--次氯酸钠消毒工艺在水厂中的应用

本文重点介绍了对水厂消毒工艺进行改造，由液氯投加改为次氯酸钠投加。结果表明，改造后次氯酸钠安全系数高，设备故障率低，持续消毒效果良好，出厂水水质稳定，节约了大量压力水和电量。

消毒工艺对整个制水过程异常重要，在所有的消毒剂中，尽管氯气最为经济，但是，由于氯气运输、管储方面的不安全因素;而且气体同水体的溶解性较低，氯气瓶气压不断变化，存在投加计量不够准确的问题;另外，氯气等气体的极强扩散性对环境存在毒害作用，游离氯的高活性同许多有机物容易形成三氯甲烷、四氯化碳和二恶因等一类致癌的氯代有机化合物，造成环境的第二次污染，因此，取消液使用氯的主张越来越多。

近年来，国内不少地方都相继发生液氯钢瓶爆炸和泄露的事故。尽管制定一整套严密安全管理制度和相应安全应急处理措施，仍不能杜绝氯气泄漏、扩散对人生命安全的威胁，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问题后，初步选取了制水安全性较高、投加设备简单、持续消毒效果好的次氯酸钠作为消毒剂。

生产工艺概况

上海市自来水市北有限公司泰和水厂于1996年6月投产通水,泰和水厂供水能力为80万t/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，泰和水厂制水流程为：原水(从陈行水库通过管道输送)→加药(混凝剂、消毒剂)→反应池(絮凝)→沉淀池(沉淀)→滤池(过滤)→滤后消毒(消毒剂)→清水库→二级泵房→城市管网→用户。

次氯酸钠的分子式为NaClO，属于强碱弱酸盐，它清澈透明，是一种能完全溶解于水的液体。它同水的亲和性很好，能与水任意比互溶，它不存在液氯、二氧化氯等药剂的安全隐患，且其消毒效果与氯气相当。

作为一种真正高效、广谱、安全的强力灭菌、杀病毒药剂，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[O]，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。

根据化学测定，次氯酸钠的水解受pH值的影响，当pH超过9.5就会不利于次氯酸的生成。但是，绝大多数水质的pH值都在6~8.5，而对于PPM级浓度的次氯酸钠在水里几乎是完全水解成次氯酸，其效率高于99.99%。其过程可用化学方程式简单表示如下：

NaClO + H2O → HClO + NaOH

HClO → HCl + [O]

其次，次氯酸在杀菌和杀病毒过程中，不仅可作用于细胞壁、病毒外壳，而且因次氯酸分子小，不带电荷，还可渗透入菌(病毒)体内，与菌(病毒)体蛋白、核酸、和酶等有机高分子发生氧化反应，从而杀死病原微生物。

同时，次氯酸产生出的氯离子还能显著改变细菌和病毒体的渗透压，使其细胞丧失活性而死亡。

氯酸钠液它清澈透明，互溶于水，彻底解决了氯气、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。泰和水厂历经6个月时间，于2012年6月28日完成了次氯酸钠替换液氯消毒工艺改造。

改造前后工艺与投加设备比较

从图1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，加注同时节约了大量压力水。在目前制水厂24h连续运行的运行方式下，这部分节约下来的电量是一个非常可观的数字。

改造前后设备使用情况

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，涉及设备繁多，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，且进口设备的备件维修周期相当长，对生产运行带来一定的隐患。

改造后使用次氯酸钠消毒工艺，设备相对简单，储液池、提升泵、加注泵、流量调节阀及管路，操作简单，设备故障少，维修频率低，维修费用少，维修周期短，更好实现自动化控制。

改造前后出厂水质比较

从表3可以看出，2013年1~6月原水各项指标与上年同期变化不大，改造前后出厂余氯也无明显差异，数据表明改用次氯酸钠消毒效果稳定。

余氯

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月水厂出厂水余氯(总氯)指标与上年同期使用液氯时相比，变化曲线基本一致，无明显差异，出厂水余氯(总氯)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。

浊度

在原水水质基本一致的情况下，改用次氯酸钠消毒后，水厂出厂水浊度指标与上年同期使用液氯时相比，变化曲线基本一致，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。

改造前后材料消耗及电量比较

使用了次氯酸钠消毒剂后，消毒剂单耗有所下降，由于次氯酸钠价格相对于液氯要高，次氯酸钠生产成本有所上升，水厂消毒剂单位成本为28.21元/km3，与同期使用液氯时相比增加了16.97元/km3。使用次氯酸钠生产成本上升，但安全系数高，设备故障率低，持续消毒效果好。

使用了次氯酸钠消毒剂后,每年节电量为446760kWh，若以0.82元/kwh计算，每年可以节约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)：44.676万kWh×3.0kgce=134吨标煤。

结论

消毒工艺改造后，不间断运行一年多后发现，虽然利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。能彻底消除制水厂安全隐患，对确保人身安全和社会稳定起到积极的意义。