張 燚,盧 元
(中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司,湖北 武漢 430010)
消毒可以有效殺滅水體中的病原微生物,是保障飲用水水質(zhì)安全的重要措施。目前,常用的消毒劑包括液氯、次氯酸鈉、臭氧和二氧化氯。通過(guò)消毒效果、穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟(jì)性等各方面的比較[1]可以得出,次氯酸鈉的消毒效果好,消毒作用持續(xù)穩(wěn)定,運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低,安全性能高且副產(chǎn)物少,是一種可靠的消毒劑。此外,次氯酸鈉發(fā)生器經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展和改進(jìn),已成為一種完善的實(shí)用性設(shè)備,并有嚴(yán)格的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
某水廠設(shè)計(jì)供水規(guī)模為10×104m3/d,水源采用地表水,水量充沛,水質(zhì)良好。水廠采用“管式混合+折板絮凝+平流沉淀+V型濾池+次氯酸鈉消毒”工藝,原水經(jīng)處理后滿(mǎn)足供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),通過(guò)二級(jí)泵房提升,向城市管網(wǎng)供水。經(jīng)對(duì)比分析,該項(xiàng)目采用次氯酸鈉消毒技術(shù),電解法現(xiàn)場(chǎng)制備。
次氯酸鈉與水接觸后生成次氯酸根離子,在水解作用下形成次氯酸,次氯酸再進(jìn)一步分解形成新生態(tài)氧。通過(guò)發(fā)揮次氯酸和新生態(tài)氧的氧化作用,實(shí)現(xiàn)消毒的目的。
設(shè)計(jì)投加量根據(jù)試驗(yàn)或相似條件下水廠的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)按最大用量確定,出廠水消毒劑剩余濃度和消毒副產(chǎn)物符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749— 2006)要求[2],見(jiàn)表1。
表1 飲用水消毒劑常規(guī)指標(biāo)與要求Tab.1 Routine indicators and requirements of disinfectants for drinking water
結(jié)合水廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),該項(xiàng)目的加氯量為:前加氯,1.0 mg/L;后加氯,1.5 mg/L;后補(bǔ)氯,0.5 mg/L。明確投加量后,針對(duì)每個(gè)要點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算,結(jié)果見(jiàn)表2。
表2 工藝計(jì)算結(jié)果Tab.2 Calculation results of processes
2.2.1 制備與投加設(shè)備
采用電解鹽水制備次氯酸鈉溶液的方法,設(shè)置2臺(tái)15 kg/h產(chǎn)能的次氯酸鈉發(fā)生器(1用1備),制備成有效氯濃度0.8%的溶液投加,每日次氯酸鈉溶液的投加量為1 641.7 L/h。
設(shè)置2個(gè)HDPE次氯酸鈉溶液儲(chǔ)罐,單個(gè)有效容積為15 m3,2個(gè)儲(chǔ)罐共可儲(chǔ)存18 h的次氯酸鈉最大投加量。
設(shè)置2臺(tái)整流器(1用1備),用于向次氯酸鈉發(fā)生器提供高效、持續(xù)、穩(wěn)定、可靠的直流電流,并不斷地輸送給電解槽。
設(shè)置1臺(tái)軟水器(≥1250 L/h產(chǎn)水量),內(nèi)置軟化樹(shù)脂,為整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行提供軟水。
設(shè)置1臺(tái)冷熱水機(jī)組,高溫時(shí)給進(jìn)水降溫,低溫時(shí)給進(jìn)水加溫。
設(shè)置1套移動(dòng)式酸洗設(shè)備,用于電極清洗。
設(shè)置1套脫氫系統(tǒng),與發(fā)生器控制系統(tǒng)聯(lián)動(dòng),用于氫氣的收集、稀釋、排放。
2.2.2 制備與投加過(guò)程
如圖1所示,氯化鈉在溶鹽池溶解成飽和溶液后由鹽水泵送入發(fā)生器主機(jī),再經(jīng)軟化水稀釋后輸送至電解槽電解。電解產(chǎn)生的次氯酸鈉溶液進(jìn)入次氯酸鈉脫氫儲(chǔ)存罐,脫氫后轉(zhuǎn)移至儲(chǔ)罐,再根據(jù)需要啟動(dòng)投藥泵。
圖1 制備與投加系統(tǒng)Fig.1 Preparation and dosing system
投加采用計(jì)量泵,分別設(shè)置備用泵,通過(guò)相同型 號(hào)計(jì)量泵前、后球閥定期或在泵故障時(shí)自動(dòng)切換備用泵,見(jiàn)表3。
加藥管路通過(guò)管溝連接至加藥點(diǎn),溶液儲(chǔ)罐的溢流管和放空管通過(guò)排水溝排入集水井,中和后經(jīng)耐腐蝕泵提升,排入污水收集系統(tǒng)。
表3 計(jì)量泵設(shè)置與控制Tab.3 Setting and control of metering pump
2.3.1 通風(fēng)
次氯酸鈉投加間存在微量的溶液分解和揮發(fā)氣體逸出,會(huì)造成室內(nèi)空氣污染。為加快室內(nèi)空氣流通,改善室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量,設(shè)置機(jī)械強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng),每小時(shí)換氣8~12次。根據(jù)發(fā)生間的容積,該項(xiàng)目設(shè)置4臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)用于通風(fēng)。
2.3.2 防腐
次氯酸鈉溶液和原料鹽水具有腐蝕性,為防止對(duì)地面、池體的腐蝕破壞,對(duì)液體接觸的部位做防腐處理。在池內(nèi)壁及池底上側(cè)采用玻璃鋼(厚度≥5 mm)進(jìn)行防腐,頂板底面采用玻璃鋼(厚度≥3mm)貼面,地面采用環(huán)氧樹(shù)脂玻璃鋼防腐。
2.3.3 防爆
項(xiàng)目采用電解法制備次氯酸鈉,反應(yīng)過(guò)程中有氫氣產(chǎn)生。次氯酸鈉發(fā)生設(shè)備必須配備脫氫系統(tǒng),并做密封和耐壓測(cè)試,確保滿(mǎn)足氫氣防爆要求。
為保證室內(nèi)泄出的氫氣無(wú)危害排出,在發(fā)生器上部設(shè)置密封罩收集氫氣,經(jīng)過(guò)稀釋確保濃度低于爆炸下限后,通過(guò)高位專(zhuān)用通風(fēng)管直接排至室外。由于氫氣的密度小于空氣,為防止泄露后在屋頂積聚,次氯酸鈉發(fā)生器所在房間嚴(yán)禁設(shè)置吊頂和無(wú)通氣孔的下翻梁。
2.3.4 應(yīng)急措施
發(fā)生溶液泄漏時(shí),工作人員應(yīng)從泄漏污染區(qū)迅速撤離至安全區(qū),嚴(yán)格限制出入。應(yīng)急處理人員應(yīng)穿防酸堿工作服,佩戴自給正壓式呼吸器,不得直接觸摸次氯酸鈉,盡可能地切斷泄漏源。
為防止儲(chǔ)罐意外泄露溶液溢出,項(xiàng)目在儲(chǔ)罐周?chē)O(shè)置隔離墻,形成1個(gè)儲(chǔ)池。少量泄漏時(shí),盡快采用砂土、蛭石或其他惰性材料吸收。大量泄漏時(shí),用泵將泄漏廢液回收至槽車(chē)或?qū)S萌芤汗迌?nèi),回收利用或運(yùn)至廢物處理場(chǎng)所處置,同時(shí)用泡沫對(duì)泄漏物進(jìn)行覆蓋,降低蒸汽的危害。
在房間出入口處設(shè)置1套快速淋浴設(shè)施(復(fù)合式),以供工作人員在不慎接觸到次氯酸鈉溶液時(shí)采取應(yīng)急自救。
① 合理選擇藥劑。通過(guò)從安全穩(wěn)定性、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性等方面對(duì)消毒劑進(jìn)行比較,結(jié)合廠區(qū)所在地原料的可得性,合理選擇次氯酸鈉作為消毒劑,采用電解法現(xiàn)場(chǎng)制備。
② 優(yōu)化廠區(qū)布局。根據(jù)廠區(qū)各單體構(gòu)筑物平面位置,因地制宜選擇加氯間位置,將其布置在疊沉池和濾池旁,靠近投加點(diǎn),縮短了加藥管線長(zhǎng)度。將加氯間與加藥間合建,減少了占地面積,節(jié)省了土建費(fèi)用,共用廠區(qū)加藥管溝,有效降低了工程投資。
③ 完善系統(tǒng)布置。加氯間內(nèi)合理布置堆鹽區(qū)、溶鹽區(qū)、次氯酸鈉發(fā)生區(qū)、次氯酸鈉投加區(qū),各功能分區(qū)相對(duì)獨(dú)立,互不干擾,同時(shí)相互整合、共同作用。加氯間內(nèi)管線順直流暢,減少了能量消耗,方便運(yùn)行維護(hù)。
采用次氯酸鈉消毒作用顯著,副作用小,在保證出廠水水質(zhì)達(dá)標(biāo)的同時(shí),提高了生產(chǎn)的安全性,對(duì)類(lèi)似工程次氯酸鈉消毒的設(shè)計(jì)和優(yōu)化具有借鑒意義。