劉德永，金曉煒，章 超

(浙江浙能?？颇房萍加邢薰?，杭州 310000)

引 言

隨著國家城市化進程的加快，二次供水成為城市供水的重要組成部分。在我國，大多數(shù)的高層建筑均采用了水箱二次加壓供水的方式，但該方式采用的二次供水設施所引起的水質污染問題已變得相當嚴重。據(jù)不完全統(tǒng)計，由二次供水設施引起的污染問題約占城市管網系統(tǒng)二次污染問題的70%左右[1]。

符合飲用水衛(wèi)生標準的自來水經過長距離的管道運輸，并在二次供水水箱中長時間停留，使得水中余氯的含量迅速降低，導致微生物大量滋生，是造成二次加壓供水系統(tǒng)水質污染的重要原因，水質污染對人體的健康造成了巨大的危害。因此，預防二次供水的水質污染，保證水箱中余氯的濃度，成為一個亟待解決的難題。

本文在小區(qū)二次供水系統(tǒng)中安裝了一種小型的全自動電解制氯系統(tǒng)，通過制氯系統(tǒng)與水箱中的余氯濃度進行連鎖控制，自動將水箱中的余氯濃度控制在設定值。實現(xiàn)了供水系統(tǒng)的在線二次加藥，有效的解決了二次供水中微生物的污染問題，具有很高的推廣價值。

1 電解制氯系統(tǒng)的原理及組成

1.1 電解制氯的基本原理

電解制氯是通過電解食鹽水(或海水)的方法，獲得含氯消毒劑的一種技術，裝置的構造相當于一個電解池[2]，將交流電通過整流變壓裝置轉變?yōu)橹绷麟姾笸饨拥皆O備的陰陽電極。在電解的作用下，電解陽極發(fā)生的主要反應有：

Cl--e→Cl·

2Cl-- 2e→Cl2↑

Cl2+H2O→HClO+HCl

電解陰極發(fā)生的主要反應有：

2H++2e→H2↑

總反應：NaCl+H2O→H2↑+NaClO

電解食鹽水裝置生成的次氯酸鈉具有很強的氧化能力，可有效抑制細菌表面蛋白質的形成并殺死細菌[3]。

1.2 電解制氯系統(tǒng)的組成

1.2.1 如圖1所示，整個電解制氯系統(tǒng)由在線制氯系統(tǒng)及水箱循環(huán)系統(tǒng)組成，制氯系統(tǒng)負責次氯酸鈉消毒劑的制取，水箱循環(huán)系統(tǒng)負責消毒劑的均勻混合。在線制氯系統(tǒng)包含制氯器、儲鹽罐、儲氯罐及配套的水泵、儀表、管道閥門、自動控制系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等配套設施。

圖1 電解制氯系統(tǒng)原理圖Fig.1 Principle diagram of electrolysis chlorine production system

1.2.2 首先將過量的成品食鹽投入到儲鹽罐中，制成飽和食鹽水；然后將飽和食鹽水加入到電解制氯裝置中，通過電導率儀自動調節(jié)食鹽水的加入量及稀釋倍數(shù)，以控制次氯酸鈉的濃度；最后將制得的消毒劑不間斷的儲存在儲氯罐中。

1.2.3 通過循環(huán)管上設置的余氯儀，持續(xù)監(jiān)測水箱中余氯的濃度，并實現(xiàn)余氯濃度與加藥泵的連鎖控制，當余氯濃度低于設定值的低位時，自動開啟連接在儲氯罐上的加藥泵，當余氯濃度達到設定值的高位時，加藥泵自動停止，從而將水箱中的余氯濃度自動控制在設定的范圍內。

1.2.4 電解制氯裝置的電極為圓盤型(見圖2)，電解陽極采用鈦基多元涂層的DSA，陰極采用不銹鋼，為了防止陰極盤結垢導致電解效率下降[4]，電解陰極盤可旋轉，并設置了刮刀，使陰極盤上的污垢被及時清除，沉積到裝置的底部，定期自動排出。

圖2 電解裝置內部結構圖Fig.2 Internal structure diagram of electrolysis device

2 系統(tǒng)的應用情況及滅菌效果分析

2.1 項目二次供水系統(tǒng)存在的問題

2.1.1 項目二次供水系統(tǒng)，地處城市郊區(qū)，距離自來水廠較遠，供水管線較長，據(jù)了解，該自來水廠的出水余氯濃度控制在0.4～0.5mg/L之間，各項水質指標均滿足水質標準的要求，但由于長距離管道的運輸，水質容易發(fā)生惡化。

2.1.2 小區(qū)的二次供水水箱設置在地下室，為了避開樓房立柱，水箱的形狀不規(guī)則，角落位置造成了多處死水區(qū)。

2.1.3 水箱的清洗不能滿足半年一次的頻率，并且清洗工作并非由專業(yè)隊伍完成，清洗消毒不徹底。

2.1.4 單個水箱的容積為70m3，水箱偏大，而樓房的入住率僅有70%左右，造成水箱中的自來水不能及時的更新。

以上原因造成該小區(qū)自來水的水質不穩(wěn)定，細菌污染情況時有發(fā)生，居民反映強烈。

2.2 設備增加前后的水質情況

為了解決小區(qū)飲用水細菌污染問題，改善小區(qū)居民的用水品質，在該小區(qū)增設了全自動電解制氯系統(tǒng)，并對改造前后的水質進行了檢測(見下表)。

表 飲用水水質檢測數(shù)據(jù)表Tab. Data sheet of drinking water quality testing

采樣的時間點分別設定在早上6∶00及晚上6∶00，兩個時間點分別對應小區(qū)的用水量最少點及用水量高峰期，取水點為二次供水水箱的出水口及水箱內部，由上表可以看出：

2.2.1 改造前，早上6∶00的余氯濃度僅有0.01 mg/L，遠遠小于晚上6∶00用水高峰期時的數(shù)值0.15 mg/L，總大腸菌群及菌落總數(shù)的數(shù)值都遠遠大于晚上6∶00，并且兩者的數(shù)值都不滿足水質標準的要求。這是因為夜間的用水量較小，貯水停留時間較長，余氯發(fā)生了快速的衰減，造成了細菌的大量滋生。童禎恭的研究表明，當貯水停留時間超過12h，會造成水質的二次污染，不宜直接飲用[5]。

2.2.2 改造后，用水量最少點和用水高峰期的余氯含量均穩(wěn)定在0.3mg/L左右(可根據(jù)需要設定)，細菌的數(shù)量也得到了有效的抑制，這主要是由該系統(tǒng)的余氯連鎖功能及全自動制氯加藥功能實現(xiàn)的。

2.2.3 通過對水箱出水口及水箱內部兩個取水位置的數(shù)值比較，兩者的大小基本保持一致，說明水箱中的余氯混合的比較均勻，這主要是由于本項目設置的水箱循環(huán)系統(tǒng)起到了良好的混合效果。

3 結 論

3.1 該小型自動化電解制氯系統(tǒng)可以實現(xiàn)就地制氯，避免了含氯消毒劑在運輸中的不便，且設備體積小，占地少，布置靈活，非常適合小區(qū)二次供水系統(tǒng)的改造。

3.2 該系統(tǒng)可自動維持二次供水水箱中余氯的濃度，有效的抑制了細菌的滋生，保障了該小區(qū)居民的飲用水安全。

3.3 該系統(tǒng)實現(xiàn)了二次加藥的自動化控制，并實現(xiàn)了無人管理，設備維護量小，在城市二次供水領域具有極高的實用及推廣價值。