次氯酸納消毒型自動消毒機在淮北城市供水中的應用

■左錢發 ■安徽省淮北市供水總公司，安徽 淮北 235000

1 城市供水消毒方式概述

目前，從城市供水水體消毒的種類來說，有氯氣、次氯酸鈉、漂白粉、二氧化氯、雙氧水、三氯異氰尿酸、臭氧等藥劑和方式，此外還有碘水、高價氧化水、紫外線消毒等一些方法。這些方法中，目前我國城市供水中應用較多的是以氯氣、二氧化氯、漂白粉和次氯酸納為主。

氯氣在所有的消毒劑中最為經濟，但在運輸、管儲方面存在不安全隱患；在投加上氣體同水體的溶解性較低，氯氣瓶氣壓不斷變化，存在投加計量不夠準確的問題；加之，氯氣等氣體的極強擴散性對環境存在毒害作用，游離氯的高活性同許多有機物容易形成諸如三氯甲烷、四氯化碳、二惡因等一類致癌的氯代有機化合物，造成環境的第二次污染，故而液態氯氣的使用也日益減少。

我國由于經濟條件所限，過去一段時間用氯氣消毒的較多，現在隨著經濟條件的改善，使用氯氣消毒的也呈現減少趨勢。

二氧化氯的情況比氯氣略好。但也存在二次污染的風險。

漂白粉主要用于大型地表水廠水處理較多，用于地下水單一式供水水處理較少。

次氯酸鈉液是一種非天然存在的強氧化劑。它的殺菌效力同氯氣相當，屬于真正高效、廣譜、安全的強力滅菌、殺病毒藥劑。同其他消毒劑相比較，次氯酸鈉液清澈透明，互溶于水，徹底解決了像氯氣、二氧化氯、臭氧等氣體消毒劑所存在的難溶于水而不易做到準確投加的技術困難，消除了液氯、二氧化氯、臭氧等藥劑時常具有的跑、泄、漏、毒等安全隱患，消毒中不產生有害健康和損害環境的副反應物，也沒有漂白粉使用中帶來的許多沉淀物。

2 淮北城市供水消毒模式的選擇

2.1 淮北城市供水消毒劑的選擇

淮北城市供水主要依賴于地下水系，取水方式主要是分散式集群取水，沒有大型地表水處理設施和場地，水處理工藝主要集中在供水泵房所在范圍內。采用漂白粉顯然不行。氯氣也已經使用過，但容易造成二次污染，加上人工投放，投放量不好控制，容易造成投放量不足，導致消毒效果不好。投放量過多，容易導致產生嚴重的二次污染，危害人民群眾身體健康。而二氧化氯使用效果，也不理想，容易造成消毒口堵賽，嚴重還腐蝕管網。最終經過必選，確定次氯酸納是公司最優消毒藥劑。

2.2 次氯酸鈉消毒及氧化原理

次氯酸鈉的滅菌殺病毒原理大致有如下三種作用方式：

次氯酸鈉消毒最主要的方式是通過它的水解形成次氯酸，次氯酸再進一步分解形成新生態氧［O］，新生態氧的極強氧化性使菌體和病毒上的蛋白質等物質變性，從而致死病源微生物。

根據化學測定，PPM級濃度的次氯酸鈉在水里幾乎是完全水解成次氯酸，其效率高達99.99%。其過程可用化學方程式簡單表示如下：

次氯酸納在殺菌、殺病毒過程中，不僅可作用于細胞壁、病毒外殼，而且因次氯酸分子小，不帶電荷，還可滲透入菌(病毒)體內，與菌(病毒)體蛋白、核酸、和酶等有機高分子發生氧化反應，從而殺死病原微生物。

次氯酸產生出的氯離子還能顯著改變細菌和病毒體的滲透壓，使其細胞喪失活性而死亡。

次氯酸鈉還能夠分解蔬菜、水果等農副產品上所殘存的微量農藥。絕大多數農藥都是由有機物組成的，次氯酸鈉所釋放出來的新態氧能氧化分解掉這些物質。

由于次氯酸鈉消毒液中不像氯氣、二氧化氯等消毒劑在水中產生游離氯，所以一般難以形成因存在游離氯而生成不利于人體健康的致癌物質；也不像臭氧那樣只要空氣中存在很微弱的量(0.001mg/m3)便會對生命造成損傷和毒害；而且，還不會像氯氣同水反應會最后形成鹽酸那樣，對金屬管道造成嚴重腐蝕。

2.3 自動消毒系統的選擇

當前淮北城市供水方式是分散式、集群式的，即：取水泵取水——供水泵房出水口——供水管網——用水戶家。而消毒方式是人工投放消毒液。這種人工投放方式存在諸多弊病和安全隱患，比如說人工投放容易受到個人情緒、操作技術等外在因素干擾，導致消毒計量不夠或過高等現象發生。因此急迫需要設計一套無須人工投放，又能準確計量投放的自動化消毒機。而當前又沒有現存的自動消毒設施，市面上的次氯酸納發生器又不適用于淮北城市供水。鑒于以上所述，必須借鑒次氯酸納發生器的優點，進行自主設計研發，適應次氯酸納性質的消毒機。本公司在多名技術人員的參與下，自行研制出自動消毒機，既適應次氯酸納消毒劑的要求，又能實現信息化，減少人工投放存在的安全隱患，保證按時按足按量對自來水進行消毒，讓百性喝上干凈水、放心水、健康水。

3 自動消毒機的結構、原理及其操作

公司自行研究設計了滿足次氯酸鈉消毒方式的自動消毒機。次氯酸鈉溶液直接外購，自動消毒機原材料直接外購，然后按照公司自行設計的圖紙進行安裝使用。具體如下。

3.1 工作原理

淮北市供水中公司供水采用深井泵分片區供水方式，地下水在進入管網時進行加氯(次氯酸鈉溶液)消毒，自動消毒機是一套能根據泵的出水流量、次氯酸鈉溶液濃度以及余氯濃度進行自動調節加液速度的裝置。此系統工作時，主控電腦首先根據供水水泵的出水流量和藥液濃度計算出基本的加液速度，延時一段時間后通過檢測到的余氯含量值對加液速度進行微量調整(由于余氯測量滯后及其它多種原因，調整量定為正負5%)，加液速度信號直接控制計量泵的動作頻率，以此來達到自動控制消毒液加入速度的目的。

3.2 系統結構

自動消毒機由自控裝置(觸摸屏嵌入式工控機、可編程控制器、電器電路)、計量泵系統和儲藥液桶等幾大部分組成。其中核心部分——自控裝置，是由觸摸屏嵌入式工控機、可編程控制器、電器電路組成。并且，其外部設有流量檢測，液位檢測及余氯檢測傳感器。

計量泵系統設備采用普羅名特電子控制、電磁驅動隔膜式精密計量泵，這種計量泵在自由運行狀態下，泵的計量既可以通過調節計量泵的沖程長度，也可以通過調節計量泵的沖程頻率來達到要求的輸出量。整套設備高級防腐、強抗老化、經久耐用。

系統具有人工手動控制和工業計算機控制兩種方式可選。工業計算機控制設備具備高度自動化功能，觸摸屏設置，完全將設備運行中的調節過程納入電腦自動化控制。設備具有自檢自測功能，全自動加藥，24小時無故障運行，還可實現遠程監控，達到高度自控水平。

經過對設備進行多次技術改造升級，使得系統結構更加合理、緊湊，技術指標達到預期的要求。

3.3 基本操作過程

次氯酸鈉加氯成套設備

工作時，首先接通電源，將儲藥液桶中加滿10%濃度的次氯酸鈉溶液，將吸液管、排氣管、液位傳感器緩緩放入儲鹽液箱內并到底部；然后，設定相應的水泵出口流量及藥液濃度參數，打開排氣閥，手動啟動計量泵高速運行；觀察吸液管中的氣泡逐漸上升直到完全消失，停止計量泵，再將運行模式轉換到自動方式既可，這樣當水泵開始往管網內打水時，加氯機會自動以相應的加速度加藥液，從而自動完成消毒過程。

這種方法經過一年多的試運行，系統功能達到了預期的效果。但也存在一些問題，有待于進一步改進。

［1］范瑾初，金兆豐.水質工程.北京.中國建筑工業出版社，2009.

［2］李永存，李偉，吳建華.飲用水健康與飲用水處理技術問答.北京.中國石化出版社出版，2004.