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次氯酸钠在水厂消毒方面的应用

发布时间:2022年3月2日

消毒工艺在整个制水过程中具有非常重要的作用。在所有消毒剂中氯气最为经济,但是氯气在运输、管储方面存在不安全问题,且投加时气体在水中的溶解度较低,氯气瓶气压不断变化,因此存在投加计量不够准确的问题。此外,氯气等气体的极强扩散性对环境有毒害作用,游离氯的高活性与许多有机物容易形成诸如三氯甲烷、四氯化碳、二恶因等一类致癌的氯代有机化合物,造成环境的二次污染。因此,需要寻找一种可以替代液氯的消毒方法。

近年来,国内不少地方都相继发生液氯钢瓶爆炸、泄露事故。尽管制定一整套严密安全的管理制度和相应安全应急处理措施,仍不能避免氯气泄漏、扩散对生命安全造成的危害,以及对环境造成的污染和破坏。在综合考虑泰和水厂生产能力、现有设备设施情况、水质要求及制水成本等因素后,对水厂的消毒工艺进行改造,选取制水安全性较高、投加设备简单、持续消毒效果好的次氯酸钠消毒方法,该方法消毒效果好,能有效解决液氯消毒带来的安全隐患问题。

1概况

上海市自来水市北有限公司泰和水厂于1996年6月投产运行,水厂供水能力为80×l04m3/d,主要担负着上海市宝山、普陀、嘉定部分区域的供水任务。泰和水厂建有平流式沉淀池8座,滤池44座,清水库5座,出水泵房3座。原水取自长江水源,泰和水厂净水工艺流程为:原水(从陈行水库通过管道输送)一加药(混凝剂、消毒剂)一反应池(絮凝)一沉淀池(沉淀)一滤池(过滤)一滤后消毒消毒剂)一清水库一二级泵房一城市管网一用户。

2次氯酸钠消毒原理及特性

次氯酸钠的灭菌原理主要是通过它的水解形成次氯酸,次氯酸再进一步分解形成新生态氧,新生态氧的极强氧化性使菌体和病毒的蛋白质变性,从而使病源微生物致死。次氯酸钠与水的亲和性很好,同时能有效解决氯气、二氧化氯、臭氧等气体消毒剂所存在的难溶于水而不易做到准确投加的技术困难,消除了液氯、二氧化氯、臭氧等药剂时常具有的跑、泄、漏、毒等安全隐患,且消毒效果好,操作安全,使用方便,易于储存,对环境无毒害。

3改造前后工艺流程与投加设备的比较

3.1改造前后消毒工艺流程

改造前液氯加氯系统工艺流程和改造后次氯酸钠加氯系统工艺流程分别见图1和图2。

从图1和图2可以看出,改造前,泰和水厂采用液氯消毒系统,需要使用蒸发器来加速液氯的汽化过程,同时,需采用增压泵、水射器提供大量压力水来加注消毒剂;改造后,消毒工艺取消了蒸发器、增压泵及水射器,采用小功率的加注泵,可节约大量压力水及电量。
图1  改造前液氯加氯系统工艺流程
图2改造后次氯酸钠加氯系统工艺流程

3.2改造前后设备的使用情况

改造前使用液氯消毒工艺的所有设备必须经国家技术质量监督局检验合格后方可使用,并且需定期检验。加注工艺、设备及管道非常复杂,涉及的设备较多,如钢瓶、歧管、起重机械、加氯机、蒸发器、通风系统、泄漏报警系统、配套的泄漏吸收装置和化学抢险器材等。同时由于多为进口设备,设备使用要求高,维修费用大,且进口设备的备件订购周期相当长,因此会给生产运行带来一定的安全隐患。

改造后采用次氯酸钠消毒工艺,设备相对简单,不需要钢瓶、加氯机、蒸发器等设备,只需将次氯酸钠稀释后通过加注泵投加至加注点,操作简单,设备故障少,维修频率低,维修费用少,维修周期短,能更好地实现自动化控制。

4改造前后的出厂水水质

改造前后原水水温、浊度、氨氮、溶解氧及耗氧量变化不大,如表1所示。改造后出厂水平均余氯含量为1.05mg/L,与改造前出厂水平均余氯含量1.18mg/L相比差别不大,结果表明改用次氯酸钠消毒效果稳定。
  表1  改造前后原水水质及出厂水余氯

4.1余氯

改造前后出厂水余氯如图3所示。可以看出,在原水水质基本一致的情况下,改用次氯酸钠消毒后,2013年1-6月出厂水余氯与改造前2012年1-6月出厂水余氯无明显差异,出厂水余氯最大值为1.1mg/L,最小值为1.0mg/L,平均值为1.05mg/L,消毒效果稳定。
图3  改造前后出厂水余氯

4.2浊度

改造前后出厂水浊度如图4所示。可以看出,在原水水质基本一致的情况下,改用次氯酸钠消毒后,出厂水浊度指标与改造前同期相比,变化规律基本一致,无明显差异。出厂水浊度最大值为0.05NTU,最小值为0.04NTU,平均值为0.047NTU。
图4改造前后出厂水浊度

5改造前后的药耗及电量

5.1消毒剂用量及成本

改造前后消毒剂成本分析如表2所示。改造前消毒剂千吨水药耗为33.20kg,千吨水药剂成本为11.24元;改造后消毒剂千吨水药耗为29.32kg,千吨水药剂成本为28.21元。可以看出,采用次氯酸钠消毒剂后,消毒剂药耗有所下降。但由于次氯酸钠价格比液氯高,因此次氯酸钠生产成本有所上升,水厂消毒剂千吨水成本为28.21元,与改造前同期采用液氯时相比增加了16.97元。尽管采用次氯酸钠后生产成本有所增加,但是消毒工艺安全系数高,设备故障率低,持续消毒效果好。
 

表2改造前后消毒剂成本分析
项目 2013年1-6月(改造后采用次氯酸钠) 2013年1-6月(改造前采用次氯酸钠)
 制水量/l03 m3  120 290.423  126 306. 020
消毒剂成本/元  3 393 254.4  1 419 465.0
千吨水药耗/kg  29.32  33.20
 千吨水药剂成本/元  28.21  11.24

5.2电量

采用次氯酸钠消毒工艺后,每年节约的电量为446760kW.h,若电价每度为0.82元,则每年可以节约电费36.63万元。根据市经委信息部的规定,节电的折标系数按3.0kgce计算,年节能耗(折标煤)为:44.676×l04kW.h×3.0kgce=134吨标煤。

6结论

目前该消毒工艺已不间断运行1年多,虽然采用次氯酸钠消毒后制水成本有所增加,但安全系数高,设备故障率低,持续消毒效果良好,能有效解决水厂的安全隐患问题。

①次氯酸钠投入使用后,操作简单,设备故障少,维修频率低,维修费用少,维修周期短,可更好地实现自动化控制。

②采用次氯酸钠消毒工艺取消了蒸发器、增压泵及水射器等大量用电设备,能节约大量压力水和电量。

③生产实践表明,次氯酸钠消毒可以获得与氯消毒相同的处理效果,且次氯酸钠在保证消毒的前提下能够降低水中消毒副产物的产生,获得更好的出水水质。同时次氯酸钠挥发性低、腐蚀性小,便于采购、运输和储存。

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