次氯酸鈉在泰和水廠的實際應(yīng)用

包 源，秦 曄

(上海市自來水市北有限公司，上海 200086)

1 水廠現(xiàn)狀

泰和水廠位于上海市外環(huán)線以內(nèi)，規(guī)模80萬t/d，主要擔(dān)負(fù)著上海市寶山、普陀、嘉定等區(qū)域的200萬人的生活與生產(chǎn)用水供水任務(wù)。其供水區(qū)域眾多商業(yè)、工業(yè)及居住區(qū)對供水水量、水質(zhì)的要求高，目前周邊居住區(qū)發(fā)展迅速，廠區(qū)東側(cè)新建有學(xué)校等民用設(shè)施，人口較密集。實際生產(chǎn)分三個系統(tǒng):一系統(tǒng)規(guī)模20萬t/d，于1996年8月建成通水。二系統(tǒng)規(guī)模40萬t/d，于1997年8月建成供水。三系統(tǒng)規(guī)模20萬t/d，于2007年6月通水。平均日用氯量約為3．78 t，氯庫為保證存儲量需儲存t級氯瓶約50只。

2 改造的必要性

液氯是劇毒危險品，運輸、儲存、使用環(huán)節(jié)要求嚴(yán)格，一旦人員操作疏忽，極易造成重大安全責(zé)任事故。近年來國內(nèi)多次發(fā)生液氯、液氨等危險品運輸泄漏或爆炸事件，給人民生產(chǎn)生活帶來巨大威脅。

根據(jù)上海市水務(wù)局關(guān)于開展安全生產(chǎn)“三項行動”的通知(滬水務(wù)〔2009〕365號)中第三條第二款第一點的要求，為了杜絕液氯、液氨在運輸、儲存、使用等環(huán)節(jié)上的安全隱患，保證上海構(gòu)建和諧社會的需要，在確保水廠出廠水質(zhì)符合國家標(biāo)準(zhǔn)、不明顯增加水廠生產(chǎn)成本的情況下，對泰和水廠加氯、加氨系統(tǒng)進(jìn)行改造，選擇商品次氯酸鈉及硫酸銨藥劑替代液氯、液氨顯得尤為必要。

3 技術(shù)改造

3．1 改造原則

(1)充分利用現(xiàn)有設(shè)施，節(jié)約工程投資，因地制宜考慮改造方案。

(2)方案應(yīng)具有可操作性和可實施性，并在改造期間確保水廠對外正常供水，盡量減少對生產(chǎn)設(shè)施運行的影響。

(3)采用以自動控制技術(shù)為主的科學(xué)管理辦法，保證生產(chǎn)運行和供水質(zhì)量穩(wěn)定。

(4)按照泰和水廠歷年加注量記錄，本改造方案設(shè)計有效加氯量為:平均加注量4．5 kg/kt，其中前加氯 3．2 kg/kt，后加氯 1．3 kg/kt;最大加注量6．5 kg/kt，其中前加氯量 4．55 kg/kt，后加氯量1．95 kg/kt。

3．2 改造方案

為了降低改造期間對生產(chǎn)的影響，并保證改造完成后水廠的加氯、加氨消毒系統(tǒng)的順利切換，以及減少改造工程量，將加注次氯酸鈉及加注硫酸銨的設(shè)備設(shè)置于原40萬m3/d的2#系統(tǒng)(大場)加氯加氨間處。2#系統(tǒng)原加氯加氨間位于泰和全廠凈水工藝處理的中心區(qū)，距離廠區(qū)內(nèi)各前、后加注點距離均較近。目前該加氯加氨間已停產(chǎn)。并與新建加氯加氨間相鄰，系統(tǒng)改造后廠外管溝改建量也較少。另外加氯間北側(cè)另有約1 700 m2的空地可以用于建設(shè)待檢池、儲液池等。次氯酸鈉加注系統(tǒng)由六個部分組成，分別為待檢池、儲液池、提升系統(tǒng)、加注泵、管路系統(tǒng)及排放系統(tǒng)。分前加氯與后加氯，分三個系統(tǒng)分別投加。圖1為泰和水廠加氯工藝圖。

圖1 泰和水廠加氯工藝圖Fig．1 Diagram of Chlorination Process in Taihe Water Plant

4 改造后運行的效果

泰和水廠從2012年6月底次氯酸鈉調(diào)試成功，7月開始正式運行。從運行的情況來看，次氯酸鈉消毒效果好，投加準(zhǔn)確，操作安全，使用方便，易于儲存，對環(huán)境無毒害，不存在跑氣泄漏現(xiàn)象，可以在任意環(huán)境工作狀況下投加。以改造前后一系列數(shù)據(jù)為例，看出投加量明顯下降。

4．1 原水情況

泰和水廠取用的是長江原水，主要來自陳行水庫，水質(zhì)較穩(wěn)定，改造前后原水水質(zhì)情況如表1所示。2011年7月～12月為改造前的數(shù)據(jù)，2012年7月～12月為改造后的數(shù)據(jù)。

表1 改造前后的原水水質(zhì)對比Tab．1 Raw Water Quality before and after Modification

續(xù) 表

由表1可知改造前的水質(zhì)較改造后的原水水質(zhì)情況相差不多，濁度相差3 NTU，但這對加氯的影響不是很大，對加氯影響大的是氨氮，從表上看出原水平均氨氮均為0．05 mg/L，所以數(shù)據(jù)還是有可比性的。

4．2 投加量明顯下降

因為液氯與次氯酸鈉的濃度存在10倍差，下面的圖表已經(jīng)折合成液氯的投加量。

圖2為次氯酸鈉改造前與改造后三個系統(tǒng)的投加量比較圖。

圖2 三個系統(tǒng)的氯投加量變化圖Fig．2 Variation of Chlorine Dosage in 3 Systems

由圖2可知原水氨氮變化不大情況下，每個月三個系統(tǒng)的氯基投加量都在下降，說明無論天氣如何變化，投加量都較改造前下降。

4．3 消毒效果相差不多

液氯投加時，氯胺比例不容易控制，氯胺比例接近2．5～3∶1，且后加氯時，氯胺加注管容易結(jié)垢;使用了次氯酸鈉后，氯胺比例接近4∶1，兩者反應(yīng)完全，達(dá)到較好的效果。

圖3是三個系統(tǒng)總的前加氯與后加氯比較。

圖3 三個系統(tǒng)前后加氯比較圖Fig．3 Comparison of Chlorination before and after in 3 Systems

由圖3可知改造后前加氯都較投加液氯時低，但由表2可知，沉淀池的余氯相差無幾，說明次氯酸鈉消毒效果較液氯好。后加氯的投加量下降，導(dǎo)致了濾后水、出廠水的余氯下降(根據(jù)公司的水質(zhì)指標(biāo)的要求，適當(dāng)做了出廠水余氯的調(diào)整)。

表2 改造前后的余氯對比Tab．2 Residual Chlorine before and after Modification

4．4 細(xì)菌的殺毒效果較好

由表3可知雖然改造后投加量有所下降，但殺毒效果沒有絲毫改變。

表3 改造前后的殺菌效果對比Tab．3 Sterilizing Effect before and after Modification

續(xù) 表

4．5 安全系數(shù)高

泰和水廠平均日用氯量約為3．78 t，氯庫為保證一定存儲量需儲存噸級氯瓶約50只。泰和水廠氨庫存氨瓶約28只。液氯是劇毒危險品，運輸、儲存、使用環(huán)節(jié)要求嚴(yán)格，一旦人員操作疏忽，極易造成重大安全責(zé)任事故。次氯酸鈉的濃度較液氯相差十倍，貯存、運輸都較液氯安全，所以，次氯酸鈉的改造，解決了安全隱患，確保了安全生產(chǎn)。

5 運行中存在的問題

5．1 混凝效果有一定的影響

泰和水廠采用的混凝劑是聚合硫酸鋁，它本身呈酸性，改造前投加液氯，液氯也是酸性的，兩者不但不會產(chǎn)生反應(yīng)，且有一定的助凝效果。次氯酸鈉呈堿性，兩者放在一起會發(fā)生中和反應(yīng)的，所以加礬與加氯的兩個投加點需要保持一定的距離，如果太近，聚合硫酸鋁尚未跟水完全反應(yīng)就跟次氯酸鈉混合、反應(yīng)，引起混凝效果不佳。泰和水廠在實際生產(chǎn)中碰到這一問題，尤其表現(xiàn)在二系統(tǒng)和三系統(tǒng)，礬基上升較多。圖4為改造前后三個系統(tǒng)礬基投加量。

圖4 三個系統(tǒng)改造前后礬基投加量比較圖Fig．4 Comparison of Vitriol Dosage before and after Modification in 3 Systems

由圖4可知二系統(tǒng)、三系統(tǒng)的礬基投加量除了十月份下降外，其余都是在上升的，對此展開了調(diào)查。發(fā)現(xiàn)二系統(tǒng)的加礬管與加氯管相距太近，次氯酸鈉未充分水解，卻先與聚硫氯化鋁反應(yīng)了，導(dǎo)致混凝效果不佳，使得加礬量上升。后調(diào)節(jié)加礬管，使原有的總管加礬調(diào)整為分管加礬，使得加氯管與加礬管的距離變大，這樣礬基才有所下降。

5．2 出廠水pH明顯升高

陳行原水pH 為7．7～8．5，投加液氯時，出廠水的pH為7．4～7．6，而投加次氯酸鈉后，出廠水pH為7．7～7．9。圖5為改造前后的平均pH變化。

圖5 改造前后平均pH變化Fig．5 Average pH before and after Modification

5．3 貯存時間較短

由于次氯酸鈉液不宜久存，次氯酸鈉屬于揮發(fā)性的液體，濃度變化較大，不宜放置太久，使用時間一般為1～2月。夏天較冬天容易揮發(fā)，表4為夏天次氯酸鈉消耗濃度。

表4 夏天次氯酸鈉消耗濃度Tab．4 Consumption Concentration of Sodium Hypochlorite in Summer

泰和水廠因為使用量大，一般一個貯液缸使用周期為7 d，基本上一個星期進(jìn)貨一次。

5．4 成本較高

雖然次氯酸鈉用量為液氯的10倍，但價格僅比液氯低3．36倍，因此成本大大上升，改造前與改造后成本上升了222．09萬元，影響單位變動成本8．7元/kt。

6 結(jié)語

次氯酸鈉在泰和水廠的應(yīng)用，從安全與投加量的角度來看，是有百利而無一害，但從實際生產(chǎn)的角度來看，有利有弊。

(1)就安全性與投加量來說，次氯酸鈉比液氯消毒效果好，投加準(zhǔn)確，操作安全，使用方便，易于儲存，對環(huán)境無毒害，不存在跑氣泄漏，可以在任意環(huán)境工作狀況下投加。

(2)加礬管與加氯管相距不能太近，如太近，影響混凝效果。

(3)就生產(chǎn)成本與企業(yè)效益來說，次氯酸鈉成本較高。

(4)投加次氯酸鈉對出廠水其他水質(zhì)指標(biāo)影響不大，值得注意的是出廠水pH值明顯上升。