A3：科技智慧
一、什么是折点加氯？
折点加氯是一种通过精确控制水中加氯量，来有效去除水中氨氮（NH3-N）和部分有机物的处理工艺。其核心原理是利用氯气（Cl2）或次氯酸钠（NaClO）与水中的氨氮发生一系列连续的化学反应，最终将氨氮氧化成无害的氮气（N2）逸出，并形成消毒所需的游离余氯。
这种方法之所以得名，是因为当我们将加氯量与水中余氯的关系绘制成曲线时（见下图），曲线会出现一个明显的“折点”（B点）。在这个折点之后，继续加氯，余氯量才会稳定上升。
二、折点加氯的原理
第一阶段：氯胺形成区
当氯开始加入含有氨氮的水中时，氯（以次氯酸HOCl形式存在）会迅速与氨氮（NH3）反应，生成一氯胺（NH2Cl）。
反应式：
Cl2+H2O→HOCl+HCl
NH3+HOCl→NH2Cl+H2O
曲线表现：
（1）在此阶段（图中AH段），随着加氯量增加，水中的化合性余氯（主要是氯胺）浓度线性上升。
（2）由于氯胺也具有消毒能力，但比自由氯弱，所以这个阶段测得的余氯是化合氯。
第二阶段：折点区（破坏与氧化）
当加氯量超过与氨氮完全生成一氯胺所需的量时，多余的氯会继续氧化已经形成的一氯胺，将其转化为二氯胺（NHCl2）、三氯胺（NCl2），并最终将氨氮分子彻底破坏，氧化成氮气（N2）。
关键反应式：
2NH2Cl+HOCl→N2↑+3HCl+H2O
曲线表现：
（1）这是一个“破坏”阶段（图中HB段）。随着加氯量增加，之前生成的氯胺被不断氧化分解，导致水中测得的总余氯量不升反降，曲线出现一个下降的“驼峰”。
（2）当加氯量达到能将所有氨氮几乎全部氧化成氮气的临界点时，水中的余氯降至最低点，这个点就是折点（图中B点）。
（3）在此区域，水的味道和气味可能会变差（二氯胺等副产物导致）。
第三阶段：折点后加氯区（自由氯区）
当水中的所有氨氮和能被氯氧化的有机物都在折点被消耗殆尽后，继续增加的氯将不再被消耗，而以自由性余氯（HOCl和OCl-）的形式存在于水中。
曲线表现：
（1）过了折点后，曲线重新开始直线上升（图中BC段）。
（2）此时水中的余氯是自由氯，消毒能力最强，消毒效果最快、最好。
三、运行控制要点
按照上述原理，通常需将加氯量控制在折点后。尤其是对于原水中氨氮含量较低的情形，为达到出厂水和管网水的余氯控制值，最佳方式是选择游离氯消毒，将加氯量控制在折点后的BC段，可确保有效去除氨氮并形成消毒所需的游离余氯。水厂实际运行中，应实时检测原水氨氮浓度、pH值（影响反应平衡）及余氯水平，通过在线仪表与自动加氯系统联动，动态调整加氯量，使加氯量始终维持在折点后区域。
但是，在冬季枯水期等特殊情形下，水中氨氮的含量会急剧增加。这时候如果选用游离氯消毒，并且使加氯点维持在折点后区域的话，加氯量会迅速增加，甚至会达到平时的2倍以上。此时应该考虑改变加氯点，采用化合余氯消毒法，将加氯点控制在加氯量-余氯曲线的AH段，而此时的余氯是化合氯。
注：GB5749指出“采用次氯酸钠消毒方式时，应测定游离氯；采用氯胺消毒方式时，应测定总氯”。而总氯是指游离氯和化合氯的总和。按照折点加氯曲线的AH段进行投加控制，水中的余氯几乎全是化合氯，这时，是适合以总氯作为评价和控制指标的，这也符合国标规定。需指出的是，化合性氯比游离氯的消毒效果差，消毒所需时间长，因此为达到较好的消毒效果，在实际工作中通常要把化合余氯指标定的比游离氯指标高些。
四、折点加氯常见问题
1.若出现既检测不到游离氯又检测不到化合性氯的现象，不要认为是加氯量太少。此时加氯点很可能正好落在曲线的底部的折点B附近，应进一步减小加氯量，待加氯点前移到曲线的AH或HB段后，就可以检测到化合性氯。
2.当加氯点在曲线的AH或HB段时，采用化合性氯消毒，如果水中氨氮量足够高，一般情况下检测不到游离氯。
3.采用自动方式投加氯，先将加氯设备切换到手动状态，再进行上述转换。转换完成且加氯稳定后，如果余氯分析仪检测不到化合性余氯，需调整余氯分析仪的量程，检测到化合余氯值并进一步将其校准后，便可投入自动加氯。
4.采用化合性氯消毒以后，如果原水中氨氮含量逐渐减少，化验人员检测水中余氯时，会检测到游离性余氯，且游离性余氯值越来越大，化合性余氯值越来越小，甚至无法将化合氯控制到目标值，这时应将加氯点调至曲线BC段，改用游离氯消毒。
五、总结
折点加氯是一个基于特定化学反应的精确加氯控制策略。一般情况下，将加氯量控制在“折点”之后，使出水以游离氯为主，满足GB5749对游离氯的限值要求。特殊情况下（如冬季枯水期氨氮很高、需延长管网余氯维持时间等），宜将加氯量控制在“折点”之前，改用化合氯消毒并监测总氯，可有效降低氯耗和消毒副产物风险。
（来源：水务观察公众号）