黃文松

(陜西省漢陰縣水利局，陜西 安康 725100)

0 引 言

根據(jù)資料顯示，近年有單位在中國(guó)華北、東部、華東、中南、西南、西北地區(qū)的6個(gè)省區(qū)80處農(nóng)村供水工程的消毒技術(shù)及設(shè)備的選用和運(yùn)行狀況進(jìn)行了深入調(diào)查。結(jié)果顯示：配有消毒設(shè)備的工程53處，占66.2%；其中二氧化氯消毒設(shè)備45處，占84.9%，占絕大多數(shù)，屬于復(fù)合型二氧化氯發(fā)生器的44處，占97.8%；其中發(fā)生器反應(yīng)釜加熱溫度不達(dá)標(biāo)的不合格品38處，占86.4%。從數(shù)據(jù)上看，多數(shù)農(nóng)村供水工程沒(méi)有根據(jù)自身特點(diǎn)選用適宜的消毒技術(shù)及設(shè)備，而是普遍選購(gòu)價(jià)格低、產(chǎn)品質(zhì)量合格效率不高的復(fù)合型二氧化氯發(fā)生器。

為了改善農(nóng)村飲水安全現(xiàn)狀，應(yīng)從技術(shù)、設(shè)備、管理上總結(jié)問(wèn)題并尋求解決方案，結(jié)合區(qū)域供水特點(diǎn)和現(xiàn)狀，綜合考慮，選擇適用、經(jīng)濟(jì)、合理的實(shí)施方案，并在實(shí)際應(yīng)用中不斷完善。

1 漢陰縣概況及供水消毒存在的問(wèn)題

漢陰縣位于陜南秦巴山區(qū)，鳳凰山橫亙東西，漢江、月河分流其間，除月河川道外，大部分為淺山丘陵。境內(nèi)最高處鳳凰山主峰海拔2128m，最低處漩渦鎮(zhèn)，海拔290m?？h城位于月河川道中部，海拔360m。

漢陰縣農(nóng)村自來(lái)水普及率達(dá)到88%以上，供水工程分為三大區(qū)域,即“南山區(qū)域”、“北山區(qū)域”、“川道區(qū)域”。供水水源以地表水為主，根據(jù)地方自檢水質(zhì)監(jiān)測(cè)報(bào)告得知，區(qū)域內(nèi)水質(zhì)良好，但有大腸桿菌超標(biāo)現(xiàn)象。原來(lái)已建成供水項(xiàng)目分為“以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位集中供水點(diǎn)、以村組為單位的集中供水點(diǎn)、以個(gè)體戶為單位的分散供水點(diǎn)”的三種供水形式為主。

漢陰縣供水消毒存在的問(wèn)題：

1)鎮(zhèn)級(jí)單位供水設(shè)備配備齊全，可滿足現(xiàn)狀飲水安全需求，但部分消毒設(shè)備老化，消毒設(shè)備技術(shù)落后，消毒設(shè)備需要更新?lián)Q代。

2)已配備消毒設(shè)備供水廠，無(wú)專業(yè)人員管理維護(hù)消毒設(shè)備，多數(shù)管理人員使用不規(guī)范，設(shè)備運(yùn)行達(dá)標(biāo)率低。

3)村組級(jí)集中供水點(diǎn)、分散戶供水點(diǎn)，供水方式以修建高位蓄水池為主，供電困難，不便配備消毒設(shè)備，地表水直接飲用存在一定的安全隱患。

4)由于各村級(jí)單位供水點(diǎn)數(shù)量大，且比較分散，供水消毒管理存在很大的難度，如無(wú)合理有效的管理措施，配備的消毒設(shè)備的運(yùn)行效率無(wú)法保證[1]。

2 目前漢陰縣飲用水主要消毒方式

漢陰縣近年來(lái)在縣農(nóng)村飲水安全項(xiàng)目中主要采用化學(xué)二氧化氯消毒、電解食鹽生產(chǎn)次氯酸鈉消毒兩種，紫外線消毒、臭氧消毒使用的很少。全縣范圍內(nèi)二氧化氯消毒機(jī)裝機(jī)量約有80臺(tái)，電解食鹽生產(chǎn)次氯酸鈉消毒設(shè)備自2018年隨著農(nóng)村飲水安全工程實(shí)施的精細(xì)化，陸續(xù)安裝有150余臺(tái)，其中10個(gè)鎮(zhèn)級(jí)大水廠為150g/h的中型設(shè)備，其余為30g/h的太陽(yáng)能電解消毒設(shè)備。

3 消毒方式的優(yōu)劣及選擇

目前農(nóng)村飲水安全項(xiàng)目主要采用的消毒方式有紫外線消毒、臭氧消毒、二氧化氯消毒和次氯酸鈉消毒等。根據(jù)漢陰縣的實(shí)際情況，我們對(duì)這幾種消毒方法進(jìn)行了比選。

3.1 紫外線消毒

主要是利用波長(zhǎng)為250-280nm的紫外線對(duì)流經(jīng)的水體進(jìn)行照射，殺滅細(xì)菌和病毒，且不產(chǎn)生有害副產(chǎn)物。但通過(guò)使用發(fā)現(xiàn)主要缺點(diǎn)有：

1)濁度對(duì)紫外線消毒的效果影響很大，必須要保證濁度很低，需要經(jīng)常清洗，運(yùn)維復(fù)雜。

2)處理水量較小，沒(méi)有持續(xù)消毒能力。

由此可得出結(jié)論，紫外線消毒不適用于漢陰農(nóng)村飲用水供水消毒。

3.2 臭氧消毒

臭氧具有極強(qiáng)的氧化能力，具有廣譜殺滅微生物的作用。但臭氧很不穩(wěn)定，在常溫下極易分解還原為氧氣，在自來(lái)水中的半衰期約是15min(20℃)。

臭氧消毒存在的缺點(diǎn)：

1)臭氧不夠穩(wěn)定，容易自行分解，半衰期短。因此，臭氧沒(méi)有長(zhǎng)久的殺滅能力。

2)由于多數(shù)水廠供水量24h內(nèi)的變化很大，但臭氧投加量的控制很難適應(yīng)供水量的變化，很難做到精確消毒。

3)臭氧消毒間刺激性氣味很大，對(duì)環(huán)境和人體健康對(duì)可能帶來(lái)危害。

由此可得出結(jié)論：臭氧消毒不適用于漢陰農(nóng)村飲用水供水消毒。

3.3 化學(xué)二氧化氯消毒

化學(xué)二氧化氯消毒方式是早期漢陰縣農(nóng)村飲用水主要消毒方式，對(duì)以鎮(zhèn)村為主的水廠，現(xiàn)在主要采用化學(xué)二氧化氯消毒法，即采用鹽酸、氯酸鈉(一般A液指穩(wěn)定態(tài)二氧化氯原液,B液指專用活化劑。即使用時(shí)需要A+B液同時(shí)配合使用才能使二氧化氯游離出來(lái)具有較好的殺菌效果)。

方法：由計(jì)量泵將氯酸鈉(亞氯酸鈉)水溶液與鹽酸溶液輸入到反應(yīng)器中,在一定溫度和負(fù)壓下進(jìn)行充分反應(yīng),產(chǎn)出以二氧化氯為主,經(jīng)水射器吸收與水充分混合后形成消毒液后,通入被消毒水中。

機(jī)理：二氧化氯對(duì)細(xì)胞壁有較好的吸附性和透過(guò)性，在其強(qiáng)氧化作用下，可抑制細(xì)胞合成蛋白質(zhì)的過(guò)程，改變細(xì)胞膜的通透性、導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)某些關(guān)鍵物質(zhì)漏出，與蛋白質(zhì)中某些氨基酸相互作用、導(dǎo)致氨基酸鏈斷裂，從而使水中的微生物死亡。

其主要優(yōu)點(diǎn)：

1)殺菌能力強(qiáng)、消毒快而持久。投加0.5-1mg/L二氧化氯在1min內(nèi)能將水中99%的細(xì)菌殺滅。

2)應(yīng)用pH范圍廣,在pH3-10范圍內(nèi)二氧化氯的殺菌性能基本保持不變。

3)適用的水質(zhì)范圍廣。二氧化氯不與氨發(fā)生反應(yīng)，在含有氨的水中投加二氧化氯不會(huì)產(chǎn)生折點(diǎn)。故采用二氧化氯消毒氨氮含量高的水仍不影響其全部殺菌能力。消毒效率也不受水的硬度和鹽分多少的影響。

但經(jīng)過(guò)實(shí)際運(yùn)行，多數(shù)鎮(zhèn)村管理人員認(rèn)為二氧化氯消毒存在的缺點(diǎn)：

1)二氧化氯消毒劑有一定的刺激性氣味，對(duì)操作管理人員要求高，應(yīng)配備專業(yè)工具才方便操作。

2)產(chǎn)生的二氧化氯為氣體，投加量不能根據(jù)實(shí)際水量自動(dòng)調(diào)整，存在消毒過(guò)量或不足達(dá)不到消毒效果的問(wèn)題。

3)由于屬化學(xué)危險(xiǎn)品，藥劑購(gòu)買及運(yùn)輸受到一定限制。

4)藥液的配置，要稱量，按規(guī)定比例和濃度配置，自動(dòng)化程度低。

5)因?yàn)樵牧系母g性很大，泵的損壞率很高，更換泵的費(fèi)用很高。

由此可得出結(jié)論：二氧化氯消毒可以用于農(nóng)村飲用水供水消毒，但在漢陰的使用效果整體不理想。

3.4 電解食鹽生產(chǎn)次氯酸鈉消毒

2018年，漢陰縣通過(guò)采用電解食鹽生產(chǎn)次氯酸鈉消毒及信息技術(shù)平臺(tái)，進(jìn)行管理維護(hù)。

1)電解食鹽生產(chǎn)次氯酸鈉技術(shù)消毒原理：

采用電解食鹽生產(chǎn)次氯酸鈉：由3%左右的食鹽水經(jīng)電極電解發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)以后生成次氯酸鈉溶液：NaCl+H2O → NaClO+H2↑

電極反應(yīng)：陽(yáng)極：2Cl-- 2e→Cl2

陰極：2H++ 2e→H2

溶液反應(yīng)：2NaOH+Cl2→NaCl+NaClO+H2O

2)電解食鹽生產(chǎn)次氯酸鈉消毒技術(shù)特點(diǎn)：

①現(xiàn)場(chǎng)制取的次氯酸鈉溶液，濃度低、腐蝕性小，不易揮發(fā)，就地投加安全、方便。

②產(chǎn)出率高、品質(zhì)純凈

使用新型電解電極，電解效率高；稀鹽水經(jīng)過(guò)過(guò)濾后進(jìn)入電解槽，經(jīng)電極電解后就產(chǎn)生次氯酸鈉溶液，成本低廉、品質(zhì)純凈，而且實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)制現(xiàn)用，有利于安全生產(chǎn)。

③自動(dòng)精準(zhǔn)投加系統(tǒng)

采用防腐型計(jì)量泵作為次氯酸鈉溶液的投加單元，系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)投加條件。當(dāng)滿足投加要求時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)投加泵計(jì)量投加，達(dá)到投氯的精確和穩(wěn)定，保證合格水質(zhì)。

④互聯(lián)網(wǎng)智能控制、監(jiān)控系統(tǒng)

通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，檢測(cè)消毒設(shè)備各項(xiàng)數(shù)據(jù)及水質(zhì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合地圖、圖標(biāo)等多種可視化監(jiān)督管理，進(jìn)一步提高農(nóng)村供水工程運(yùn)行管理自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)“設(shè)備物聯(lián)化”、“管理扁平化”、“展示多樣化”、“服務(wù)前置化”。

由此可得出結(jié)論結(jié)論：電解食鹽次氯酸鈉消毒設(shè)備自動(dòng)化程度高、消毒液安全可靠、能夠精準(zhǔn)投加、對(duì)運(yùn)維人員技術(shù)要求低、運(yùn)用信息技術(shù)進(jìn)行管理減少運(yùn)維成本，此設(shè)備適用于漢陰農(nóng)村飲用水供水消毒[2]。

5 漢陰縣農(nóng)村供水消毒應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)

自2018年，漢陰縣逐步更換、新安裝了一批電解食鹽次氯酸鈉消毒設(shè)備，通過(guò)對(duì)全縣10個(gè)鎮(zhèn)級(jí)水廠和10個(gè)村級(jí)水廠使用效果來(lái)看，普遍認(rèn)為采用電解食鹽生產(chǎn)次氯酸鈉技術(shù)使用管理方便，維護(hù)成本低。從產(chǎn)生的消毒效果來(lái)看，我們對(duì)使用前和使用后的數(shù)據(jù)進(jìn)行了比對(duì)分析：

表1

使用電解食鹽次氯酸鈉消毒設(shè)備后，各水廠出廠余氯穩(wěn)定在0.5-1.1mg/L范圍內(nèi)，多次抽檢管網(wǎng)末梢水也都達(dá)標(biāo)。且設(shè)備穩(wěn)定性好，保證了水廠供水的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

對(duì)邊遠(yuǎn)山區(qū)、通電不便、人口不多的村組，農(nóng)村飲用水消毒采用了以太陽(yáng)能為能源的太陽(yáng)能電解食鹽生產(chǎn)次氯酸鈉消毒設(shè)備，其特點(diǎn)是適用供水流量小，便于維護(hù)，不需要電力供應(yīng)。對(duì)以前不便進(jìn)行消毒凈化的低山區(qū)高位水池供水，進(jìn)行消毒處理，大大的改善了水質(zhì)，保證了本縣廣大山區(qū)村民飲水安全。由于秦巴山區(qū)陰雨天較多，部分地區(qū)為高山區(qū)，以太陽(yáng)能電解食鹽消毒設(shè)備需要改進(jìn)蓄電池容量和增大太陽(yáng)能板功率，以維持在低溫和雨雪天氣的持續(xù)供電能力，保證供水消毒的持續(xù)性和穩(wěn)定性。

另外，漢陰縣使用次氯酸鈉消毒設(shè)備進(jìn)行水質(zhì)消毒，使用信息技術(shù)平臺(tái)進(jìn)行管理，可在信息平臺(tái)上查看所有區(qū)域內(nèi)的次氯酸鈉消毒設(shè)備地理位置、運(yùn)行情況等信息，并且能夠隨時(shí)看到設(shè)備的異常報(bào)警和運(yùn)維情況。在一定程度上實(shí)現(xiàn)了高效的設(shè)備運(yùn)行維護(hù)管理，提高了行政監(jiān)管能力、工程運(yùn)行效率和水質(zhì)達(dá)標(biāo)率，并提供了數(shù)據(jù)支持。