溫度對(duì)供水管網(wǎng)中余氯變化影響的分析

陳卓然 ，董 捷 ，魏振彥 ，馬文紅

(1.天津泰達(dá)水業(yè)有限公司 天津300457；2.天津泰達(dá)津聯(lián)自來(lái)水有限公司 天津300457)

水廠在水處理過(guò)程中需要對(duì)原水進(jìn)行消毒處理以滅活水中的致病微生物，確保飲用水安全。目前，氯消毒是水處理工藝中最常見(jiàn)的消毒方式，在水中投加氯消毒劑后，部分氯會(huì)與水中的細(xì)菌、微生物、有機(jī)物、無(wú)機(jī)物等發(fā)生反應(yīng)而被消耗，剩下的部分氯量成為水中的余氯[1]。

供水管網(wǎng)中余氯的消耗主要來(lái)自于水體耗氯和管壁耗氯，主要包括：與水體中有機(jī)物、無(wú)機(jī)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；與管道或其他管網(wǎng)組件上附著的微生物、沉淀物相互反應(yīng)；由于管道腐蝕產(chǎn)生消耗及水體在管網(wǎng)系統(tǒng)中與管壁發(fā)生碰撞帶來(lái)的質(zhì)量傳輸[2]。有研究數(shù)據(jù)表明，水中氯的消耗與氯反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、溫度、加氯點(diǎn)及加氯量等因素有關(guān)，屬于多個(gè)反應(yīng)合成的結(jié)果[3]。本文以天津?yàn)I海新區(qū)某區(qū)域供水系統(tǒng)作為研究對(duì)象，對(duì)不同溫度下供水管網(wǎng)余氯變化情況進(jìn)行了對(duì)比分析。

1 試驗(yàn)部分

1.1 工藝條件

天津?yàn)I海新區(qū)某區(qū)域供水系統(tǒng)內(nèi)建有凈水廠一座，一、二期運(yùn)行“原水預(yù)臭氧+強(qiáng)化常規(guī)處理+紫外線聯(lián)合氯消毒”處理工藝，采用NaClO作為消毒劑進(jìn)行消毒，濾池出水經(jīng)過(guò)紫外線和NaClO消毒后可進(jìn)入清水池，再經(jīng)配水泵房加壓進(jìn)入市政管網(wǎng)，完成區(qū)域內(nèi)供水。

該水廠的出廠水余氯內(nèi)控指標(biāo)為0.7～1.0mg/L(夏季)及0.6～0.9mg/L(冬季)[4]。試驗(yàn)期間出廠水余氯指標(biāo)符合水廠內(nèi)控要求。

1.2 試驗(yàn)方法

對(duì)出廠水及濱海新區(qū)某固定管網(wǎng)點(diǎn)余氯進(jìn)行長(zhǎng)期檢測(cè)，記錄當(dāng)天天氣最高溫度、水廠出廠水余氯值及管網(wǎng)點(diǎn)余氯值，對(duì)不同溫度下供水管網(wǎng)余氯變化情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)對(duì)比，通過(guò)計(jì)算月平均最高溫度及月出廠、管網(wǎng)余氯平均變化差值，分析溫度條件對(duì)供水管網(wǎng)中余氯變化趨勢(shì)的影響。

本試驗(yàn)取樣時(shí)間為2018年6月～2019年3月，水廠出廠水余氯檢測(cè)頻率為每天一次，管網(wǎng)點(diǎn)余氯檢測(cè)頻率為每天一次，周末除外。

1.3 分析項(xiàng)目及方法

余氯：HACH Pocket colorimeter Ⅱ型便攜式余氯儀。

溫度：JM222L型便攜式數(shù)字溫度計(jì)。

2 結(jié)果與分析

根據(jù)試驗(yàn)期間每日檢測(cè)的水廠出水余氯值、管網(wǎng)點(diǎn)余氯值及記錄的每日最高溫度，計(jì)算2018年6月～2019年3月每月平均最高溫度、出廠余氯平均值、管網(wǎng)點(diǎn)余氯平均值及出廠、管網(wǎng)余氯平均變化差值，結(jié)果如表1所示。

表1 2018年6月～2019年3月平均最高溫度及出廠水、供水管網(wǎng)中余氯值Tab.1 Monthly average maximum temperature and residual chlorine value in finished water and water supply pipe network from June 2018 to March 2019

根據(jù)表1所列數(shù)據(jù)，以取樣時(shí)間為橫坐標(biāo)，月平均最高溫度及月出廠、管網(wǎng)余氯平均變化差值為縱坐標(biāo)，建立直角坐標(biāo)系，如圖1所示。

圖12018 年6月～2019年3月溫度及出廠、管網(wǎng)余氯平均變化差值變化趨勢(shì)對(duì)比圖Fig.1 Comparison of variation trend of temperature and residual chlorine difference between finished water and pipe network from June 2018 to March 2019

溫度是影響生物化學(xué)反應(yīng)速率的重要因素之一，因此也會(huì)對(duì)水中余氯反應(yīng)消耗速率產(chǎn)生影響。溫度升高時(shí)，水中的細(xì)菌、微生物等繁殖速率會(huì)顯著加快，代謝產(chǎn)物增多，為保證消毒效果所需加氯量也會(huì)相應(yīng)增加。在溫度對(duì)水體中余氯消耗影響方面，有研究數(shù)據(jù)表明，pH值為7.0時(shí)，殺滅2～5℃水中大腸桿菌，需氯量為0.03mg/L；殺滅20～25℃水中大腸桿菌，需氯量為0.04mg/L[5]。溫度升高，余氯消耗量也相應(yīng)升高。

①溫度變化對(duì)供水管網(wǎng)中余氯變化影響明顯，夏季余氯在供水管網(wǎng)中的衰減程度明顯高于冬季。

②為保證供水管網(wǎng)末梢余氯達(dá)標(biāo)，應(yīng)考慮溫度對(duì)余氯消耗的影響，根據(jù)具體環(huán)境溫度變化情況，對(duì)水廠出廠水余氯進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，夏季適當(dāng)調(diào)高，冬季可酌情降低，確保供水水質(zhì)良好。