有效氯是指在水中加入含氯消毒劑可產生的具有氧化能力的氯含量。

有效氯與水接觸一定時間后，除了與水中的細菌、微生物、有機和無機物質相互作用外，還會消耗一部分氯，留下一部分氯，稱為余氯。

總氯為游離余氯(Cl2，HClO，ClO-)和化合物余氯(NH2cl，NHCl2，NCl3)，我們通常稱余氯為游離余氯。

加氯消毒劑后，既要保證出廠水的微生物指標能夠達到要求，又要保持一定的余氯值，避免管網輸送過程中微生物的滋生，實現健康飲水。《生活飲用水衛生標準》 GB  5749-2006對飲用水中的余氯和總氯作了如下要求：

自由余氯：與水接觸時間至少30分鐘，出廠水余氯值0.3毫克/升，出廠水限值4毫克/升，管網末端水余含量0.05毫克/升；

總氯：與水接觸時間至少120分鐘，出水總氯值0.5毫克/升，出水限值為3毫克/升，管網末端水余含量 0.05毫克/升。

自由余氯殺菌的5min原理是高氧化性的HClO和ClO-侵入細菌并到達細菌內部，它們的氧化會破壞細菌酶系統，從而達到殺滅細菌的目的。免費余氯殺菌效果快。根據靜態實驗結果，自由余氯殺菌可在5分鐘內殺死99%以上的細菌。但組合余氯的氧化能力較弱，殺菌速度不如游離余氯，5分鐘內可殺死60%的細菌。然而，通過增加組合余氯的濃度或延長殺菌時間，保證一定的ct值，可以達到同樣的殺菌效果。水廠清水池一般停留時間在2小時以上。使用復合余氯進行消毒時，可以保證殺菌效果。

水中氯的添加可分為兩部分，即氯需求量和余氯氯需求量，氯需求量是指殺死細菌、氧化有機物和還原物質所消耗的部分。余氯指的是抑制細菌生長的部分。

當水體主要受細菌、有機物和還原性物質污染，沒有氨氮和氮化合物污染時，加入含氯消毒劑(不含二氧化氯)后，余氯主要為游離余氯，氯用量與余氯的關系如圖1所示：

當水中存在氨氮或含氮有機物時，加入含氯消毒劑(不含二氧化氯)后，細菌和還原性物質先消耗一部分氯(OA段)，再與氨氮等含氮物質反應生成一氯胺(AH段，合并余氯)。當氯用量繼續增加時，結合余氯轉化為氮(HB段)，當用量繼續增加時，自由余氯(BC段)將開始出現。游離余氯比組合余氯氧化更強，殺菌速度比組合余氯快。但在保證CT值(殺菌時間和濃度)的情況下，完全可以達到殺菌效果，保證飲用水安全。因此，當水中存在氨氮和含氮有機物，影響正常加氯時，建議控制出廠水中的總氯，既能減少加氯量，保證出廠水中總氯的穩定，又能避免加氯量增加產生消毒副產物。

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