專利名稱：水中加氯后余氯衰減的快反應(yīng)需氯量的確定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及屬于飲用水加氯消毒技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高效的一次性完成的管網(wǎng)中余氯衰減的快反應(yīng)需氯量的確定方法。
背景技術(shù)：
次氯酸鈉消毒是我國水廠普遍采用的消毒方式，其優(yōu)點(diǎn)是成本低廉、消毒效果明顯，缺點(diǎn)是在水質(zhì)較差的水中衰減較快。近年來，由于水源水 質(zhì)的惡化，雖然水廠清水池加氯后，出廠水中余氯濃度能夠符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)大于O. 3mg/L的要求，但是余氯衰減很快，導(dǎo)致管道內(nèi)余氯濃度很低，管道末梢余氯濃度達(dá)不到規(guī)范大于O. 05mg/L的要求，細(xì)菌在管道內(nèi)滋生，降低了飲用水水質(zhì)。近年來，我國加大了與城市供水管網(wǎng)連接的小城鎮(zhèn)及農(nóng)村的飲用水水質(zhì)要求。小城鎮(zhèn)及農(nóng)村管網(wǎng)的二次加氯示范工程開始進(jìn)行。在工程操作過程中發(fā)現(xiàn)，雖然加氯點(diǎn)處余氯濃度達(dá)到了 O. 6mg/L，但是余氯衰減很快，在中途就衰減完畢。可見我國管網(wǎng)末端的水質(zhì)也較不理想，影響了余氯在小城鎮(zhèn)及農(nóng)村管網(wǎng)中的保持。雖然添加過量的次氯酸鈉能夠保證管道內(nèi)水的余氯含量，但是由于一方面水中余氯濃度大于O. 5mg/L時(shí)嗅味很重，影響了飲用水的口感；另一方面較高的余氯濃度下消毒副產(chǎn)物(如三鹵甲烷和鹵乙酸)生成量也較大。如何確定一個(gè)既能保證余氯在主體水中較慢地衰減，保持管道內(nèi)一定量的余氯，又能保證余氯在到達(dá)用戶水龍頭時(shí)不發(fā)生嗅味問題以及降低的消毒副產(chǎn)物含量和加氯費(fèi)用是近年來研究的重點(diǎn)。研究表明，余氯衰減在較差水質(zhì)的水中含有兩類反應(yīng)，一類是快速反應(yīng)，一般在O. 5小時(shí)內(nèi)完成，并且消耗掉30°/Γ60%的余氯(百分比值隨初始余氯濃度的變化而變化)，另一類是慢速反應(yīng)，一般需1(Γ20小時(shí)完成?？梢娭灰軌驕y定出參與快反應(yīng)的總的需氯量(以濃度表示)，再加上在給水管網(wǎng)中消耗掉的余氯濃度，就可以得出在水廠清水池中需要加氯得到的初始余氯濃度。這樣既保證了余氯在給水管網(wǎng)內(nèi)的濃度要求，又能節(jié)省成本，避免嗅味問題和消毒副產(chǎn)物的問題。公開號為CN 101793902Α的中國發(fā)明專利申請公開了一種流動注射快速分析水質(zhì)余氯的裝置及其分析方法，其分析方法包括以下步驟a.以緩沖溶液為載流液，通過載流液注射泵將載流液連續(xù)注入毛細(xì)管的管路中；b.通過采樣閥將樣品和DH)顯色劑注入上述毛細(xì)管管路中的載流液中，樣品在定向流動的載流液中擴(kuò)散，與Dro顯色劑和緩沖溶液混合反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生紅色化合物；C.紅色化合物隨載流液進(jìn)入比色流通池,在波長為510nm的光源下照射并比色流通池中紅色化合物，測量光電壓的峰高，獲得有相應(yīng)峰高和峰寬的響應(yīng)曲線圖，將峰高或峰寬與已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)水試驗(yàn)曲線比較，通過吸光度及光電轉(zhuǎn)換即分光光度法計(jì)算出樣品的余氯含量；d.最后載流液從流通池的出口毛細(xì)管流出。雖然該分析方法可以在裝置中快速測定樣品的余氯含量，可以實(shí)時(shí)在線監(jiān)測飲用水、工業(yè)循環(huán)冷卻水中余氯的在線監(jiān)控，簡便而快速地獲得即時(shí)的分析數(shù)據(jù)，但是無法得到余氯衰減快速反應(yīng)的需氯量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種水中加氯后余氯衰減的快反應(yīng)需氯量的確定方法，不同時(shí)間下測得余氯濃度，對所測定的結(jié)果采用平行一級反應(yīng)模型進(jìn)行擬合，得出最終所要求的快反應(yīng)需氯量，方法簡單有效，易于操作。一種水中加氯后余氯衰減的快反應(yīng)需氯量的確定方法，包括以下步驟I)向需消毒的水中加入次氯酸鈉，配制成總初始余氯濃度C。為I. lmg/L^l. 7mg/L的消毒處理水；2)取步驟I)中的消毒處理水，在不同時(shí)間t下測得余氯濃度C，并采用公式①的平行一級反應(yīng)模型擬合數(shù)據(jù)，c = xC0e~k/! +(I-Jc)C0^avQ公式①中，X表示參與快反應(yīng)的初始余氯濃度占總初始余氯濃度的百分比，Ctl為總初始余氯濃度，kf為余氯快反應(yīng)衰減常數(shù)，ks為余氯慢反應(yīng)衰減常數(shù)；采用最小二乘法擬合x、kf和ks三個(gè)參數(shù),得到x、kf和ks,將x與C。相乘,再乘以調(diào)整系數(shù)I. l(Tl. 20即為快反應(yīng)需氯量。所述的余氯為游離性余氯，是指含有的氧化態(tài)氯，即化合價(jià)為0、+1、+3、+4、+5、+7的氧化態(tài)氯，消毒處理水中的余氯是指Cl2、HClO和C10_的濃度之和。為了得到更好的發(fā)明效果，以下作為本發(fā)明的優(yōu)選步驟I)中，所述的次氯酸鈉以次氯酸鈉水溶液的形式加入，次氯酸鈉水溶液有利于控制次氯酸鈉的加入量。進(jìn)一步優(yōu)選，所述的次氯酸鈉水溶液中次氯酸鈉濃度為300mg/L 1000mg/L，采用上述濃度的次氯酸鈉水溶液，有利于配制成總初始余氯濃度Ctl為I. Img/L^l. 7mg/L的消毒處理水。步驟I)中，向需消毒的水中加入次氯酸鈉配制成總初始余氯濃度Ctl為I. Img/L^l. 7mg/L的消毒處理水，包括以下步驟a)將需消毒的水加入至棕色瓶中，將棕色瓶置于恒溫箱內(nèi)，溫度恒定控制在IO0C 25°C區(qū)間內(nèi)的某個(gè)值，隔10mirT30min用溫度計(jì)測量水溫，直至溫度達(dá)到穩(wěn)定，得到預(yù)處理的水；b)用干凈燒杯量取IOOml純水，用Iml移液管向純水中加入次氯酸鈉試劑，配成次氯酸鈉濃度為300mg/L 1000mg/L的次氯酸鈉水溶液；c)向步驟a)中預(yù)處理的水中加入步驟b)中次氯酸鈉濃度為300mg/L"l000mg/L的次氯酸鈉水溶液，配制成總初始余氯濃度Ctl為I. lmg/Π. 7mg/L的消毒處理水。步驟a)中，溫度恒定控制在13°C 19°C區(qū)間內(nèi)的某個(gè)值?？刂茰囟炔蛔兊哪康氖菫榱四軌虮ＷC余氯衰減能夠在同一個(gè)溫度下進(jìn)行，各個(gè)測量數(shù)據(jù)不受溫度改變的影響。在上述溫度的區(qū)間內(nèi)，能夠比較準(zhǔn)確和方便測量得到快反應(yīng)需氯量。步驟b)中，所述的次氯酸鈉試劑采用自由氯重量百分含量為59Γ15%的次氯酸鈉水溶液。自由氯是指次氯酸(HOCl)和次氯酸根(C10_)之和。自由氯重量百分含量為59Tl5%的次氯酸鈉水溶液可采用市售產(chǎn)品。 步驟2)中，所述的不同時(shí)間t之間的時(shí)隔為5min"60min,所述的不同時(shí)間t的數(shù)量為10個(gè)以上，從而得到更加準(zhǔn)確的擬合結(jié)果。所述的不同時(shí)間t為在加入次氯酸鈉后的第5min、lOmin、15min、25min、35min、65min、95min、125min、155min、185min、215min、245min、305min、365min、425mino 在上述的
各時(shí)間下測得的余氯濃度，有利于得到準(zhǔn)確模擬曲線，從而快速、準(zhǔn)確得到快反應(yīng)需氯量。所述的調(diào)整系數(shù)為I. 15，有利于得到更準(zhǔn)確的快反應(yīng)需氯量。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)一、本發(fā)明水中加氯后余氯衰減的快反應(yīng)需氯量的確定方法，步驟簡單，耗材少，一天之內(nèi)即可完成。根據(jù)上述的快反應(yīng)需氯量的測試步驟，可測出快反應(yīng)需氯量。根據(jù)快反應(yīng)需氯量，一方面，可使水廠在清水池加氯時(shí)更加經(jīng)濟(jì)和精確，使得余氯在出廠后保持較慢的衰減；另一方面，可指導(dǎo)以后的二次加氯工程，使得第一次加氯時(shí)消耗掉快反應(yīng)，第二次加氯時(shí)的余氯衰減就變得緩慢，從而分兩次加氯使得水中的余氯含量符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》。
·
二、本發(fā)明水中加氯后余氯衰減的快反應(yīng)需氯量的確定方法使用范圍廣，由于水廠濾后水中均會存在一定量的有機(jī)物，且有機(jī)物組成成分復(fù)雜，使得快反應(yīng)普遍存在水廠濾后水和供水管網(wǎng)末梢水中，因此，都可以采用本發(fā)明方法進(jìn)行快反應(yīng)需氯量的快速確定。三、本發(fā)明水中加氯后余氯衰減的快反應(yīng)需氯量的確定方法能夠解釋村鎮(zhèn)管網(wǎng)二次加氯示范工程中加氯點(diǎn)處余氯濃度較高而用戶水中余氯濃度很低的現(xiàn)象，并且可以通過本發(fā)明方法快速、準(zhǔn)確的確定快反應(yīng)需氯量，從而根據(jù)快反應(yīng)需氯量，進(jìn)行準(zhǔn)確的二次加
5 O


圖I為實(shí)施例I中總初始余氯濃度為I. 6mg/L，測試時(shí)間為28h，各時(shí)間下測得的余氯濃度的平行一級反應(yīng)模型擬合曲線；圖2為實(shí)施例2中總初始余氯濃度為I. 6mg/L，測試時(shí)間為425min，各時(shí)間下測得的余氯濃度的平行一級反應(yīng)模型擬合曲線；圖3為實(shí)施例3中總初始余氯濃度為I. 13mg/L，測試時(shí)間為425min，各時(shí)間下測得的余氯濃度的平行一級反應(yīng)模型擬合曲線；圖4為應(yīng)用例I中第一次加氯初始余氯濃度為O. 69mg/L,第二次加氯的余氯濃度為O. 5mg/L的余氯衰減曲線；圖5為應(yīng)用例2中第一次加氯初始余氯濃度為O. 88mg/L,第二次加氯余氯濃度為
O.5mg/L的余氯衰減曲線；圖6為應(yīng)用例3中初始余氯濃度為I. 64mg/L，測試時(shí)間為480min，各時(shí)間下測得的余氯濃度的平行一級反應(yīng)模型擬合曲線；圖7為應(yīng)用例3中初始余氯濃度為I. 05mg/L，各時(shí)間下測得的余氯濃度的平行一級反應(yīng)模型擬合曲線。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例中R2為相關(guān)系數(shù)，擬合得到的R2值為回歸平方和/總平方和，總平方和為各測量值與所有測量值平均值的平方差之和，回歸平方和為總平方和減去殘差平方和，殘差平方和為擬合值與測量值的平方差之和。實(shí)施例II)將水廠濾后 水加入棕色瓶中，將棕色瓶置于恒溫箱內(nèi)，溫度恒定控制在19°C，隔20min用溫度計(jì)測量水溫，直至溫度達(dá)到穩(wěn)定，得到預(yù)處理的水；2)用干凈燒杯量取IOOml純水,用Iml移液管向純水中加入自由氯重量百分含量為10%的次氯酸鈉水溶液,配成次氯酸鈉濃度為500mg/L的次氯酸鈉水溶液；3)向步驟I)中預(yù)處理的水中加入步驟2)中次氯酸鈉濃度為500mg/L的次氯酸鈉水溶液，配制成總初始余氯濃度Ctl為I. 6mg/L的消毒處理水；4)取步驟3)中的消毒處理水在不同時(shí)間t下進(jìn)行余氯濃度C (mg/L)的測定，不同時(shí)間t是指在加入次氯酸鈉水溶液后的第5min、lOmin、15min、25min、35min、65min、95min、125min、155min、185min、215min、245min、305min、365min、425min、21h、23h、26h、28h,并米
用公式①的平行一級反應(yīng)模型擬合數(shù)據(jù)，C = xCQekft + (Ι-x) CQeKt 公式①中，X表示參與快反應(yīng)的初始余氯濃度占總初始余氯濃度的百分比，Ctl為總初始余氯濃度，kf為余氯快反應(yīng)衰減常數(shù)，ks為余氯慢反應(yīng)衰減常數(shù)；采用最小二乘法擬合X、kf和ks三個(gè)參數(shù),模擬曲線如圖I所示,得到X、kf和ks,x=0. 358，kf = 6. 817，ks=0. 027，R2=O. 9905，將 x=0. 358 與 C0=L 6mg/L 相乘，再乘以調(diào)整系數(shù)I. 15即為快反應(yīng)需氯量，為O. 655mg/L。R2為相關(guān)系數(shù)，擬合得到的R2值為回歸平方和/總平方和，總平方和為各測量值與所有測量值平均值的平方差之和，回歸平方和為總平方和減去殘差平方和，殘差平方和為擬合值與測量值的平方差之和。即在本實(shí)施例中，在不同時(shí)間t下(5min、10min、15min、25min、35min、65min、95min、125min、155min、185min、215min、245min、305min、365min、425min、21h、23h、26h、28h)得到不同的余氯濃度的測量值?？偲椒胶蜑楦饔嗦葷舛鹊臏y量值與所有余氯濃度的測量值平均值的平方差之和，回歸平方和為總平方和減去殘差平方和，殘差平方和為圖I曲線余氯濃度擬合值與余氯濃度的測量值的平方差之和。實(shí)施例2步驟4)中，不同時(shí)間t為在加入次氯酸鈉水溶液后的第5min、10min、15min、25min、35min、65min、95min、125min、155min、185min、215min、245min、305min、365min、425min,其余步驟與實(shí)施例I相同。采用最小二乘法擬合X、kf和ks三個(gè)參數(shù),模擬曲線如圖2所示,得到X、kf和ks,x=0. 334，kf = 8. 019，ks=0. 039，相關(guān)系數(shù) R2=O. 9901，將 x=0. 334 與 C0=L 6mg/L 相乘，再乘以調(diào)整系數(shù)I. 15即為快反應(yīng)需氯量，為O. 615mg/L。如圖I和圖2所示，實(shí)施例I中的數(shù)據(jù)采集從加完次氯酸鈉水溶液后開始持續(xù)時(shí)間為28h，實(shí)施例2中的數(shù)據(jù)采集從加完次氯酸鈉水溶液后開始持續(xù)時(shí)間為425min，兩者得到的快反應(yīng)需氯量結(jié)果相差O. 04mg/L，兩者測試的結(jié)果數(shù)據(jù)基本一致。故延長測試時(shí)間對結(jié)果影響不大，因此，一般采集數(shù)據(jù)采集從加完次氯酸鈉水溶液后開始持續(xù)7h即可，最優(yōu)選的時(shí)間為實(shí)施例2中的不同時(shí)間t。實(shí)施例3
步驟3)中，配制成總初始余氯濃度Ctl為I. 13mg/L的消毒處理水，步驟4)中，不同時(shí)間t為在加入次氯酸鈉水溶液后的第5min、lOmin、15min、25min、35min、65min、llOmin、140min、170min、200min、230min、290min、350min、410min、470min,其余步驟與實(shí)施例 I 相同。采用最小二乘法擬合X、kf和ks三個(gè)參數(shù),模擬曲線如圖3所示,得到X、kf和ks,x=0. 503，kf = 6. 355，ks=0. 066，相關(guān)系數(shù) R2=O. 9922，將 x = O. 503 與 C0=L 13mg/L 相乘，再乘以調(diào)整系數(shù)I. 15即為快反應(yīng)需氯量，為O. 654mg/L。如圖I、圖2和圖3所示，實(shí)施例I中的快反應(yīng)需氯量O. 655mg/L、實(shí)施例2中的快反應(yīng)需氯量O. 615mg/L與實(shí)施例3中快反應(yīng)需氯量O. 654mg/L基本一致，可見，故總初始余氯濃度Ctl為只要定在I. Γ1. 7mg/L即可，便可得到準(zhǔn)確的快反應(yīng)需氯量。如圖I、圖2和圖3所示，快反應(yīng)在O. 5h內(nèi)即可消耗完全，若水廠清水池中的濾后水停留時(shí)間為O. 5h，則出廠 水的余氯衰減即會變得緩慢，且出廠水余氯濃度為O. 5mg/L，就可以符合規(guī)范對于出廠水余氯濃度大于O. 3mg/L的要求。應(yīng)用例II)將水廠濾后水加入棕色瓶中，將棕色瓶置于恒溫箱內(nèi)，溫度恒定控制在19°C，隔20min用溫度計(jì)測量水溫，直至溫度達(dá)到穩(wěn)定，得到預(yù)處理的水；2)用干凈燒杯量取IOOml純水,用Iml移液管向純水中加入自由氯重量百分含量為10%的次氯酸鈉水溶液,配成次氯酸鈉濃度為500mg/L的次氯酸鈉水溶液；3)向步驟I)中預(yù)處理的水中加入步驟2)中次氯酸鈉濃度為500mg/L的次氯酸鈉水溶液，配制成總初始余氯濃度Ctl為O. 69mg/L的消毒處理水；4)取步驟3)中的消毒處理水在不同時(shí)間t下進(jìn)行余氯濃度C (mg/L)的測定，不同時(shí)間t是指在加入次氯酸鈉水溶液后的第5min、lOmin、15min、25min、35min、45min, 55min,65min、95min、125min、155min,并采用公式①的平行一級反應(yīng)模型擬合數(shù)據(jù)，C = xC0ekft + (I — X) C0eKt 公式①中，X表示參與快反應(yīng)的初始余氯濃度占總初始余氯濃度的百分比，Ctl為總初始余氯濃度，kf為余氯快反應(yīng)衰減常數(shù)，ks為余氯慢反應(yīng)衰減常數(shù)；采用最小二乘法擬合X、kf和ks三個(gè)參數(shù),模擬曲線如圖4所示,得到X、kf和ks,x=0. 522，kf = 7. 940，ks=0. 479，相關(guān)系數(shù) R2=O. 9892。在加入次氯酸鈉水溶液后的第160min，向消毒處理水中再加入步驟2)中的次氯酸鈉濃度為500mg/L的次氯酸鈉水溶液，進(jìn)行二次加氯，使得消毒處理水中的余氯濃度為 O. 5mg/L,然后在第 161min、165min、175min、195min、225min、255min,55min,285min、315min、345min、375min測定消毒處理水中的余氯濃度C,將這些時(shí)間t下測得的余氯濃度C通過公式CzQe-kt進(jìn)行擬合，得到曲線，如圖4所示，余氯衰減速率k=0. 085，相關(guān)系數(shù)R2=O. 9892。在確定快反應(yīng)需氯量為O. 655mg/L后，可在第一次加氯時(shí)，初始余氯濃度高于快反應(yīng)需氯量，第一次加氯后，總初始余氯濃度Ctl為O. 69mg/L，從而使得第二次加氯余氯衰減變得緩慢，通過第二次加氯后，消毒處理水中的余氯濃度基本維持穩(wěn)定，衰減緩慢?？梢?，通過實(shí)施例1、2、3得到的快反應(yīng)需氯量后，作為參考，具體在處理水廠濾后水中，可以分兩次進(jìn)行加氯，第一次加氯時(shí)的初始余氯濃度高于快反應(yīng)需氯量，第二次加氯可以使得余氯濃度為O. 5mg/L左右，第二次加氯余氯衰減變得緩慢，因而，可以保證符合規(guī)范對于出廠水余氯濃度大于O. 3mg/L的要求。應(yīng)用例2I)將水廠濾后水加入棕色瓶中，將棕色瓶置于恒溫箱內(nèi)，溫度恒定控制在19°C，隔20min用溫度計(jì)測量水溫，直至溫度達(dá)到穩(wěn)定，得到預(yù)處理的水；2)用干凈燒杯量取IOOml純水,用Iml移液管向純水中加入自由氯重量百分含量為10%的次氯酸鈉水溶液,配成次氯酸鈉濃度為500mg/L的次氯酸鈉水溶液；3)向步驟I)中預(yù)處理的水中加入步驟2)中次氯酸鈉濃度為500mg/L的次氯酸鈉水溶液，配制成總初始余氯濃度Ctl為O. 88mg/L的消毒處理水；4)取步驟3)中的消毒處理水在不同時(shí)間t下進(jìn)行余氯濃度C (mg/L)的測定，不同 時(shí)間t是指在加入次氯酸鈉水溶液后的第5min、lOmin、15min、20min、25min、30min、35min、40min、60min、90min、150min、210min,并采用公式①的平行一級反應(yīng)模型擬合數(shù)據(jù)，C = xCQekft + (Ι-x) CQeKt 公式①中，X表示參與快反應(yīng)的初始余氯濃度占總初始余氯濃度的百分比，Ctl為總初始余氯濃度，kf為余氯快反應(yīng)衰減常數(shù)，ks為余氯慢反應(yīng)衰減常數(shù)；采用最小二乘法擬合X、kf和ks三個(gè)參數(shù),模擬曲線如圖5所示,得到X、kf和ks,x=0. 541，kf = 7. 030，ks=0. 368，相關(guān)系數(shù) R2=O. 9957。在加入次氯酸鈉水溶液后的第211min，向消毒處理水中再加入步驟2)中的次氯酸鈉濃度為500mg/L的次氯酸鈉水溶液，進(jìn)行二次加氯，使得消毒處理水中的余氯濃度為 O. 5mg/L,然后在第 212min、215min、220min、240min、270min、300min, 330min, 390min、450min、510min測定消毒處理水中的余氯濃度C,將這些時(shí)間t下測得的余氯濃度C通過公式C=CQe_kt進(jìn)行擬合，得到曲線，如圖5所示，余氯衰減速率k=0. 061，相關(guān)系數(shù)R2=O. 9176。在確定快反應(yīng)需氯量為O. 655mg/L后，可在第一次加氯時(shí)的初始余氯濃度高于快反應(yīng)需氯量，第一次加氯后，總初始余氯濃度Ctl為O. 88mg/L，從而使得第二次加氯余氯衰減變得緩慢，通過第二次加氯后，消毒處理水中的余氯濃度基本維持穩(wěn)定，衰減緩慢?？梢?，通過實(shí)施例1、2、3得到的快反應(yīng)需氯量后，作為參考，具體在處理水廠濾后水中，可以分兩次進(jìn)行加氯，第一次加氯時(shí)的初始余氯濃度高于快反應(yīng)需氯量，第二次加氯可以使得余氯濃度為
O.5mg/L左右，第二次加氯余氯衰減變得緩慢，因而，可以保證符合規(guī)范對于出廠水余氯濃度大于O. 3mg/L的要求。應(yīng)用例3近年來，國家對與城市供水管網(wǎng)相連接的小城鎮(zhèn)及農(nóng)村的水質(zhì)要求有進(jìn)一步地提高。故小城鎮(zhèn)二次加氯示范工程得到了開展。在示范工程中了解到，余氯在加氯點(diǎn)處雖然較高(達(dá)到O. 6mg/L)，但是發(fā)現(xiàn)衰減得很快，在中途就衰減完畢。為能夠得到較為緩慢的余氯衰減并且不浪費(fèi)氯的投加，需要確定快反應(yīng)加氯量。取某小城鎮(zhèn)的管道末端水。I)將管道末端水加入棕色瓶中，將棕色瓶置于恒溫箱內(nèi)，溫度恒定控制在19°C，隔20min用溫度計(jì)測量水溫，直至溫度達(dá)到穩(wěn)定，得到預(yù)處理的水；2)用干凈燒杯量取IOOml純水,用Iml移液管向純水中加入自由氯重量百分含量為10%的次氯酸鈉水溶液,配成次氯酸鈉濃度為500mg/L的次氯酸鈉水溶液；
3)向步驟I)中預(yù)處理的水中加入步驟2)中次氯酸鈉濃度為500mg/L的次氯酸鈉水溶液，配制成總初始余氯濃度Ctl為I. 64mg/L的消毒處理水；4)取步驟3)中的消毒處理水在不同時(shí)間t下進(jìn)行余氯濃度C (mg/L)的測定，不同時(shí)間t是指在加入次氯酸鈉水溶液后的第5min、lOmin、15min、20min、30min、40min、60min、80min、llOmin、140min、170min、200min、230min、270min、290min,并米用公式①的平行一級
反應(yīng)模型擬合數(shù)據(jù)，C = xC0e~kft + (Ι-x) C0e-kJ 公式①中，X表示參與快反應(yīng)的初始余氯濃度占總初始余氯濃度的百分比，Ctl為總初始余氯濃度，kf為余氯快反應(yīng)衰減常數(shù)，ks為余氯慢反應(yīng)衰減常數(shù)；采用最小二乘法擬合X、kf和ks三個(gè)參數(shù),模擬曲線如圖6所示,得到X、kf和ks,x=0. 355，kf = 12. 672，ks=0. 114，相關(guān)系數(shù) R2=O. 9859，將 x=0. 355 與 C0=L 64mg/L 相乘， 再乘以調(diào)整系數(shù)I. 15即為快反應(yīng)需氯量，為O. 67mg/L。快反應(yīng)需氯量確定后，在小城鎮(zhèn)管網(wǎng)進(jìn)水端二次加氯時(shí)，可使得初始余氯濃度高出快反應(yīng)需氯量O. 4mg/L左右，即可采用初始余氯濃度為I. 07mg/L左右。采用總初始余氯濃度Ctl為I. 05mg/L的消毒處理水，在不同時(shí)間t下進(jìn)行余氯濃度C(mg/L)的測定,不同時(shí)間t是指在加入次氯酸鈉水溶液后的第5min、10min、15min、25min、55min、75min、105min、135min、180min、240min、300min、360min、420min、480min,并米用公式①的平行一級反應(yīng)模型擬合數(shù)據(jù)，C = xC0e k,t + (I-x)CQe~k$1 公式①中，X表示參與快反應(yīng)的初始余氯濃度占總初始余氯濃度的百分比，Ctl為總初始余氯濃度，kf為余氯快反應(yīng)衰減常數(shù)，ks為余氯慢反應(yīng)衰減常數(shù)；采用最小二乘法擬合X、kf和ks三個(gè)參數(shù),模擬曲線如圖7所示,得到X、kf和ks,x=0. 506，kf= 11. 143，ks=0. 381，相關(guān)系數(shù)R2=O. 9968。如圖7所示，可知快反應(yīng)在O. 5h內(nèi)完成衰減，之后余氯衰減變得緩慢，8h時(shí)仍然滿足規(guī)范規(guī)定的管網(wǎng)末梢余氯濃度大于等于
O.05mg/L的要求。
權(quán)利要求
1.一種水中加氯后余氯衰減的快反應(yīng)需氯量的確定方法，包括以下步驟 1)向需消毒的水中加入次氯酸鈉，配制成總初始余氯濃度Ctl為I.lmg/n. 7mg/L的消毒處理水； 2)取步驟I)中的消毒處理水，在不同時(shí)間t下測得余氯濃度C，并采用公式①的平行一級反應(yīng)模型擬合數(shù)據(jù)， C 二 xC0e kft +(l_x) C0e~kJ 公式①中，X表示參與快反應(yīng)的初始余氯濃度占總初始余氯濃度的百分比,Cci為總初始余氯濃度，kf為余氯快反應(yīng)衰減常數(shù)，ks為余氯慢反應(yīng)衰減常數(shù)； 采用最小二乘法擬合x、kf和ks三個(gè)參數(shù)，得到x、kf和ks，將X與Ctl相乘，再乘以調(diào)整系數(shù)I. I (Tl. 20即為快反應(yīng)需氯量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水中加氯后余氯衰減的快反應(yīng)需氯量的確定方法，其特征在于，步驟I)中，所述的次氯酸鈉以次氯酸鈉水溶液的形式加入。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水中加氯后余氯衰減的快反應(yīng)需氯量的確定方法，其特征在于，所述的次氯酸鈉水溶液中次氯酸鈉濃度為300mg/L 1000mg/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水中加氯后余氯衰減的快反應(yīng)需氯量的確定方法，其特征在于，步驟I)中，向需消毒的水中加入次氯酸鈉配制成總初始余氯濃度Ctl為I. lmg/n. 7mg/L的消毒處理水，包括以下步驟 a)將需消毒的水加入至棕色瓶中，將棕色瓶置于恒溫箱內(nèi)，溫度恒定控制在IO0C 25°C區(qū)間內(nèi)的某個(gè)值，隔10mirT30min用溫度計(jì)測量水溫，直至溫度達(dá)到穩(wěn)定，得到預(yù)處理的水； b)用干凈燒杯量取IOOml純水，用Iml移液管向純水中加入次氯酸鈉試劑，配成次氯酸鈉濃度為300mg/L 1000mg/L的次氯酸鈉水溶液； c)向步驟a)中預(yù)處理的水中加入步驟b)中次氯酸鈉濃度為300mg/L"l000mg/L的次氯酸鈉水溶液，配制成總初始余氯濃度Ctl為I. lmg/n. 7mg/L的消毒處理水。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水中加氯后余氯衰減的快反應(yīng)需氯量的確定方法，其特征在于，步驟a)中，溫度恒定控制在13°C 19°C區(qū)間內(nèi)的某個(gè)值。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水中加氯后余氯衰減的快反應(yīng)需氯量的確定方法，其特征在于，步驟b)中，所述的次氯酸鈉試劑采用自由氯重量百分含量為59Tl5%的次氯酸鈉水溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水中加氯后余氯衰減的快反應(yīng)需氯量的確定方法，其特征在于,步驟2)中，所述的不同時(shí)間t之間的時(shí)隔為5min 60min。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水中加氯后余氯衰減的快反應(yīng)需氯量的確定方法，其特征在于，步驟2)中，所述的不同時(shí)間t的數(shù)量為10個(gè)以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水中加氯后余氯衰減的快反應(yīng)需氯量的確定方法，其特征在于，步驟2、中，所述的不同時(shí)間t為在加入次氯酸鈉后的第5min、10min、15min、25min、35min、65min、95min、125min、155min、185min、215min、245min、305min、365min、425mino
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水中加氯后余氯衰減的快反應(yīng)需氯量的確定方法，其特征在于，步驟2)中，所述的調(diào)整系數(shù)為I. 15。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水中加氯后余氯衰減的快反應(yīng)需氯量的確定方法，包括以下步驟1)向需消毒的水中加入次氯酸鈉，配制成總初始余氯濃度C0為1.1mg/L~1.7mg/L的消毒處理水；2)取步驟1)中的消毒處理水，在不同時(shí)間t下測得余氯濃度C，并采用公式的平行一級反應(yīng)模型擬合數(shù)據(jù)，采用最小二乘法擬合x、kf和ks三個(gè)參數(shù)，得到x、kf和ks，將x與C0相乘，再乘以調(diào)整系數(shù)1.10~1.20即為快反應(yīng)需氯量。本發(fā)明方法具有成本低安全的特點(diǎn)，同時(shí)方法簡單，可操作性強(qiáng)，可控性好，易放大，易于工業(yè)化生產(chǎn)?？梢酝ㄟ^本發(fā)明方法快速、準(zhǔn)確的確定快反應(yīng)需氯量，從而根據(jù)快反應(yīng)需氯量，進(jìn)行準(zhǔn)確的加氯。
文檔編號G01N33/18GK102707027SQ20121019810
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月12日
發(fā)明者張可佳, 張土喬, 李聰, 毛欣煒, 虞介澤 申請人:浙江大學(xué)