肖冠芳 韓萌 高志敏

摘要本文主要介紹了北方某水廠用次氯酸鈉消毒替代液氯的工藝改造方式，內(nèi)容有工藝方面的設(shè)計(jì)要求、施工要求、消毒效果、運(yùn)行調(diào)試等方面。在當(dāng)?shù)夭蛔兊臍夂蚝铜h(huán)境、水廠實(shí)際運(yùn)行情況下，對(duì)比二氧化氯和次氯酸鈉兩種消毒工藝優(yōu)缺點(diǎn)，確定選用次氯酸鈉消毒工藝;通過進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試，確定最佳投加濃度，同時(shí)提出了次氯酸鈉消毒工藝的安全要求及建議，為此類型水廠消毒系統(tǒng)的改造和優(yōu)化提供了參考。

關(guān)鍵詞 次氯酸鈉 ?運(yùn)行調(diào)試 ?投加濃度 ?消毒系統(tǒng)

Transformation and Application of Sodium Hypochlorite Disinfection Process in a Water Plant in North China

XIAO Guanfang1 HAN Meng2 GAO Zhimin3

（1 Jinan Drainage Service Center; 2 Jinan Water Service Center; 3 Design and Research Institute of China Construction Eighth Bureau First Construction Co.， Ltd.， Jinan ，Shandong Province，250000 China）

Abstract This paper mainly introduces the process transformation mode of using sodium hypochlorite to disinfect instead of liquid chlorine in a water plant in the north， including process design requirements， construction requirements， disinfection effect， operation commissioning and so on. Comparing the advantages and disadvantages of chlorine dioxide and sodium hypochlorite disinfection processes， the sodium hypochlorite disinfection process is selected under the constant local climate and environment and the actual operation of the water plant; Through operation and commissioning， the optimal dosing concentration is determined， and the safety requirements and suggestions of sodium hypochlorite disinfection process are put forward， which provides a reference for the transformation and optimization of disinfection system in this type of water plant.

Key Words：Sodium hypochlorite; Operation and debugging; Dosing concentration; Disinfection system

1 水廠消毒現(xiàn)狀

北方某水廠目前實(shí)際日供水量15萬m3/d，生產(chǎn)工藝上采用化學(xué)法液氯消毒。現(xiàn)有加氯機(jī)系統(tǒng)及設(shè)備基本為20世紀(jì)70、80年代購置，運(yùn)行至今故障率較高，供水安全性降低。液氯消毒易產(chǎn)生副產(chǎn)物，即生成有致癌風(fēng)險(xiǎn)的有機(jī)鹵化物[1]。更何況Cl2等氣體因?yàn)橛泻軓?qiáng)的擴(kuò)散性，從而可以對(duì)環(huán)境產(chǎn)生毒害作用，與此同時(shí)游離氯具有高活性的特點(diǎn)與許多有機(jī)物結(jié)合易形成致癌類的氯代有機(jī)化合物，造成環(huán)境的二次污染。水廠現(xiàn)有加氯間設(shè)計(jì)不合理，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，無法滿足生產(chǎn)要求，并存在一定的安全隱患。近年來，我國危險(xiǎn)化學(xué)品導(dǎo)致人身、環(huán)境傷害事故頻發(fā)，供水企業(yè)的安全管理要求越來越高，危險(xiǎn)化學(xué)品從采購、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用過程中均受到嚴(yán)格管控，采用合理的消毒處理工藝是凈水廠節(jié)能的重要環(huán)節(jié)。

2 消毒方式對(duì)比

2.1 二氧化氯消毒

二氧化氯作為新興的消毒方式，從原理上來說，對(duì)細(xì)菌的細(xì)胞壁具有較強(qiáng)的吸附和穿透能力，從而有效地破壞細(xì)菌內(nèi)的酶，可快速控制微生物蛋白質(zhì)的合成，故其對(duì)細(xì)菌、病毒等有很強(qiáng)的滅活能力。二氧化氯在水中只會(huì)發(fā)生氧化作用，不會(huì)與其中的有機(jī)物作用生成有機(jī)鹵化物，大大減少了安全風(fēng)險(xiǎn)，其消毒效果受水的pH值影響極小;而且，其作為氧化劑還能有效地去除或降低水的色、嗅及鐵、錳、酚等物質(zhì)[2]。

從水質(zhì)安全角度來說，二氧化氯在水中產(chǎn)生亞氯酸根ClO2-和氯酸根ClO3-，對(duì)人體是有害的，且難以有效、及時(shí)去除，對(duì)其在線檢測(cè)的難度和成本非常高，加大了供水安全性風(fēng)險(xiǎn)。但二氧化氯必須是現(xiàn)用現(xiàn)制，無法進(jìn)行儲(chǔ)存和運(yùn)輸，比液氯的制備成本高達(dá)4～5倍。一般常用的二氧化氯的制備方法為電解法（食鹽水）和化學(xué)法（亞氯酸鈉+鹽酸）。

2.2 次氯酸鈉消毒

NaClO學(xué)名次氯酸鈉，是強(qiáng)氧化劑的一種，在溶液中會(huì)分離出ClO-，經(jīng)過水解反應(yīng)生成次氯酸，與漂白粉等具有相同的消毒氧化作用[3]。與其他消毒劑相比，次氯酸鈉溶液清澈透明，能互溶于水，徹底解決了像Cl2、ClO2、O3（臭氧）等氣體消毒劑所存在的難溶于水而導(dǎo)致投加不準(zhǔn)確的技術(shù)困難，且消除了液氯、二氧化氯等藥劑時(shí)常存在的跑、泄、漏、毒等安全隱患，其在水中不會(huì)產(chǎn)生有害健康的損害環(huán)境的消毒副產(chǎn)物[4]，更沒有漂白粉使用中帶來的許多沉淀物，具有消毒效果好，投加準(zhǔn)確，操作安全，使用方便，易于儲(chǔ)存，對(duì)環(huán)境無毒害、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)勢(shì)，安全有保障[5]。由于次氯酸鈉溶液易衰減，不易久貯，有效保質(zhì)期為7～15d，運(yùn)輸繁瑣不便，需定時(shí)配送。

2.3 二氧化氯與次氯酸鈉的產(chǎn)品應(yīng)用分析

由表1所示，從安全性和運(yùn)行管理方面對(duì)二氧化氯和次氯酸鈉消毒劑進(jìn)行產(chǎn)品應(yīng)用的對(duì)比分析，結(jié)合該水廠實(shí)際運(yùn)行情況，從操作方便性、安全性及運(yùn)行穩(wěn)定等方面考慮，選用次氯酸鈉消毒工藝。

3 次氯酸鈉消毒工藝改造的實(shí)際應(yīng)用

該水廠選用次氯酸鈉消毒工藝，次氯酸鈉溶液進(jìn)廠新液濃度有效氯含量約10%，由于日損耗約0.05～0.1%，損耗到5～6%的濃度即基本停止損耗。因此，該水廠為避免損耗，節(jié)約制水成本，將新液稀釋1倍至有效氯含量約5%后進(jìn)行儲(chǔ)存。

3.1 加藥系統(tǒng)改造

（1）次氯酸鈉加注工藝流程為：儲(chǔ)液池→計(jì)量泵→輸水管道。

（2）加氯點(diǎn)的設(shè)置：該水廠原水為地下水，于清水池進(jìn)水端設(shè)置加氯點(diǎn)。加藥時(shí)采用的是從底部取液的方式，儲(chǔ)藥池補(bǔ)充次氯酸鈉溶液直接從池體頂部添加，加藥口設(shè)置在池體頂部。

3.1 確定次氯酸鈉用量

按照生活用水水質(zhì)要求，設(shè)定最大投加濃度為1.5ppm。

目前，該水廠實(shí)際供水量為15×104m3/d，按最大投加量1.5ppm的投加量計(jì)算，次氯酸鈉（有效氯5%）的時(shí)最大投加量為：15×104m3×0.0015（kg/m3）/5%/24h=187.5L/h

當(dāng)供水量為15×104m3/d，按最大投加濃度為1.5ppm，日投加量為225 kg有效氯。當(dāng)次氯酸鈉溶液有效氯濃度為5%時(shí)，日最大投加量為225kg÷5%=4.5 m3/d。也就是說，確定該廠次氯酸鈉溶液每日最大的投加量為4.5m3。

4 次氯酸鈉消毒工藝運(yùn)行調(diào)試

本次次氯酸鈉消毒工藝調(diào)試共分為兩個(gè)階段：設(shè)備調(diào)試、藥劑投加試驗(yàn)階段，調(diào)試周期共計(jì)11d。

4.1 第一階段：設(shè)備調(diào)試階段

本次設(shè)備調(diào)試周期1d，運(yùn)行時(shí)間為9：00-16：00。為保障不影響正常消毒過程，整體實(shí)行帶水運(yùn)行，組織臨時(shí)排水，要求設(shè)備系統(tǒng)完善、運(yùn)行良好，操作程序規(guī)范安全，連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行7h。

4.2 第二階段：藥劑投加試驗(yàn)階段

自設(shè)備調(diào)試完成之日起開始，藥劑投加調(diào)試周期為10天，根據(jù)次氯酸鈉投加量不同，分為3個(gè)小階段。

第一階段：保持低濃度投加運(yùn)行，投加NaClO濃度為0.1mg/L，運(yùn)行周期為1d，時(shí)間為9：00-16：00，實(shí)際運(yùn)行情況如表2所示。

由上圖所示，在進(jìn)行低濃度NaClO投加時(shí)，前3個(gè)小時(shí)里余氯量在逐步升高，隨后趨于平穩(wěn)，達(dá)到平均0.2mg/L。

第2階段：根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)藥劑投量，投加不同濃度梯度的NaClO，分別為0.1、0.2、0.3mg/L，在各自投加濃度下運(yùn)行周期為1d，時(shí)間為9：00-16：00，共計(jì)3d。

由上圖所示，在進(jìn)行不同濃度NaClO投加時(shí)，隨著投加量逐步增加，余氯量也逐步升高;在達(dá)到0.2mg/L后，余氯量增加逐步減慢，并基本達(dá)到平穩(wěn)。由于出廠水控制余Cl限值為0.3mg/L，可以得出，NaClO的最佳投加量為0.2mg/L。

5 安全要求及配套條件設(shè)施

5.1儀表設(shè)置和控制

加氯點(diǎn)采用流量控制，加藥泵根據(jù)進(jìn)水流量計(jì)測(cè)出的流量按比例投加。通過加藥泵前、后的電動(dòng)球閥可定期或在泵故障時(shí)自動(dòng)切換備用泵。次氯酸鈉儲(chǔ)液池設(shè)超聲液位計(jì)，隨時(shí)監(jiān)測(cè)藥劑使用情況，并提示補(bǔ)藥，加藥泵的開/閉信號(hào)上傳。

5.2加氯間的配套設(shè)施及安全保護(hù)

為保證整體運(yùn)行效果及運(yùn)行安全，需設(shè)置排空管及溢流管，排入加藥間旁邊溝渠，經(jīng)自來水稀釋后，由耐腐蝕泵提升排入廠區(qū)污水系統(tǒng)。次氯酸鈉儲(chǔ)液池池體需采用防腐措施，底板、池內(nèi)壁和蓋板均采用乙烯基環(huán)氧樹脂涂層防腐。加氯間內(nèi)設(shè)強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)，冬季室溫不低于5℃，每小時(shí)換氣8～12次。并設(shè)置安全噴淋裝置1套，設(shè)置防護(hù)服（含防毒面罩）多套，置于加氯間進(jìn)口側(cè)墻壁[6]。

6 結(jié)語

本次次氯酸鈉消毒工藝改造，確定該廠氯酸鈉溶液每日最大的投加量為4.5m3，最佳投加量為0.2mg/L。驗(yàn)證了該工藝在北方水廠的可推廣性，安全性、運(yùn)行穩(wěn)定性得到了保障。該工藝在保證出水水質(zhì)的前提下，運(yùn)行靈活，可根據(jù)原水水質(zhì)情況調(diào)整運(yùn)行模式，安全無污染，有效降低能耗，為此類型水廠消毒系統(tǒng)的改造和運(yùn)行提供了參考。從前景來看，根據(jù)氣候條件、水廠規(guī)模以及原水水質(zhì)實(shí)際情況，因水制宜，摸索出最適宜的消毒工藝。采用次氯酸鈉溶液實(shí)現(xiàn)氯消毒，或協(xié)同紫外消毒工藝更是我國飲用水消毒的新思路，更值得廣泛探索和實(shí)踐。

參考文獻(xiàn)

[1] 李亞峰，張子一.飲用水消毒技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].建筑與預(yù)算，2019（9）：62-69.

[2] 柳元輝，王春雷，黃炳峰.二氧化氯與次氯酸鈉消毒對(duì)管網(wǎng)末梢水色度指標(biāo)影響的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)探討[J].水資源開發(fā)與管理，2021（11）：75-80.

[3] 陳軼妍，彭佳麗.次氯酸鈉替代液氯消毒在水廠的應(yīng)用與優(yōu)化[J].凈水技術(shù)，2020，39（7）：121-125.

[4] 陳宏源，趙奇特，張凱風(fēng).次氯酸鈉用于飲用水消毒時(shí)副產(chǎn)物風(fēng)險(xiǎn)和控制[J].中國給水排水，2021，37（20）：34-40.

[5] 白玉華，張欣宇，劉百倉.次氯酸鈉消毒系統(tǒng)在呼延水廠的應(yīng)用設(shè)計(jì)[J].水處理技術(shù)，2021，47（8）：124-127.

[6]漆文光.自來水廠采用次氯酸鈉替代液氯消毒效果研究[J].供水技術(shù)，2019，13（3）：43-47.