停留時間對二次供水中余氯的影響研究

區嘉明

摘 要：通過模擬二次供水儲水設施研究了停留時間對二次供水中余氯的影響，并考察余氯與二次供水中菌落總數的相關性、余氯衰減系數與二次供水中耗氧量的相關性。實驗結果表明：二次供水過程中隨著停留時間的增加，水中的余氯不斷地減少，且二次供水中菌落總數與余氯存在相關關系，余氯衰減系數與耗氧量存在相關關系。

關鍵詞：二次供水 停留時間 余氯 耗氧量 菌落總數

中圖分類號：R123 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）04（b）-0031-02

國內外凈水廠的消毒工藝通常采用氯胺消毒[1]。余氯是一種仍被世界上超過80%的水廠使用著的有效的殺菌消毒手段。在供水管網及二次供水過程中，隨著停留時間的延長，余氯衰減。水廠傳統工藝處理加大了投氯量，以控制細菌的再生長[2]。因此，供水系統中停留時間對二次供水中余氯的影響研究具有重要的意義。該文通過模擬二次供水的儲水過程，進行停留時間對二次供水中余氯產生的影響研究。

1 試驗材料和方法

1.1 試驗原水

該實驗的研究對象分別為廣州市站南路X號、廣州市天河區五山路X號、廣州市大學城外環東路X號內的管網水，分別記為水樣A1、A2、A3，其中A1、A2為普通自來水供水管網水，A3為飲用凈水供水管網水。

對水樣進行采樣時，為了消除管網水質采樣點飲用水滯留等因素對水質的影響，因此，對管網水進行放水5 min的處理，然后再進行采樣。

1.2 二次供水模擬儲水裝置

鋼筋混凝土貯水池是城市中最常見的二次供水貯水設施，而且其一般設有蓋板。在這個試驗中我們采用的貯水裝置是陶瓷耐酸缸，目的是更好地模擬實際二次供水設置情況，且更容易地進行實驗，還有消除容器材質對貯水水質的影響，如圖1所示。

在潔凈室內放置該實驗裝置，并且保持裝置里的水溫在21 ℃～25 ℃之間。在對水樣進行采樣時，首先打開閥門，放水30 s，然后取水樣，嚴格按照《生活飲用水標準檢驗方法-水樣的采集與保存》（GB/T5750-2006）有關規定執行對水樣的采集和保存。

1.3 測試項目與方法

余氯的測定使用HACH Pocket Colorimeter II Cl2便攜式余氯測定儀（精度為0.01 mg/L）；菌落總數的測定采用營養瓊脂平板計數（PCA）。

1.4 試驗方法

在3個相同的洗凈陶瓷耐酸缸中，分別加入同時采集的3個不同原水水樣，并將其放置在潔凈實驗室48 h（根據《二次供水設施衛生規范》（GB 17051-1997）5.1條規定：水箱的容積設計不得超過用戶48 h的用水量）。在0～24 h內每隔4 h、在24～48 h內每隔6 h分別對3個裝有不同原水的裝置進行水樣采集，并且對其水質進行實驗分析。

2 結果與討論

2.1 停留時間對二次供水中余氯的影響

飲用水中的余氯分為自由余氯和結合氯，而總氯則是水中的自由余氯與結合氯的總稱。余氯包括溶解在水中的氯氣、次氯酸（HOCl）和次氯酸鹽（OCl-），而結合氯指的是氨和氯結合生成的化合物。《生活飲用水衛生規范》（GB5749-2006）中規定自來水出廠水余氯不得低于0.3 mg/L，管網末梢水余氯不得低于0.05 mg/L。在飲用水的消毒中，自由余氯和結合氯發揮著重要作用，該研究對水質中總氯和自由余氯進行監測。在48 h的監測時間內，3個不同原水中的總氯和自由余氯值見圖2和圖3所示。

由圖2和圖3可知，隨著停留時間的延長，不同原水中二次供水的總氯和自由余氯值均降低。經過48 h的停留時間后，3個不同原水的總氯降至0.06 mg/L以下，其中A2、A3水樣總氯降至0.05 mg/L以下，按照《生活飲用水衛生規范》（GB5749-2006）中規定，其總氯值不能達標；因為3個水樣的原水水質（菌落總數、有機物含量、余氯等）不同，其自由余氯降低至低于0.05 mg/L所耗費的時間各不相同，其中A3水樣花了24 h，A1水樣花了40 h，而A2水樣僅僅花了8 h，最終，3個水樣的自由余氯值都是0.05 mg/L以下，按照《生活飲用水衛生規范》（GB5749-2006）中規定，全部不達標。由于經過長距離管網輸送造成起始余氯值較低，而且A2水樣水質較差，所以，其余氯較快就消耗殆盡。停留時間在0～20 h，總氯和余氯衰減速率都很快，A1、A2、A3在20 h停留時間內總氯衰減速率分別為0.0285 mg/（L·h）、0.003 mg/（L·h）、0.012 mg/（L·h），自由余氯的衰減速率分別是0.004 mg/（L·h）、0.0025 mg/（L·h）、0.0035 mg/（L·h）。3個水樣總氯和自由余氯衰減速率按大小依次都是A1、A3、A2，而初始總氯或自由余氯的大小為A1>A3>A2，可見余氯的初始濃度越高，前期其衰減速率也越快。

余氯的不斷降低，一部分余氯由于滅菌而減少，另一部分則因與水中的有機物進行化學反應而被消耗，經過48 h停留后，總氯都大幅度降低，A1水樣中總氯消耗了92.68%，A3水樣中總氯消耗90.62%，A2水樣中總氯消耗90%。

2.2 余氯與二次供水中菌落總數的相關性研究

菌落總數是一個表征飲用水的重要水質指標。在二次供水中，它與水溫、貯水設備、耗氧量、亞硝氮、余氯、渾濁度、硝氮、氨氮等水質指標相關。二次供水中余氯會菌落總數產生影響，飲用水一般在二次供水設施中停留時間較長，期間發生了一系列生物化學反應，這樣會消耗水中的余氯，細菌不斷地滋生，容易造成菌落總數超標。

通過對A1、A2、A3水樣進行菌落總數的測定以及對A1、A2、A3水樣中的余氯進行測定，然后收集數據，最后進行相關性分析，結果表1所示。

A1、A2、A3水樣菌落總數與余氯呈負相關關系。3個不同原水水樣中的菌落總數都與余氯呈負相關關系：余氯值越高，菌落總數就越低，其中最明顯為A2水樣的負相關關系。余氯對微生物具有殺滅和抑制作用，因此，保持較高的余氯值，有助于控制菌落總數。

3 結語

（1）采集了3個不同原水二次供水48 h停留時間內水質數據；結果表明，在這48 h停留時間內，3個不同水樣的總氯和自由余氯都不斷地下降。

（2）對余氯與二次供水中菌落總數進行相關性研究分析，表明菌落總數與余氯呈負相關關系，可見余氯對菌落總數的抑制作用，如，在飲用水中保持較高且處于安全范圍的余氯值，有助于控制菌落總數。

參考文獻

[1] 張永吉，周玲玲，李偉英，等.氯胺消毒給水管網中的硝化作用及其控制[J].中國給水排水，2008，24（2）：6-9.

[2] 廖靜，趙新華，張寅，等.供水管網中細菌再生長影響因素的研究[J].安徽農業科學，2005，33（10）：1893-1894，1898.

[3] 王麗花，周鴻，張曉鍵，等.供水管網中AOC、消毒副產物的變化規律[J].中國給排水，2001，17（6）：1-3.