游離氯與總氯 | 飲用水中的氯

氯測量的專家提示

了解游離氯與總氯

氯是一種強效消毒劑

在市政水處理過程中使用

已有100多年的歷史

自1908年在新澤西州使用至今

它已成為美國大多數飲用水和廢水處理廠

使用的主要消毒劑。

對于飲用水，保持低數量的殘余氯至關重要，以此確保流出的飲用水在到達社區水龍頭時仍然保持消毒。

加氯策略

除廢水部分介紹的斷點策略外，飲用水廠還使用稱為“邊際加氯"和“超級加氯/脫氯"的加氯策略。

“邊際加氯"是指僅添加與所需殘余氯相等的策略。此策略適用于原水有機負荷較低的情況（例如，來自含水層或其他地下水源的原水）。這些水源對氯的需求量較低，因此采用邊際加氯策略即可。在很多情況下，由于無足夠有機物與氯發生反應，因此無法達到斷點。

水廠操作員調節過程

“超量加氯/脫氯"是指加入過量氯，引起快速氯化反應，然后進行后續的脫氯處理，降至所需的殘余氯含量。此過程通常用于有機負荷不穩定的應用。

對于邊際氯化和超級氯化/脫氯策略，游離氯測量至關重要。飲用水市政當局必須報告水廠出水口處的殘余氯。游離氯殘余量是流出水監測和報告的主要關注點。

為獲得更多信息并提高效率，還可以測量總氯。類似于廢水過程監測，通過測量總氯和游離氯，操作員能夠全面了解游離氯、總氯和化合氯，鑒于氯胺視為化合氯的一部分，氯胺對消毒過程至關重要。

飲用水處理

為確保飲用水在流向社區的過程中一直保持高品質，配水管網監測是非常重要的一環。飲用水配水系統可能因以下原因受到意外污染：與非飲用水交叉連接、配水系統低壓區管道泄漏導致污染水滲入，或者配水系統管道內部發生化學反應或微生物生長。因此，監測配水管網中的游離氯殘留量至關重要。

如前所述，游離氯是反應性極有效的消毒劑之一，因此，在飲用水配送過程中，提供殘余游離氯以消除污染是保障公眾衛生的關鍵所在。部分城市在整個配水網絡中投放氯胺，而非氯。在此情況下，可通過同時測量總氯與游離氯，提供最準確的殘余氯數據，以消除進入配水網絡的污染物。

飲用水處理中的斷點加氯

雖然氯化工藝在消除水傳播病原體方面非常有效，但也存在一些缺點。過度氯化（＞5 mg/L）的水可能危害人體和動物健康。此外，消毒副產物的形成也是飲用水處理過程中的一項主要問題。然而，DBPs產生的風險遠低于未加氯的水。水廠在使用氯基消毒劑時，需要達到平衡。因此，合理的氯控制策略是保障公眾衛生的關鍵因素。

此外，氯化學品的購買和儲存成本高昂。通過制定合理的氯消毒策略，飲用水廠經營者可確保公眾衛生和安全的同時消除在水中投放不必要的化學藥劑導致浪費。

哪些儀器可用于測量游離氯和總氯？

長期以來，一直將采用稱為“N,N-二乙基對苯二胺（DPD）法"的比色分析法的氯分析儀作為測量游離氯和總氯的黃金標準。DPD法是一種準確可靠的測量方法，自20世紀50年代末以來一直用于測量游離氯和總氯。該方法以試劑為基礎，與樣品中的氯發生反應，使溶液變成品紅色。

YSI 3017M DPD氯分析儀使用兩種試劑：緩沖液以及含DPD化合物的反應試劑。緩沖液有助于維持樣品pH值介于7-8之間。反應試劑含DPD，可與游離氯發生反應。測量總氯時，在DPD試劑中加入碘化鉀（KI）。KI與氯胺反應，DPD與游離氯反應，從而測量總氯。

3017M采用流動進樣分析法（FIA），混合試劑和樣品。FIA的基本原理是將液態樣品注入適合液體流動、不分段的連續載體流中。對于3017M，過程樣品為載流，緩沖液和DPD試劑作為進樣液體。進樣樣品形成區域，然后輸送至檢測器，通過檢測器連續記錄樣品材料通過流動池時產生的吸光度、電極電位或其他物理參數變化。

FIA限制了分析儀中移動部件的數量，有助于防止其他混合方法容易出現的機械故障。3017M配有持續運行的樣品泵，有助于在潔凈水應用中長時間保持分析儀管道干凈。通過持續沖洗系統，有助于防止DPD染色，如果儀器在兩次測量之間未充分清除DPD試劑，便會出現該情況。

另一種常用于測量氯的分析方法是安培分析法。這種氯測定法采用電化學技術，兩個不同的電極根據給定樣品中氯的含量而改變電流。安培分析法可應用在原位探頭或側流分析儀中。該方法的最大特色和主要優點在于，無需通過添加試劑確定氯濃度。然而，安培法要求pH值、樣品溫度、流量和壓力保持恒定。

結論

游離氯和總氯水平是水處理和環境衛生中需要測量的重要參數。為確保飲用水安全，需要測量的重要參數是游離氯，在監測氯消毒效果及其對環境影響時，需要測量的重要參數是總氯。通常，如果化合氯水平對工藝控制、監測或報告非常關鍵，則應同時測量游離氯和總氯。