容城縣農村供水站消毒設施改造探討

趙璐瑤

（河北省水利水電勘測設計研究院，天津 300250）

1 概況

保定市容城縣位于河北省中部， 目前有11座供水站擔負著近20萬農村人口的安全飲水任務， 供水站設計規模為900～3000m3/d，水源采用深層地下水，消毒設施均為化學法二氧化氯發生器。 二氧化氯發生器通過鹽酸和氯酸鈉或亞氯酸鈉反應， 現場制備二氧化氯溶液并投加使用， 該工藝使用的原料鹽酸屬于危險化學品， 需公安機關備案并24h在線監督，原料的采購、運輸及儲存過程復雜，使用技術條件嚴苛；該工藝對操作人員的技術水平要求較高；致使容城縣部分農村供水站的消毒設備閑置且維護保養不到位，為確保農村供水安全，選擇一種適合農村供水站的消毒設施尤為重要。

2 常用消毒工藝原理與特點

2.1 液氯消毒

液氯消毒是將液氯汽化后通過加氯機投入水中進行消毒。氯氣能溶解于水中，與水發生水解作用生成次氯酸，并進一步離解成離子，溶液中主要以次氯酸、次氯酸根和氯離子的形式出現［1］。 液氯消毒是最常用的消毒方法，其特點是成本低、工藝成熟、具有持續消毒能力；但當原水中有機物含量較高時，會產生有機氯化物，且氯氣是一種劇毒氣體，需要設置泄氯中和裝置，管理起來比較復雜。 該工藝適用于大、中型水廠。鑒于它的安全性和管理復雜性，目前趨于逐步被其他消毒劑所取代。

2.2 二氧化氯消毒

二氧化氯消毒是通過ClO2分子對細胞的吸附和滲透作用，抑制蛋白質的合成來破壞微生物。 二氧化氯是一種強氧化劑，且在廣泛的pH范圍內都具有氧化性，能去除臭味、色度，不與含氯化合物等反應生成有機氯化物。 但亞氯酸根和氯酸根超標是二氧化氯消毒存在的最大問題， 其原因主要有兩個方面：①二氧化氯與水中還原性物質反應生成亞氯酸鹽；②因二氧化氯發生器轉化率低，引起氯酸鹽濃度超標［2］。 二氧化氯一般采用現場制取或成品高純二氧化氯粉劑，現場制備分為電解法和化學法，容城縣農村供水使用化學法， 該工藝適用于原水有機物污染嚴重時。

2.3 次氯酸鈉消毒

次氯酸鈉消毒［3］主要是通過它的水解作用形成次氯酸，次氯酸再進一步分解形成新生態氧，新生態氧的極強氧化性使菌體和病毒的蛋白質變性， 從而使病原微生物致死。次氯酸鈉有持續消毒能力，可采用次氯酸鈉發生器現場制取， 也可直接采購次氯酸鈉原液，其運輸、儲存和投加比液氯更加便捷、安全；但次氯酸鈉成品液不易久存，見光易分解。該工藝適用于原液供應方便的地區。

2.4 漂白粉消毒

漂白粉消毒是利用漂白粉氧化作用對飲用水進行殺菌處理，其主要成分是次氯酸鈣。 其持續消毒能力強，價格低，投加簡單，僅適用于規模小的水廠。

3 二氧化氯粉劑和次氯酸鈉原液消毒

本次改造主要針對農村小型供水站， 這些水站受到經濟社會條件限制，建設規模較小，從業人員的技術水平和管理水平普遍較低［4］，因此選擇的消毒方法必須操作簡單，殺菌效果好，有持續消毒能力，消毒后水的口感好，副產物少，通過對比常用的消毒工藝， 成品二氧化氯消毒粉劑和次氯酸鈉消毒更為適合小型農村供水站。

3.1 二氧化氯粉劑消毒

3.1.1 特點

二氧化氯粉劑是一種高純度消毒劑， 轉化率高達95%以上，粉劑不需另配活化劑活化，使用方便，貯存、運輸安全便捷，使用濃度低，大大降低了消毒劑殘余量給用戶帶來的負面影響， 同時降低了對設備、管道的表面腐蝕等。

3.1.2 投加方式

二氧化氯粉劑消毒的投加方式為壓力管道投加或直接投加到水池， 將粉劑倒入設備儲藥裝置中配置二氧化氯消毒液， 由隔膜式計量泵將消毒劑溶液根據流量精確地投加到管道或水池中， 管道上安裝流量計，流量計輸出的4～20mA信號與消毒投加器建立信號連接，按照過水流量投加二氧化氯消毒劑，從而達到消毒劑定比投加的效果。

3.2 次氯酸鈉溶液消毒

3.2.1 特點

外購成品次氯酸鈉溶液濃度一般為8%～10%，由專業運輸車輛定期運輸次氯酸鈉原液至各農村供水站，需要有穩定貨源，原液儲存時注意避光、防腐容器儲存，對于設備運行維護無特殊要求，避免了采用次氯酸鈉發生器現場制備時危險氣體生成的可能。本項目區采用深層地下水，不含有機物，采用次氯酸鈉消毒不會產生三鹵甲烷、鹵乙酸等消毒副產物。

3.2.2 投加方式

次氯酸鈉原液通過耐腐蝕泵加入稀釋罐中，稀釋罐中安裝耐腐蝕攪拌器，加水混合均勻，在清水池進水口處設加氯點， 為保證次氯酸鈉溶液能夠精準投加至清水池， 每個投加點由1臺加藥泵單獨投加，同時安裝流量計對投加量進行核準。

4 二氧化氯粉劑和次氯酸鈉原液消毒成本對比

4.1 設備成本

以處理1000～3000m3/d水量為準，高純二氧化氯投加設備包括流量計、溶液箱、計量泵、PLC控制柜、安全閥、底液位報警、就地控制箱及余氯監測儀等，此套設備成本約9.01萬元； 次氯酸鈉溶液投加設備包括流量計、計量泵、加藥稀釋罐、耐腐蝕泵、控制箱、閥門及控制線路及余氯監測儀等，此套設備成本約9.47萬元。

4.2 原料及運輸成本

原料及運輸成本費用按照農村供水站日處理規模1000m3/d為標準進行計算。

4.2.1 二氧化氯粉劑原料及運輸費用

按消毒液投加量0.1PPM，處理1000t水需要消耗550g二氧化氯粉劑。 4WPL消毒粉按18元/袋計算，每袋220g，消毒1000t水需要二氧化氯原料成本為45元。

二氧化氯粉劑的運輸費約15元/箱，每箱30袋粉劑，每袋粉劑重220g，折算成處理1000t水的運輸費用為1.25元。

4.2.2 次氯酸鈉原液原料及運輸費用

投加10%的次氯酸鈉溶液， 按有效氯投加量1mg/L計算， 處理1000t水需要消耗10kg次氯酸鈉原液。 次氯酸鈉溶液的成本費為2000元/t，消毒1000t水需要次氯酸鈉原料成本為20元。

次氯酸鈉溶液運輸至容城縣各水廠一趟的費用約1000元，每次儲存7d的用量，這11座水廠共需54桶溶液，每桶溶液25kg，一趟運輸1350kg，每噸溶液的運輸費740元。折算成處理1000t水的運輸費為7.4元。

4.3 投資對比

從消毒設備成本、原料及運輸成本3個方面進行對比如表1。

表1 兩種消毒方式投資成本對比

次氯酸鈉投加設備比二氧化氯粉劑投加設備價格高出4600元， 但次氯酸鈉消毒設備考慮了兩套投加系統，互為備用，保證率較高；對于原料及運輸成本，次氯酸鈉更為經濟；兩種方案的消毒劑采購都較為方便， 采用次氯酸鈉消毒劑與容城縣城區地表水廠消毒方式一致，進貨渠道更統一。

5 結語

本次改造的農村供水站供水規模均不超過3000m3/d，這種小型水站的特點決定了選擇消毒設施時必須考慮殺菌效果好、經濟可行、操作簡單、安全可靠等因素， 通過對比次氯酸鈉原液消毒和二氧化氯粉劑消毒兩種工藝的優缺點、投加方式、設備成本和原料成本等，經技術經濟分析，采用次氯酸鈉原液消毒優于二氧化氯粉劑消毒， 本次改造采用成品次氯酸鈉原液消毒工藝，安裝完成后已取得較好效果，采用該消毒工藝需要注意以下幾點：

（1）次氯酸鈉溶液不宜久存，見光易分解，儲存時宜按5%（有效氯）考慮，儲備量宜按儲存濃度和最大用量的7d左右計算［5］，儲存原液的容器耐腐蝕。

（2）消毒間內設置高位通風裝置，保證室內空氣流通，還需在出入口附近設置洗手池和洗眼器，當輸送管道發生事故泄露時， 可為操作人員提供應急自救設施［5］。

（3） 建議農村供水站正式運行前對管理人員進行培訓，嚴格按照標準配置和保存消毒劑，定時監測水質，做好測定和記錄工作，加強監督管理。