申请日2019.08.28
公开(公告)日2019.10.22
IPC分类号G06F17/50; G06Q10/04; G06Q50/06; C02F1/76
摘要
本发明涉及再生水消毒技术领域，尤其涉及一种再生水消毒的投氯方法。包括以下步骤：(1)检测得到再生水中NH4+‑N浓度x1和需下降的腐殖酸荧光强度x2，将其代入方程(1)得到参与氯化反应的氯浓度A值：(2)将通过方程(1)得到的A值带入氯衰减系数︱k︱与参与氯化反应的氯浓度A的关系方程式(2)，则可计算出氯衰减系数︱k︱;(3)将通过方程(1)和方程(2)得到的A值与︱k︱值代入余氯衰减一级动力学模型(3)，则可得到余氯浓度C与消毒接触时间t的关系方程式。本发明通过建立科学的投氯方法，可以经济高效的对再生水进行消毒，并能够为余氯的控制与预测提供保障。
权利要求书
1.一种再生水消毒的投氯方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)检测得到再生水中NH4+-N浓度x1和需下降的腐殖酸荧光强度x2，将其代入方程(1)得到参与氯化反应的氯浓度A值：
A=6.38-6.39(0.18^x1)-0.63(0.98^x2) (1)
式中：A-参与整个氯化反应过程的氯浓度，mg/L;
x1-再生水中NH4+-N浓度，mg/L;
x2-需下降的腐殖酸荧光强度;
(2)将通过方程(1)得到的A值带入氯衰减系数︱k︱与参与氯化反应的氯浓度A的关系方程式(2)，则可计算出氯衰减系数︱k︱：
︱k︱=0.953-0.093×A (2)
式中：︱k︱-氯衰减系数;
A-参与整个氯化反应过程的氯浓度，mg/L;
(3)将通过方程(1)和方程(2)得到的A值与︱k︱值代入余氯衰减一级动力学模型(3)，则可得到余氯浓度C与消毒接触时间t的关系方程式：
C=C0+A×exp(-︱k︱×t) (3)
式中：C—t时刻所对应的余氯浓度，mg/L;
C0—在衰减末期未参与反应的余氯，水温为15～18℃时取0.15，19～23℃时取0.01，mg/L;
t—消毒接触时间，h;
A—参与整个氯化反应过程的氯浓度，mg/L;
︱k︱—氯衰减系数;
最终可推算出消毒接触t时间时所对应的余氯浓度，以及当余氯低至规定标准以下时所需的时间;通过以上公式和需储存停留时间、用水终端余氯要求条件来推测出符合要求的二次投氯量。
2.如权利要求1所述的一种再生水消毒的投氯方法，其特征在于：方程(1)的参数计算方法如下：以NH4+-N浓度和腐殖酸荧光强度为参数指标，通过用超纯水配水来研究在投氯后的0h耗氯量与反应物浓度变化量之间的关系，根据拟合方程得到参与氯化反应过程的氯浓度A与初始氨氮浓度和腐殖酸浓度荧光强度下降量的函数关系。
3.如权利要求1所述的一种再生水消毒的投氯方法，其特征在于：方程(2)的参数计算方法如下：
①取为4个体积纯304不锈钢加盖保温圆桶，编号为1#、2#、3#、4#，试验过程中，首先在4个装置中分别加入5L实验用水;其次，采用1.55mol/L的NaClO溶液将再生水的初始游离余氯浓度设置为4、6、8和10mg/L梯度，搅拌30s;
②对游离余氯随停留时间的变化进行动力学拟合，所有曲线的相关度R2都在0.98以上，说明余氯的衰减反应可以用一级动力学模型表示，见方程(3)：
C=C0+A×exp(k×t) (3)
式中：C—t时刻所对应的余氯浓度，mg/L;
C0—在衰减末期未参与反应的余氯，mg/L;
t—消毒接触时间，h;
A—参与整个氯化反应过程的氯浓度，mg/L;
k—氯衰减系数;
③根据方程3拟合出的曲线，得到氯衰减系数︱k︱和参与整个氯化反应的氯浓度A，对二者进行拟合，得到︱k︱与A的关系方程式，然后在已知参与氯化反应的氯浓度A值下，将其带入︱k︱与A的关系方程式，则可计算出衰减系数︱k︱。
4.如权利要求3所述的一种再生水消毒的投氯方法，其特征在于：所述不锈钢加盖保温圆桶包括桶体上方的进水管道、投氯管道，桶体内设搅拌器，下方设有出水口。
说明书
一种再生水消毒的投氯方法
技术领域
本发明涉及再生水消毒技术领域，尤其涉及一种再生水消毒的投氯方法。
背景技术
为保证再生水终端用水水质安全，再生水厂出水时需投加次氯酸钠以增加水中余氯浓度，故而余氯是保证再生水终端用水水质安全的重要指标，但经过较长的管网运输后余氯消耗快，无法保证终端用水水质，因此需要进行二次消毒。再生水水质标准(SL368-2006)中再生水的不同回用途径其余氯浓度最低要求不同，其中用作冷却水和景观用水规定余氯浓度≥0.05mg/L，用作城市杂用水规定管网末端余氯浓度≥0.2mg/L。
目前国内外再生水消毒仍是采用给水的消毒机理进行投氯，但再生水水质复杂，需建立自己的规范，对再生水消毒过程中剩余余氯浓度进行推测和控制。
发明内容
本发明解决的技术问题是目前国内外再生水消毒仍是采用给水的消毒机理进行投氯，但再生水水质复杂，需建立自己的规范，对再生水消毒过程中剩余余氯浓度进行推测和控制。
为解决上述问题，本发明设计了一种再生水消毒的投氯方法，通过分析不同氯量及不同主要反应物浓度条件下的余氯衰减规律来实现再生水的科学消毒，是一种根据再生水水质及储存停留时间进行科学投氯的方式，能够保证再生水终端用水水质及经济高效消毒。
为达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：一种再生水消毒的投氯方法，投加的消毒剂为次氯酸钠，然后分析不同氯量及不同主要反应物浓度条件下的余氯衰减规律来实现再生水的科学消毒;具体包含以下步骤：
(1)检测得到再生水中NH4+-N浓度x1和需下降的腐殖酸荧光强度x2，将其代入方程(1)得到参与氯化反应的氯浓度A值：
A=6.38-6.39(0.18^x1)-0.63(0.98^x2) (1)
式中：A-参与整个氯化反应过程的氯浓度，mg/L;
x1-再生水中NH4+-N浓度，mg/L;
x2-需下降的腐殖酸荧光强度。
其中，各参数的确定过程如下：
①为了得到参与整个反应过程的氯浓度A值，需要研究耗氯量与水中反应物的关系，在测余氯的同时进行取水样，测定不同的停留时间下水中的NH4+-N、PO42--P、COD、TOC、三维荧光，其中NH4+-N浓度和腐殖酸荧光强度在投加次氯酸钠后瞬间下降且下降量最大。
②以NH4+-N浓度和腐殖酸荧光强度为参数指标，通过用超纯水配水来研究在投氯后的0h耗氯量与反应物浓度变化量之间的关系，如图1所示，根据拟合方程得到参与氯化反应过程的氯浓度A与初始氨氮浓度和腐殖酸浓度荧光强度下降量的函数关系，见方程(1)。
A=y1+y2
A=6.38-6.39(0.18^x1)-0.63(0.98^x2) (1)
式中：A—参与整个氯化反应过程的氯浓度，mg/L;
x1—氨氮消耗量，mg/L;
x2—腐殖酸荧光强度下降量。
(2)将通过方程(1)得到的A值带入氯衰减系数︱k︱与参与氯化反应的氯浓度A的关系方程式(2)，则可计算出氯衰减系数︱k︱。
︱k︱=0.953-0.093×A (2)
式中：︱k︱-氯衰减系数;
A-参与整个氯化反应过程的氯浓度，mg/L。
其中，各参数的确定过程如下：
①实验装置为4个体积纯304不锈钢加盖保温圆桶，编号为1#、2#、3#、4#，如图2所示。试验过程中，首先在4个装置中分别加入5L实验用水;其次，采用1.55mol/L的NaClO溶液将再生水的初始游离余氯浓度设置为4、6、8和10mg/L梯度，搅拌30s;在不同的停留时间取样测定游离氯、总氯、NH4+-N、PO42--P、COD、TOC、三维荧光。
其中，所述不锈钢加盖保温圆桶包括桶体上方的进水管道1、投氯管道2，桶体内设搅拌器3，下方设有出水口4;进水管道1通过水泵将实验用水接入桶体内，通过投氯管道加入NaClO溶液，然后用搅拌器搅拌均匀，通过出水口4出水进行放水、取样检测。
②对游离余氯随停留时间的变化进行动力学拟合，如图3所示，所有曲线的相关度R2都在0.98以上，说明余氯的衰减反应可以用一级动力学模型表示，见方程(3)。
C=C0+A×exp(k×t) (3)
式中：C—t时刻所对应的余氯浓度，mg/L;
C0—在衰减末期未参与反应的余氯，mg/L;
t—消毒接触时间，h;
A—参与整个氯化反应过程的氯浓度，mg/L;
k—氯衰减系数。
③根据方程3拟合出的曲线，得到氯衰减系数︱k︱和参与整个氯化反应的氯浓度A，对二者进行拟合，如图4所示，得到︱k︱与A的关系方程式，然后在已知参与氯化反应的氯浓度A值下，将其带入︱k︱与A的关系方程式，则可计算出衰减系数︱k︱。
(3)将通过方程(1)和方程(2)得到的A值与︱k︱值代入余氯衰减一级动力学模型(3)，则可得到余氯浓度C与消毒接触时间t的关系方程式。
C=C0+A×exp(-︱k︱×t) (3)
式中：C—t时刻所对应的余氯浓度，mg/L;
C0—在衰减末期未参与反应的余氯，水温为15～18℃时可取0.15，19～23℃时可取0.01，mg/L，可根据实际情况进行调整;
t—消毒接触时间，h;
A—参与整个氯化反应过程的氯浓度，mg/L;
︱k︱—氯衰减系数。
通过投氯建议流程图，即图5所示，最终可推算出消毒接触t时间时所对应的余氯浓度，以及当余氯低至规定标准以下时所需的时间，从而为余氯的控制和预测提供保障，另外还可以通过需储存停留时间、用水终端余氯要求条件来推测出符合要求的二次投氯量。
本发明的有益效果在于：
(1)通过耗氯量与水中反应物的关系研究确定了NH4+-N和腐殖酸荧光强度作为评价耗氧量的因素。
(2)建立了余氯衰减一级动力学模型，通过计算可以得到消毒接触t时间时所对应的余氯浓度，以及当余氯低至规定标准以下时所需的时间。
(3)可以通过余氯衰减一级动力学模型和需储存停留时间、用水终端余氯要求条件来推测出符合要求的二次投氯量。（发明人李思玉;蔡言安;陈锋;毕学军）
