次氯酸鈉在泰和水廠的實際應用

包 源，秦 曄

(上海市自來水市北有限公司，上海 200086)

1 水廠現狀

泰和水廠位于上海市外環線以內，規模80萬t/d，主要擔負著上海市寶山、普陀、嘉定等區域的200萬人的生活與生產用水供水任務。其供水區域眾多商業、工業及居住區對供水水量、水質的要求高，目前周邊居住區發展迅速，廠區東側新建有學校等民用設施，人口較密集。實際生產分三個系統:一系統規模20萬t/d，于1996年8月建成通水。二系統規模40萬t/d，于1997年8月建成供水。三系統規模20萬t/d，于2007年6月通水。平均日用氯量約為3．78 t，氯庫為保證存儲量需儲存t級氯瓶約50只。

2 改造的必要性

液氯是劇毒危險品，運輸、儲存、使用環節要求嚴格，一旦人員操作疏忽，極易造成重大安全責任事故。近年來國內多次發生液氯、液氨等危險品運輸泄漏或爆炸事件，給人民生產生活帶來巨大威脅。

根據上海市水務局關于開展安全生產“三項行動”的通知(滬水務〔2009〕365號)中第三條第二款第一點的要求，為了杜絕液氯、液氨在運輸、儲存、使用等環節上的安全隱患，保證上海構建和諧社會的需要，在確保水廠出廠水質符合國家標準、不明顯增加水廠生產成本的情況下，對泰和水廠加氯、加氨系統進行改造，選擇商品次氯酸鈉及硫酸銨藥劑替代液氯、液氨顯得尤為必要。

3 技術改造

3．1 改造原則

(1)充分利用現有設施，節約工程投資，因地制宜考慮改造方案。

(2)方案應具有可操作性和可實施性，并在改造期間確保水廠對外正常供水，盡量減少對生產設施運行的影響。

(3)采用以自動控制技術為主的科學管理辦法，保證生產運行和供水質量穩定。

(4)按照泰和水廠歷年加注量記錄，本改造方案設計有效加氯量為:平均加注量4．5 kg/kt，其中前加氯 3．2 kg/kt，后加氯 1．3 kg/kt;最大加注量6．5 kg/kt，其中前加氯量 4．55 kg/kt，后加氯量1．95 kg/kt。

3．2 改造方案

為了降低改造期間對生產的影響，并保證改造完成后水廠的加氯、加氨消毒系統的順利切換，以及減少改造工程量，將加注次氯酸鈉及加注硫酸銨的設備設置于原40萬m3/d的2#系統(大場)加氯加氨間處。2#系統原加氯加氨間位于泰和全廠凈水工藝處理的中心區，距離廠區內各前、后加注點距離均較近。目前該加氯加氨間已停產。并與新建加氯加氨間相鄰，系統改造后廠外管溝改建量也較少。另外加氯間北側另有約1 700 m2的空地可以用于建設待檢池、儲液池等。次氯酸鈉加注系統由六個部分組成，分別為待檢池、儲液池、提升系統、加注泵、管路系統及排放系統。分前加氯與后加氯，分三個系統分別投加。圖1為泰和水廠加氯工藝圖。

圖1 泰和水廠加氯工藝圖Fig．1 Diagram of Chlorination Process in Taihe Water Plant

4 改造后運行的效果

泰和水廠從2012年6月底次氯酸鈉調試成功，7月開始正式運行。從運行的情況來看，次氯酸鈉消毒效果好，投加準確，操作安全，使用方便，易于儲存，對環境無毒害，不存在跑氣泄漏現象，可以在任意環境工作狀況下投加。以改造前后一系列數據為例，看出投加量明顯下降。

4．1 原水情況

泰和水廠取用的是長江原水，主要來自陳行水庫，水質較穩定，改造前后原水水質情況如表1所示。2011年7月～12月為改造前的數據，2012年7月～12月為改造后的數據。

表1 改造前后的原水水質對比Tab．1 Raw Water Quality before and after Modification

續 表

由表1可知改造前的水質較改造后的原水水質情況相差不多，濁度相差3 NTU，但這對加氯的影響不是很大，對加氯影響大的是氨氮，從表上看出原水平均氨氮均為0．05 mg/L，所以數據還是有可比性的。

4．2 投加量明顯下降

因為液氯與次氯酸鈉的濃度存在10倍差，下面的圖表已經折合成液氯的投加量。

圖2為次氯酸鈉改造前與改造后三個系統的投加量比較圖。

圖2 三個系統的氯投加量變化圖Fig．2 Variation of Chlorine Dosage in 3 Systems

由圖2可知原水氨氮變化不大情況下，每個月三個系統的氯基投加量都在下降，說明無論天氣如何變化，投加量都較改造前下降。

4．3 消毒效果相差不多

液氯投加時，氯胺比例不容易控制，氯胺比例接近2．5～3∶1，且后加氯時，氯胺加注管容易結垢;使用了次氯酸鈉后，氯胺比例接近4∶1，兩者反應完全，達到較好的效果。

圖3是三個系統總的前加氯與后加氯比較。

圖3 三個系統前后加氯比較圖Fig．3 Comparison of Chlorination before and after in 3 Systems

由圖3可知改造后前加氯都較投加液氯時低，但由表2可知，沉淀池的余氯相差無幾，說明次氯酸鈉消毒效果較液氯好。后加氯的投加量下降，導致了濾后水、出廠水的余氯下降(根據公司的水質指標的要求，適當做了出廠水余氯的調整)。

表2 改造前后的余氯對比Tab．2 Residual Chlorine before and after Modification

4．4 細菌的殺毒效果較好

由表3可知雖然改造后投加量有所下降，但殺毒效果沒有絲毫改變。

表3 改造前后的殺菌效果對比Tab．3 Sterilizing Effect before and after Modification

續 表

4．5 安全系數高

泰和水廠平均日用氯量約為3．78 t，氯庫為保證一定存儲量需儲存噸級氯瓶約50只。泰和水廠氨庫存氨瓶約28只。液氯是劇毒危險品，運輸、儲存、使用環節要求嚴格，一旦人員操作疏忽，極易造成重大安全責任事故。次氯酸鈉的濃度較液氯相差十倍，貯存、運輸都較液氯安全，所以，次氯酸鈉的改造，解決了安全隱患，確保了安全生產。

5 運行中存在的問題

5．1 混凝效果有一定的影響

泰和水廠采用的混凝劑是聚合硫酸鋁，它本身呈酸性，改造前投加液氯，液氯也是酸性的，兩者不但不會產生反應，且有一定的助凝效果。次氯酸鈉呈堿性，兩者放在一起會發生中和反應的，所以加礬與加氯的兩個投加點需要保持一定的距離，如果太近，聚合硫酸鋁尚未跟水完全反應就跟次氯酸鈉混合、反應，引起混凝效果不佳。泰和水廠在實際生產中碰到這一問題，尤其表現在二系統和三系統，礬基上升較多。圖4為改造前后三個系統礬基投加量。

圖4 三個系統改造前后礬基投加量比較圖Fig．4 Comparison of Vitriol Dosage before and after Modification in 3 Systems

由圖4可知二系統、三系統的礬基投加量除了十月份下降外，其余都是在上升的，對此展開了調查。發現二系統的加礬管與加氯管相距太近，次氯酸鈉未充分水解，卻先與聚硫氯化鋁反應了，導致混凝效果不佳，使得加礬量上升。后調節加礬管，使原有的總管加礬調整為分管加礬，使得加氯管與加礬管的距離變大，這樣礬基才有所下降。

5．2 出廠水pH明顯升高

陳行原水pH 為7．7～8．5，投加液氯時，出廠水的pH為7．4～7．6，而投加次氯酸鈉后，出廠水pH為7．7～7．9。圖5為改造前后的平均pH變化。

圖5 改造前后平均pH變化Fig．5 Average pH before and after Modification

5．3 貯存時間較短

由于次氯酸鈉液不宜久存，次氯酸鈉屬于揮發性的液體，濃度變化較大，不宜放置太久，使用時間一般為1～2月。夏天較冬天容易揮發，表4為夏天次氯酸鈉消耗濃度。

表4 夏天次氯酸鈉消耗濃度Tab．4 Consumption Concentration of Sodium Hypochlorite in Summer

泰和水廠因為使用量大，一般一個貯液缸使用周期為7 d，基本上一個星期進貨一次。

5．4 成本較高

雖然次氯酸鈉用量為液氯的10倍，但價格僅比液氯低3．36倍，因此成本大大上升，改造前與改造后成本上升了222．09萬元，影響單位變動成本8．7元/kt。

6 結語

次氯酸鈉在泰和水廠的應用，從安全與投加量的角度來看，是有百利而無一害，但從實際生產的角度來看，有利有弊。

(1)就安全性與投加量來說，次氯酸鈉比液氯消毒效果好，投加準確，操作安全，使用方便，易于儲存，對環境無毒害，不存在跑氣泄漏，可以在任意環境工作狀況下投加。

(2)加礬管與加氯管相距不能太近，如太近，影響混凝效果。

(3)就生產成本與企業效益來說，次氯酸鈉成本較高。

(4)投加次氯酸鈉對出廠水其他水質指標影響不大，值得注意的是出廠水pH值明顯上升。