二氧化氯與次氯酸鈉聯(lián)用在自來水處理中的應(yīng)用

(深圳水務(wù)集團深圳市蓮塘供水服務(wù)有限公司，深圳 518000)

深圳市蓮塘水廠設(shè)計供水規(guī)模5萬m3/日，原水取自鄰近水庫，處理工藝為常規(guī)工藝(折板反應(yīng)池-斜管沉淀池-砂濾池-清水池-重力流供水)，自2006年開始用二氧化氯(CLO2)取代液氯(CL2)作為自來水生產(chǎn)氧化消毒劑,常規(guī)投加方式為前加氯預(yù)處理+濾后出廠消毒。前加氯常規(guī)情況下投加在反應(yīng)池前，主要用于殺滅藻類及氧化有機物，在特殊時期投加點改在濾前(強化濾池滅菌或強化除錳)，濾后和出廠水加氯主要用作殺菌消毒。為加強水廠生產(chǎn)及水質(zhì)安全保障，2017年3月，蓮塘水廠改造和啟用了次氯酸鈉投加系統(tǒng)，并進行了二氧化氯與次氯酸鈉兩種氧化消毒劑聯(lián)合投加的生產(chǎn)試驗，取得了一定經(jīng)驗和效果。

1 水廠原水概況

水庫原水通過泵站提升50米揚程，經(jīng)長度約500米的原水管道輸送到蓮塘水廠。水庫原水水質(zhì)符合《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3838—2002》Ⅱ～Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，原水水質(zhì)主要風(fēng)險為突發(fā)性高錳、高濁、高藻及其所帶來的對生產(chǎn)和供水水質(zhì)安全的影響。

2 水廠氧化消毒劑投加方式

水廠實際日均供水3萬m3/日，最高日4萬m3/日，采用二氧化氯(CLO2))作為自來水生產(chǎn)過程中氧化消毒劑，二氧化氯采用現(xiàn)場制備方式，工藝為：鹽酸+氯酸鈉經(jīng)過復(fù)合式二氧化氯發(fā)生器反應(yīng)制成二氧化氯，反應(yīng)式：HCL+NaCLO3=CLO2+1/2CL2+NaCL+H2O。水廠處理工藝和二氧化氯投加方式示意如圖1所示。

圖1 單獨使用二氧化氯的投加方式

3 水廠水質(zhì)保障風(fēng)險隱患

蓮塘水廠原水水質(zhì)較優(yōu)良(地表水Ⅱ～Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn))，現(xiàn)狀單一氧化消毒劑種類(二氧化氯)及投加方式基本能滿足常規(guī)情況下水廠除藻、除錳、氧化有機物及供水消毒工藝及水質(zhì)安全保障要求。在突發(fā)或季節(jié)性原水水質(zhì)突變情況下，蓮塘水廠存在如下水質(zhì)保障安全隱患問題

(1)水庫原水藻類繁殖爆發(fā)和氨氮增高情況下，水廠將增加投氯量進行殺滅藻類、氧化有機物及殺菌等強化工藝處理措施，以保障正常生產(chǎn)及水質(zhì)安全。

(2)每年10～11月份，季節(jié)交替，氣溫驟降時期，蓮塘水廠均會遇到原水錳超標(biāo)問題(蓮塘水廠原水溶解錳最高時達0.3mg/L，分析原因可能是氣溫驟降時引起水庫上下層水體交換，導(dǎo)致水庫底層錳元素釋放及上升到泵站取水層位置，且蓮塘水廠與原水泵站僅500米距離，原水中的錳元素來不及自然氧化就供到了水廠。使用同一原水泵站及原水管路的下游兩家水廠沒有同類問題，分析原因應(yīng)該是下游兩家水廠的原水管路距離較遠(管渠長度分別為6000米和12000米)，且下游兩家水廠原水進廠前段各有一段長約2000米輸水隧道，原水中的錳元素在輸水管渠中氧化和沉淀吸附了)，

在原水錳超標(biāo)季節(jié)，如水廠工藝處理措施不當(dāng)，將會導(dǎo)致發(fā)生管網(wǎng)黃水問題而造成不良影響，2012年11月蓮塘水廠供水區(qū)域就曾發(fā)生過此類問題，引起市民投訴。因此，每當(dāng)這個時候，水廠為有效除錳，將會采取前加氯(二氧化氯)轉(zhuǎn)到濾前投加，同時增加投氯量等強化工藝處理措施。

以上兩點所采取的強化工藝處理措施均會導(dǎo)致二氧化氯設(shè)備高負荷運行、出廠水消毒劑嗅味值增高、二氧化氯消毒副產(chǎn)物(亞氯酸鹽和氯酸鹽)超標(biāo)等設(shè)備和水質(zhì)安全風(fēng)險。

4 解決問題思路及方案

為解決蓮塘水廠只有單一種類氧化消毒劑(二氧化氯)及此消毒設(shè)施無備用的安全隱患問題，決定改造和啟用閑置的次氯酸鈉投加系統(tǒng)，以次氯酸鈉和二氧化氯聯(lián)合投加方式解決原水突變狀況下氧化消毒劑需量增加、投加點靈活選擇搭配和氧化消毒設(shè)施及藥劑安全備用問題。

2017年1～2月，蓮塘水廠改造和調(diào)試廠內(nèi)次氯酸鈉投加系統(tǒng)，使之與二氧化氯投加系統(tǒng)成為我廠一套能聯(lián)合使用和靈活搭配的氧化消毒劑投加系統(tǒng)，在綜合考慮我廠設(shè)計建設(shè)時以二氧化氯消毒為主，次氯酸鈉作為應(yīng)急和補充的條件及在參閱相關(guān)技術(shù)文獻[1，2]的基礎(chǔ)上， 決定以次氯酸鈉(前加氯)+二氧化氯(消毒)的聯(lián)用方案進行生產(chǎn)試驗。改造后的氧化消毒劑投加方式見圖2。

圖2 次氯酸鈉與二氧化氯聯(lián)用投加方式

2017年2月28日，我廠開始以次氯酸鈉+二氧化氯的方式進行實際生產(chǎn)試驗，為更好保障生產(chǎn)和水質(zhì)安全，生產(chǎn)過程關(guān)鍵控制點的參數(shù)與之前一致(濾前水余氯控制在0.10～0.15mg/L；出廠水二氧化氯控制在0.10～0.15mg/L)。

5 結(jié)果及討論

次氯酸鈉+二氧化氯的方案經(jīng)過3個月的生產(chǎn)實際運行效果觀察及相關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比，得出以下運行數(shù)據(jù)及結(jié)果。

(1)極大提高了我廠氧化消毒劑投加系統(tǒng)保障能力，消除了風(fēng)險隱患，能更好保障生產(chǎn)和水質(zhì)安全。原先我廠只有一套二氧化氯投加系統(tǒng)，在原水水質(zhì)突變情況下不能很好增加投氯量及更加靈活選擇投加點，且次氯酸鈉投加系統(tǒng)由于長期閑置，起不到應(yīng)急和補充作用，存在很大生產(chǎn)和水質(zhì)安全保障隱患。在次氯酸鈉系統(tǒng)啟用且與二氧化氯聯(lián)合使用后，次氯酸鈉和二氧化氯投加系統(tǒng)成為我廠一套可靈活搭配，互為補充及備用的氧化消毒劑投加系統(tǒng)，極大提高了我廠生產(chǎn)和水質(zhì)安全保障能力。

(2)大幅降低了我廠出廠和管網(wǎng)水消毒副產(chǎn)物檢測濃度，安全水水質(zhì)安全得到進一步提高。次氯酸鈉和二氧化氯聯(lián)合投加后，我廠出廠水和管網(wǎng)水的二氧化氧消毒副產(chǎn)物亞氯酸鹽檢測值下降53～54%，氯酸鹽檢測值下降73～74%，次氯酸鈉消毒副產(chǎn)物三氯乙酫出廠水檢測值遠低于《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749—2006)》限值標(biāo)準(zhǔn)，具體數(shù)據(jù)見表1和表2。

(3)未增加藥劑成本,經(jīng)測算，兩種投加方式(單獨二氧化氯和次氯酸鈉+二氧化氯)的藥劑成本一致。2014～2016年單獨投加二氧化氯時的原料(鹽酸+氯酸鈉)成本為0.01035元/m3， 2017年3～5月次氯酸鈉+二氧化氯投加方式時的原料(次氯酸鈉+鹽酸+氯酸鈉)的成本為0.01035元/m3，兩者相等，見表3。

表1 蓮塘水司2017年3～5月和2016年全年亞氯酸鹽和氯酸鹽檢測值對照表

備注:①以上2016年和2017年均值為月檢平均值；

②《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749—2006)》亞氯酸鹽和氯氯酸鹽限值為≤0.01mg/L。

表2 蓮塘水司2017和2016年出廠水三氯乙酫檢測值對照表

備注:①以上2016年檢測值上半年和下半年106項年檢平均值(2次平均)，2017年檢測值為上半年106項檢測值(1次)；

②《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749—2006)》三氯乙酫限值為≤0.01mg/L。

表3 兩種投加方式單位成本對對照表

6 結(jié)論

(1)次氯酸鈉和二氧化氯聯(lián)用可以增加水廠氧化消毒劑投加方案的靈活性，提高水廠生產(chǎn)和水質(zhì)安全保障能力。

(2)次氯酸鈉和二氧化氯聯(lián)用能降低消毒副產(chǎn)物濃度，提高供水質(zhì)安全保障。次氯酸鈉(前加氯)+二氧化氯(消毒)的投加方式)與單獨二氧化氯投加方式(前加氯+消毒)比較，出廠水和管網(wǎng)水二氧化氯消毒副產(chǎn)物亞氯酸鹽和氯酸鹽的濃度分別下降53%和73%，同時出廠水的次氯酸鈉消毒副產(chǎn)物三氯乙酫濃度未檢測出變化，均遠低于《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749—2006)》的限值標(biāo)準(zhǔn)。

(3)次氯酸鈉+二氧化氯和單獨二氧化氯的兩種投加方式的藥劑單位成本一致。

[1]劉淵芳，尹世平，李柏敏.廣東化工,2011，38(4)：107-109.

[2]吳思宇，盧小艷、劉麗君，張金松.凈水技術(shù)， 2016，35(2):38-42.