停留时间对二次供水中余氯的影响研究

区嘉明

摘 要：通过模拟二次供水储水设施研究了停留时间对二次供水中余氯的影响，并考察余氯与二次供水中菌落总数的相关性、余氯衰减系数与二次供水中耗氧量的相关性。实验结果表明：二次供水过程中随着停留时间的增加，水中的余氯不断地减少，且二次供水中菌落总数与余氯存在相关关系，余氯衰减系数与耗氧量存在相关关系。

关键词：二次供水 停留时间 余氯 耗氧量 菌落总数

中图分类号：R123 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）04（b）-0031-02

国内外净水厂的消毒工艺通常采用氯胺消毒[1]。余氯是一种仍被世界上超过80%的水厂使用着的有效的杀菌消毒手段。在供水管网及二次供水过程中，随着停留时间的延长，余氯衰减。水厂传统工艺处理加大了投氯量，以控制细菌的再生长[2]。因此，供水系统中停留时间对二次供水中余氯的影响研究具有重要的意义。该文通过模拟二次供水的储水过程，进行停留时间对二次供水中余氯产生的影响研究。

1 试验材料和方法

1.1 试验原水

该实验的研究对象分别为广州市站南路X号、广州市天河区五山路X号、广州市大学城外环东路X号内的管网水，分别记为水样A1、A2、A3，其中A1、A2为普通自来水供水管网水，A3为饮用净水供水管网水。

对水样进行采样时，为了消除管网水质采样点饮用水滞留等因素对水质的影响，因此，对管网水进行放水5 min的处理，然后再进行采样。

1.2 二次供水模拟储水装置

钢筋混凝土贮水池是城市中最常见的二次供水贮水设施，而且其一般设有盖板。在这个试验中我们采用的贮水装置是陶瓷耐酸缸，目的是更好地模拟实际二次供水设置情况，且更容易地进行实验，还有消除容器材质对贮水水质的影响，如图1所示。

在洁净室内放置该实验装置，并且保持装置里的水温在21 ℃～25 ℃之间。在对水样进行采样时，首先打开阀门，放水30 s，然后取水样，严格按照《生活饮用水标准检验方法-水样的采集与保存》（GB/T5750-2006）有关规定执行对水样的采集和保存。

1.3 测试项目与方法

余氯的测定使用HACH Pocket Colorimeter II Cl2便携式余氯测定仪（精度为0.01 mg/L）；菌落总数的测定采用营养琼脂平板计数（PCA）。

1.4 试验方法

在3个相同的洗净陶瓷耐酸缸中，分别加入同时采集的3个不同原水水样，并将其放置在洁净实验室48 h（根据《二次供水设施卫生规范》（GB 17051-1997）5.1条规定：水箱的容积设计不得超过用户48 h的用水量）。在0～24 h内每隔4 h、在24～48 h内每隔6 h分别对3个装有不同原水的装置进行水样采集，并且对其水质进行实验分析。

2 结果与讨论

2.1 停留时间对二次供水中余氯的影响

饮用水中的余氯分为自由余氯和结合氯，而总氯则是水中的自由余氯与结合氯的总称。余氯包括溶解在水中的氯气、次氯酸（HOCl）和次氯酸盐（OCl-），而结合氯指的是氨和氯结合生成的化合物。《生活饮用水卫生规范》（GB5749-2006）中规定自来水出厂水余氯不得低于0.3 mg/L，管网末梢水余氯不得低于0.05 mg/L。在饮用水的消毒中，自由余氯和結合氯发挥着重要作用，该研究对水质中总氯和自由余氯进行监测。在48 h的监测时间内，3个不同原水中的总氯和自由余氯值见图2和图3所示。

由图2和图3可知，随着停留时间的延长，不同原水中二次供水的总氯和自由余氯值均降低。经过48 h的停留时间后，3个不同原水的总氯降至0.06 mg/L以下，其中A2、A3水样总氯降至0.05 mg/L以下，按照《生活饮用水卫生规范》（GB5749-2006）中规定，其总氯值不能达标；因为3个水样的原水水质（菌落总数、有机物含量、余氯等）不同，其自由余氯降低至低于0.05 mg/L所耗费的时间各不相同，其中A3水样花了24 h，A1水样花了40 h，而A2水样仅仅花了8 h，最终，3个水样的自由余氯值都是0.05 mg/L以下，按照《生活饮用水卫生规范》（GB5749-2006）中规定，全部不达标。由于经过长距离管网输送造成起始余氯值较低，而且A2水样水质较差，所以，其余氯较快就消耗殆尽。停留时间在0～20 h，总氯和余氯衰减速率都很快，A1、A2、A3在20 h停留时间内总氯衰减速率分别为0.0285 mg/（L·h）、0.003 mg/（L·h）、0.012 mg/（L·h），自由余氯的衰减速率分别是0.004 mg/（L·h）、0.0025 mg/（L·h）、0.0035 mg/（L·h）。3个水样总氯和自由余氯衰减速率按大小依次都是A1、A3、A2，而初始总氯或自由余氯的大小为A1>A3>A2，可见余氯的初始浓度越高，前期其衰减速率也越快。

余氯的不断降低，一部分余氯由于灭菌而减少，另一部分则因与水中的有机物进行化学反应而被消耗，经过48 h停留后，总氯都大幅度降低，A1水样中总氯消耗了92.68%，A3水样中总氯消耗90.62%，A2水样中总氯消耗90%。

2.2 余氯与二次供水中菌落总数的相关性研究

菌落总数是一个表征饮用水的重要水质指标。在二次供水中，它与水温、贮水设备、耗氧量、亚硝氮、余氯、浑浊度、硝氮、氨氮等水质指标相关。二次供水中余氯会菌落总数产生影响，饮用水一般在二次供水设施中停留时间较长，期间发生了一系列生物化学反应，这样会消耗水中的余氯，细菌不断地滋生，容易造成菌落总数超标。

通过对A1、A2、A3水样进行菌落总数的测定以及对A1、A2、A3水样中的余氯进行测定，然后收集数据，最后进行相关性分析，结果表1所示。

A1、A2、A3水样菌落总数与余氯呈负相关关系。3个不同原水水样中的菌落总数都与余氯呈负相关关系：余氯值越高，菌落总数就越低，其中最明显为A2水样的负相关关系。余氯对微生物具有杀灭和抑制作用，因此，保持较高的余氯值，有助于控制菌落总数。

3 结语

（1）采集了3个不同原水二次供水48 h停留时间内水质数据；结果表明，在这48 h停留时间内，3个不同水样的总氯和自由余氯都不断地下降。

（2）对余氯与二次供水中菌落总数进行相关性研究分析，表明菌落总数与余氯呈负相关关系，可见余氯对菌落总数的抑制作用，如，在饮用水中保持较高且处于安全范围的余氯值，有助于控制菌落总数。

参考文献

[1] 张永吉，周玲玲，李伟英，等.氯胺消毒给水管网中的硝化作用及其控制[J].中国给水排水，2008，24（2）：6-9.

[2] 廖静，赵新华，张寅，等.供水管网中细菌再生长影响因素的研究[J].安徽农业科学，2005，33（10）：1893-1894，1898.

[3] 王丽花，周鸿，张晓键，等.供水管网中AOC、消毒副产物的变化规律[J].中国给排水，2001，17（6）：1-3.