有效氯是指在水中加入含氯消毒剂可产生的具有氧化能力的氯含量。
有效氯与水接触一定时间后，除了与水中的细菌、微生物、有机和无机物质相互作用外，还会消耗一部分氯，留下一部分氯，称为余氯。
总氯为游离余氯(cl2，hclo，clo-)和化合物余氯(nh2cl，nhcl2，ncl3)，我们通常称余氯为游离余氯。
加氯消毒剂后，既要保证出厂水的微生物指标能够达到要求，又要保持一定的余氯值，避免管网输送过程中微生物的滋生，实现健康饮水。《生活饮用水卫生标准》 gb 5749-2006对饮用水中的余氯和总氯作了如下要求：
自由余氯：与水接触时间至少30分钟，出厂水余氯值0.3毫克/升，出厂水限值4毫克/升，管网末端水余含量0.05毫克/升；
总氯：与水接触时间至少120分钟，出水总氯值0.5毫克/升，出水限值为3毫克/升，管网末端水余含量 0.05毫克/升。
自由余氯杀菌的5min原理是高氧化性的hclo和clo-侵入细菌并到达细菌内部，它们的氧化会破坏细菌酶系统，从而达到杀灭细菌的目的。免费余氯杀菌效果快。根据静态实验结果，自由余氯杀菌可在5分钟内杀死99%以上的细菌。但组合余氯的氧化能力较弱，杀菌速度不如游离余氯，5分钟内可杀死60%的细菌。然而，通过增加组合余氯的浓度或延长杀菌时间，保证一定的ct值，可以达到同样的杀菌效果。水厂清水池一般停留时间在2小时以上。使用复合余氯进行消毒时，可以保证杀菌效果。
水中氯的添加可分为两部分，即氯需求量和余氯氯需求量，氯需求量是指杀死细菌、氧化有机物和还原物质所消耗的部分。余氯指的是抑制细菌生长的部分。
当水体主要受细菌、有机物和还原性物质污染，没有氨氮和氮化合物污染时，加入含氯消毒剂(不含二氧化氯)后，余氯主要为游离余氯，氯用量与余氯的关系如图1所示：
当水中存在氨氮或含氮有机物时，加入含氯消毒剂(不含二氧化氯)后，细菌和还原性物质先消耗一部分氯(oa段)，再与氨氮等含氮物质反应生成一氯胺(ah段，合并余氯)。当氯用量继续增加时，结合余氯转化为氮(hb段)，当用量继续增加时，自由余氯(bc段)将开始出现。游离余氯比组合余氯氧化更强，杀菌速度比组合余氯快。但在保证ct值(杀菌时间和浓度)的情况下，完全可以达到杀菌效果，保证饮用水安全。因此，当水中存在氨氮和含氮有机物，影响正常加氯时，建议控制出厂水中的总氯，既能减少加氯量，保证出厂水中总氯的稳定，又能避免加氯量增加产生消毒副产物。
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