一農飲工程出廠水二氧化氯消毒副產物的分析調查和控制對策

【摘要】近年來，隨著 “民生實事”的推進，解決飲水安全問題成為重中之重，建立和執行農村飲水安全工程建設、水源保護、水質監測的新“三同時”制度，保障民生。然而如何保障農村飲水安全工程水質穩定達標，科學制定水質監測制度，促進農飲工程的規范管理和正常運行是確保飲水安全的一項重要措施。

本文通過近兩年來對重慶市大足區各農飲工程巡檢，全面掌握城鄉農飲工程供水水質基本狀況，意在通過分析一些共性不能穩定達標的問題，為農飲工程的規范運行具有重要的指導意義。

【關鍵詞】農飲工程；水質監測；分析調查

引言

“民生實事”農村飲水工程是為農村居民提供人畜飲水的主要供水設施和供水方式，良好的運行管理，供水水質是否穩定符合衛生要求，直接關系到廣大農村居民的身體健康和民生福祉。供水水質不合格，會在不同程度上對飲用者身體健康構成威脅或造成飲用者的感官不適，也會帶來一些不穩定的社會風險。按照《生活飲用水衛生監督管理辦法》的規定，集中式供水單位供應的水質應當符合生活飲用水衛生標準。大足區農村飲水安全水質檢測中心在2017年例行農村飲水安全工程水質監督監測中，發現某水廠的出廠水氯酸鹽濃度達 1.4mg/L，按《生活飲用水衛生標準》（GB5749-2006）0.7mg/L標準評價，超標1.0倍。為了查明氯酸鹽超標原因，我們對水廠的制水消毒工藝進行調查，現將結果如下。

1現場調查

1.1 某水廠制水工藝

該水廠日制水量5000t，制水能力最高達50t/h，采用二氧化氯消毒。二氧化氯發生器產生含二氧化氯的消毒液，通過專用連接裝置將反應溶液全部加入到清水池中，進行“一級泵后加藥”，“加藥”后的源水經過混凝（混凝劑在源水泵前投加）、沉淀、過濾、消毒后到達清水池，再由二級泵加壓輸送到供水管網（如下圖）。

1.2 二氧化氯發生器工作原理

水廠使用的二氧化氯發生器購置于2015年，采用化學法生產二氧化氯，原理是將鹽酸和氯酸鈉溶液輸送到二氧化氯發生器的負壓反應室內發生反應，反應能產生二氧化氯，然后將含有二氧化氯的反應溶液通過水射器全部投加到源水管道中（如下圖）。

二氧化氯發生示意圖

1.3 二氧化氯發生器使用情況

使用原料為鹽酸和氯酸鈉。鹽酸要求為工業合成一級品，含量≥32%；氯酸鈉為工業一級品，含量≥99%，按5kg氯酸鈉加 10kg水的比例配置使用。在該水廠的實際使用中，二氧化氯發生器投加氯酸鈉（27.8%，3.6mol/L）和鹽酸（32%，10mol/L）按照 1：1.15的體積比投加。查閱該型號設備的工藝資料，氯酸鈉（27.8%，3.6moL/L）和鹽酸（32%，l0mol/L）的投加體積比應為 1：1.25。

2 解決措施

建議水廠更改二氧化氯發生器的原料投加比例，將鹽酸和氯酸鈉投加體積比改為1：1.25。為評價措施效果，在原料投加比例調整前后分別采集出廠水水樣，按照《生活飲用水標準檢驗方法》（GB 5750.51-2006）進行氯酸鹽檢測，檢測結果依據《生活飲用水衛生標準》（GB 5749-2006）進行評價。

3 結果

二氧化氯發生器按照1：1.15的體積比投加鹽酸和氯酸鈉溶液時，出廠水氯酸鹽濃度為 1.4mg/L，將該比例調整為1：1.25后，出廠水氯酸鹽濃度為 0.45mg/L，符合標準。見下表。

4討論

為了使 → → 的轉化比較完全，提高氯酸鈉的反應率，需要過量鹽酸來參與反應，實際應用中投加的氯酸鈉與鹽酸溶液的摩爾比要大于1：2.4，但是過量的鹽酸也會加速副反應的發生。根據該水廠二氧化氯發生器的工藝資料，氯酸鈉和鹽酸溶液的建議投加體積比為，1：1.25摩爾比為1：3.45）。水廠在原料配比調整前使用的氯酸鈉與鹽酸溶液體積比是1：1.15（摩爾比為1：3.2），氯酸鈉反應不完全，其殘余量超出正常水平，導致出廠水的氯酸鹽濃度高達1.4mg/L，遠遠超出國家標準（0.7mg/L）。在鹽酸和氯酸鈉溶液投加量摩爾比調整為1：3.45后，出廠水氯酸鹽濃度為0.45mg/L。由此可見，由于鹽酸與氯酸鈉溶液的投加比例存在誤差，鹽酸投加量偏少，導致氯酸鈉反應率低，二氧化氯消毒液中的氯酸鈉殘余量大大提高，導致出廠水氯酸鹽超出標準。

5 結論

（1）氯酸鹽制取二氧化氯過程中，氯酸鹽本身也是一種消毒劑，同時還是二氧化氯的生產原料，但它又是消毒副產物。因此在農村飲水工程運行管理中，要嚴格控制氯酸鹽的投放比例，提高控制的精準度，探求反應的最佳濃度、酸度、溫度等因素，進而提高反應原料的轉換效率。

（2）為了有效控制出廠水中消毒副產物的余量，進行工藝改造，“二氧化氯預氧化+ 二氧化氯消毒”改為“二氧化氯預氧化+ 次氯酸鈉消毒”兩種藥劑聯用，同時控制好二氧化氯預氧化的投加量，其加注量控制在0.5 mg /L，或濾后水的二氧化氯余量在0.1 mg /L 以下，可以較好地解決氯酸鹽和亞氯酸鹽的超標問題。

（3）考慮到原料氯酸鹽本身是消毒副產物，除了原料泄露、生產工藝中轉化率低的問題，有必要開展新型二氧化氯生產工藝研究，如挑選適宜的固體酸，如硬脂酸、檸檬酸、草酸、酒石酸或雜多酸等和一種氯酸或亞氯酸鹽為模型反應，合適的催化劑，收集、吸收、穩定儲存的高純度二氧化氯，從源頭上減少消毒副產物氯酸鹽的使用，從而控制此消毒副產物的生成。

（4）著力推進農村飲水安全工程的一體化管理，由有實力和管理經驗的企業來管理分布比較分散的農飲工程。

（5）加強對出廠水的檢測，及時發現飲用水的安全隱患，對水質檢測中存在的問題及時處理，使水質達到《生活飲用水衛生標準》（GB5749-2006）的要求。

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