北方某水廠次氯酸鈉消毒工藝改造及應用

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，內容有工藝方面的設計要求、施工要求、消毒效果、運行調試等方面。在當地不變的氣候和環境、水廠實際運行情況下，對比二氧化氯和次氯酸鈉兩種消毒工藝優缺點，確定選用次氯酸鈉消毒工藝;通過進行運行調試，確定最佳投加濃度，同時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的改造和優化提供了參考。

關鍵詞 次氯酸鈉 ?運行調試 ?投加濃度 ?消毒系統

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 水廠消毒現狀

北方某水廠目前實際日供水量15萬m3/d，生產工藝上采用化學法液氯消毒。現有加氯機系統及設備基本為20世紀70、80年代購置，運行至今故障率較高，供水安全性降低。液氯消毒易產生副產物，即生成有致癌風險的有機鹵化物[1]。更何況Cl2等氣體因為有很強的擴散性，從而可以對環境產生毒害作用，與此同時游離氯具有高活性的特點與許多有機物結合易形成致癌類的氯代有機化合物，造成環境的二次污染。水廠現有加氯間設計不合理，費時費力，無法滿足生產要求，并存在一定的安全隱患。近年來，我國危險化學品導致人身、環境傷害事故頻發，供水企業的安全管理要求越來越高，危險化學品從采購、運輸、儲存和使用過程中均受到嚴格管控，采用合理的消毒處理工藝是凈水廠節能的重要環節。

2 消毒方式對比

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，對細菌的細胞壁具有較強的吸附和穿透能力，從而有效地破壞細菌內的酶，可快速控制微生物蛋白質的合成，故其對細菌、病毒等有很強的滅活能力。二氧化氯在水中只會發生氧化作用，不會與其中的有機物作用生成有機鹵化物，大大減少了安全風險，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[2]。

從水質安全角度來說，二氧化氯在水中產生亞氯酸根ClO2-和氯酸根ClO3-，對人體是有害的，且難以有效、及時去除，對其在線檢測的難度和成本非常高，加大了供水安全性風險。但二氧化氯必須是現用現制，無法進行儲存和運輸，比液氯的制備成本高達4～5倍。一般常用的二氧化氯的制備方法為電解法（食鹽水）和化學法（亞氯酸鈉+鹽酸）。

2.2 次氯酸鈉消毒

NaClO學名次氯酸鈉，是強氧化劑的一種，在溶液中會分離出ClO-，經過水解反應生成次氯酸，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致投加不準確的技術困難，且消除了液氯、二氧化氯等藥劑時常存在的跑、泄、漏、毒等安全隱患，其在水中不會產生有害健康的損害環境的消毒副產物[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，投加準確，操作安全，使用方便，易于儲存，對環境無毒害、不產生二次污染等優勢，安全有保障[5]。由于次氯酸鈉溶液易衰減，不易久貯，有效保質期為7～15d，運輸繁瑣不便，需定時配送。

2.3 二氧化氯與次氯酸鈉的產品應用分析

由表1所示，從安全性和運行管理方面對二氧化氯和次氯酸鈉消毒劑進行產品應用的對比分析，結合該水廠實際運行情況，從操作方便性、安全性及運行穩定等方面考慮，選用次氯酸鈉消毒工藝。

3 次氯酸鈉消毒工藝改造的實際應用

該水廠選用次氯酸鈉消毒工藝，次氯酸鈉溶液進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，節約制水成本，將新液稀釋1倍至有效氯含量約5%后進行儲存。

3.1 加藥系統改造

（1）次氯酸鈉加注工藝流程為：儲液池→計量泵→輸水管道。

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

3.1 確定次氯酸鈉用量

按照生活用水水質要求，設定最大投加濃度為1.5ppm。

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

當供水量為15×104m3/d，按最大投加濃度為1.5ppm，日投加量為225 kg有效氯。當次氯酸鈉溶液有效氯濃度為5%時，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行調試

本次次氯酸鈉消毒工藝調試共分為兩個階段：設備調試、藥劑投加試驗階段，調試周期共計11d。

4.1 第一階段：設備調試階段

本次設備調試周期1d，運行時間為9：00-16：00。為保障不影響正常消毒過程，整體實行帶水運行，組織臨時排水，要求設備系統完善、運行良好，操作程序規范安全，連續穩定運行7h。

4.2 第二階段：藥劑投加試驗階段

自設備調試完成之日起開始，藥劑投加調試周期為10天，根據次氯酸鈉投加量不同，分為3個小階段。

第一階段：保持低濃度投加運行，投加NaClO濃度為0.1mg/L，運行周期為1d，時間為9：00-16：00，實際運行情況如表2所示。

由上圖所示，在進行低濃度NaClO投加時，前3個小時里余氯量在逐步升高，隨后趨于平穩，達到平均0.2mg/L。

第2階段：根據實際情況調節藥劑投量，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行周期為1d，時間為9：00-16：00，共計3d。

由上圖所示，在進行不同濃度NaClO投加時，隨著投加量逐步增加，余氯量也逐步升高;在達到0.2mg/L后，余氯量增加逐步減慢，并基本達到平穩。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施

5.1儀表設置和控制

加氯點采用流量控制，加藥泵根據進水流量計測出的流量按比例投加。通過加藥泵前、后的電動球閥可定期或在泵故障時自動切換備用泵。次氯酸鈉儲液池設超聲液位計，隨時監測藥劑使用情況，并提示補藥，加藥泵的開/閉信號上傳。

5.2加氯間的配套設施及安全保護

為保證整體運行效果及運行安全，需設置排空管及溢流管，排入加藥間旁邊溝渠，經自來水稀釋后，由耐腐蝕泵提升排入廠區污水系統。次氯酸鈉儲液池池體需采用防腐措施，底板、池內壁和蓋板均采用乙烯基環氧樹脂涂層防腐。加氯間內設強制通風系統，冬季室溫不低于5℃，每小時換氣8～12次。并設置安全噴淋裝置1套，設置防護服（含防毒面罩）多套，置于加氯間進口側墻壁[6]。

6 結語

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。驗證了該工藝在北方水廠的可推廣性，安全性、運行穩定性得到了保障。該工藝在保證出水水質的前提下，運行靈活，可根據原水水質情況調整運行模式，安全無污染，有效降低能耗，為此類型水廠消毒系統的改造和運行提供了參考。從前景來看，根據氣候條件、水廠規模以及原水水質實際情況，因水制宜，摸索出最適宜的消毒工藝。采用次氯酸鈉溶液實現氯消毒，或協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踐。

參考文獻

[1] 李亞峰，張子一.飲用水消毒技術現狀及發展趨勢[J].建筑與預算，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管網末梢水色度指標影響的實踐經驗探討[J].水資源開發與管理，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用與優化[J].凈水技術，2020，39（7）：121-125.

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

[5] 白玉華，張欣宇，劉百倉.次氯酸鈉消毒系統在呼延水廠的應用設計[J].水處理技術，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，2019，13（3）：43-47.