯控制：

在onclick="g('余氯');">余氯控制时段中，当温度较低，特别在枯水期季节里氨氮较高，CL17onclick="g('余氯');">余氯分析仪检测出来的onclick="g('余氯');">余氯一直会偏低0.4mg /L以下，分析其原因可能是由于氨氮较高对检测onclick="g('余氯');">余氯的药剂有干扰，这对于控制用氯量是非常不利的，经过研究决定尝试采用“总氯药剂来控制，onclick="g('余氯');">余氯以手测复核为辅”的模式，我们于2005年1月5日~2005年1月31日进行更换检测总氯的药剂，并且第三点加氯采用总氯自动控制，经过数天观察，我们得出比较满意的结论：当前加氯为3 kg左右，后加氯采用流量比例反馈控制，备用加氯机采用总氯反馈控制时，出厂总氯可以维持在1.90 mg /L ~ 2.20 mg /L之间。

此阶段出厂总氯非常稳定，用氯量明显节省，1月份总氯曲线情况如下：

4、总体效果：

onclick="g('余氯');">余氯控制阶段：出厂onclick="g('余氯');">余氯基本稳定，维持在0.4 mg /L ~ 0.7 mg /L之间。

总氯控制阶段：出厂总氯非常稳定，onclick="g('余氯');">余氯可以保证在0.3 mg /L ~0.5 mg /L左右，总氯大体在1.90 mg /L ~ 2.20 mg /L之间。

从耗氯量、消毒效果、出厂onclick="g('余氯');">余氯、出厂总氯情况进行综合分析：

4.1、耗氯量：

4.1.1攻关前后控制阶段：（2004年6月~2005年1月比较）

年份	月份	原水氨氮			出厂onclick="g('余氯');">余氯（总氯）			出水量（M³）	千吨水氯耗
年份	月份	最大值	最小值	平均值	最大值	最小值	平均值	出水量（M³）	最大值	最小值	平均值
2004	6	2.5	0.05	0.44	1.5	0.5	0.87	2541620	8.19	3.97	5.62
2004	7	2.5	0.1	0.7	1.5	0.5	0.92	2780070	10.75	4.87	7.19
2004	8	2.2	0.05	0.45	1.2	0.15	0.71	3024760	7.3	4.06	5.79
2004	9	2.5	0.1	0.62	1	0.3	0.64	2909090	8.19	3.29	4.97
2004	10	1	0.1	0.44	1	0.5	0.74	2904688	7.26	3.05	4.41
2004	11	2	1	0.76	1	0.4	0.75	2786940	7.4	3.78	5.51
2004	12	2	0.3	0.96	1	0.6	0.75	2849000	7.81	4.07	6.07
2005	1	2	0.5	0.8	2.2	2	2.1	3112500	5.97	2.13	3.54

2004年7月~2005年2月千吨水耗氯量对比表
年份	2004						2005
月份日期	7	8	9	10	11	12	1	2
1	8.89	4.96	4.95	4.40	4.01	4.58	5.97	2.56
2	10.11	4.85	4.37	5.23	3.78	4.55	5.85	2.45
3	9.67	4.94	5.02	5.33	4.12	4.07	5.64	2.81
4	7.40	5.22	4.88	5.51	4.26	5.24	4.61	2.83
5	6.05	6.68	5.04	5.73	5.03	6.93	3.28	2.80
6	5.16	5.55	4.81	4.20	5.96	7.52	3.44	2.89
7	7.12	4.60	5.64	4.63	6.07	7.34	3.37	2.82
8	10.17	5.37	6.40	7.26	6.59	7.81	3.16	3.04
9	10.75	7.06	6.14	4.24	5.79	5.73	3.20	2.88
10	8.41	6.87	6.51	4.03	5.68	5.81	3.00	3.08
11	8.53	6.78	4.73	3.85	6.15	5.64	3.30	3.03
12	4.97	5.93	6.30	3.94	5.54	5.66	3.31	3.05
13	7.00	6.59	7.59	3.86	5.00	5.40	2.13	2.89
14	6.22	5.45	8.19	3.78	5.86	5.36	2.47	2.89
15	7.31	7.30	6.17	3.33	5.95	5.69	4.18	3.24
16	7.02	6.80	4.49	3.50	6.67	6.20	4.23	3.22
17	7.66	5.15	4.56	3.22	5.72	5.28	3.69
18	7.63	6.37	4.28	3.78	4.21	5.86	3.05
19	9.11	6.26	4.12	3.95	5.15	5.26	2.78
20	8.45	5.84	4.13	3.73	6.81	7.22	2.65
21	9.23	5.35	5.34	3.05	7.07	6.90	2.51
22	7.07	7.29	4.79	5.19	7.40	6.82	2.86
23	5.62	6.18	3.29	3.66	6.54	7.25	3.00
24	5.29	6.59	3.49	6.10	5.18	6.01	3.61
25	5.64	6.15	3.91	5.27	5.17	6.06	3.63
26	6.69	5.94	4.06	4.79	5.52	7.62	4.07
27	5.27	4.06	3.96	4.06	5.52	6.48	3.96
28	5.44	4.98	3.35	4.69	5.19	6.59	3.40
29	4.98	5.42	3.70	4.54	4.81	6.35	2.99
30	4.87	4.21	4.83	3.68	4.64	5.56	2.92
31	5.04	4.74		4.24		5.51	2.63

(说明：此表中2004年7月1日~2004年9月15日为改造前手动控制用氯情况，2004年9月16日~2005年1月4日为余氯仪控制用氯情况，2005年1月5日~2005年月31日为总氯仪控制情况。)

年份	月份	天数	总用氯量(kg)	平均每天用氯量（kg）
2004	6	30	14278	475.93
2004	7	31	19818	639.29
2004	8	31	17510	564.84
2004	9	30	14491	483.03
2004	10	31	12799	412.87
2004	11	30	15340	511.33
2004	12	31	17299	558.03
2005	1	31	10868	350.58

余氯控制时的耗氯量：2004年12月5日~30日，共26天，耗氯总量为15074 kg

总氯控制时的耗氯量：2004年1月5日~30日，共26天，耗氯总量为8504 kg

按照我国生活饮用水水质标准（GB5749-85）标准中细菌学指标规定：“细菌总数每mL中不大于100个，总大肠菌群每L中不大于3个，游离余氯在接触30分钟后不得低于0.3 mg /L，集中式给水除出厂水应符合上述要求外，管网末梢不应低于0.05 mg /L”。

经中心化验室反馈数据表明，用总氯检测控制效果理想，完全符合国家标准，我们于2005年1月11日赴机场镇幼儿园与施湾加油站分别检测余氯、总氯与浊度情况，结果如下：

时间	14:10	检测地点	机场镇幼儿园	施湾加油站
检测序号	检测内容		检测结果
1	余氯（mg /L）		0.35	0.40
2	总氯（mg /L）		2.30	2.18
3	浊度（NTU）		0.84	0.76

抽样分析2004年11月7日~2004年11月12日共6天曲线显示，余氯最大值为0.806 mg /L，最小值为0.426 mg /L，平均值为0.555 mg /L。

抽样分析2005年1月23日~2005年1月28日共6天曲线显示，总氯最大值为2.230 mg /L，最小值为1.860 mg /L，平均值为2.111 mg /L。

我们认为攻关前出厂余氯之所以不稳定，主要是由于四点原因，其一是三甲港引水导致氨氮的无常变化，其二是仪表的质量导致信号的无序控制，其三是排污反冲洗导致了滤后水流量的变化，其四是水库水位导致了氯气的再消耗。

无论用余氯控制还是总氯控制，其根本性的目标是确保杀菌消毒的效果，在没有采用三点加氯方案之前，当氨氮高时，一方面需要折点加氯，另一方面后加氯都采用余氯控制，出厂余氯无法实现自动控制，所以用氯量相差幅度比较大。现在加氯系统为“前加氯定量控制，后加氯采用流量比例控制，第三点采用总氯反馈自动控制”，一方面确保了出厂水质，并且保证管网末梢中的氯气含量，使之消毒效果能持久，另一方面也使氯气的消耗得到了有效的控制。

但由于缺少原水氨氮的在线检测，当氨氮因引水而发生变化时，余氯或总氯设定值若不能进行及时准确的调整，很可能会对氯耗或消毒效果有影响。

无论是检测余氯还是总氯的仪器都需要进行定期的维护与校正，加氯机的参数设置也需要不定期的检查、修正。要求技术人员要巡检仪表仪器的运转状况，发现问题及时进行处理。

因采取总氯控制的时间较短，因此，所设定的控制参数和氯气的耗用量仅适用于近阶段的原水状况，在进入丰水期后，随着原水氨氮平均值的降低，原水水温的升高，氯气的耗用量与现在相比将有所增加，我们将根据前一阶段获得的经验数据相应的调整控制参数和持续观察消毒效果，力求在稳定余氯的前提下，使平均耗氯量相对于去年同期有适当的降低。

[1] 严煦世，范瑾初主编《给水工程》（第四版）。中国建筑工业出版社，1999。