曹妃甸一體化水廠消毒系統改造分析與應用

【摘要】本文通過分析曹妃甸凈水廠原二氧化氯消毒系統的不足，結合次氯酸鈉消毒工藝系統的改造和實際應用，對其在水質安全、運行、維護管理及節能降耗方面做出肯定，并分析了產生的各種效益。

【關鍵詞】二氧化氯；次氯酸鈉；消毒系統；改造

1、引言

水質安全是供水企業的立身之本。為保障供水水質安全，曹妃甸一體化凈水廠總結多年的運行情況，經過一系列分析研究和實踐，不斷調整改進凈水工藝，創造了良好的社會效益和經濟效益。

2、原二氧化氯消毒系統存在威脅水質安全的因素：

（1）二氧化氯系統消毒系統存在如下問題：

1）、運行不穩定導致水質不穩定：由于設備及強腐蝕等原因，鹽酸及氯酸鈉的配比調整后，系統的配比會無規律自動變化，導致消毒后出水不合格，嚴重威脅水質安全。

2）、制備原料審批難且均屬于危化品、安全性低：首先審批手續繁瑣，每次使用均需提前一月向當地公安部門進行審批。其次在原料儲存階段由于設備及鹽酸的強腐蝕原因，容易造成人員傷害，從而造成水廠間斷停運。

3）、維修量大，維修成本高：由于腐蝕等原因，設備頻繁損壞，隔膜計量泵每運行一年就需要重新更換，需要數萬元的成本投入。

通過對次氯酸鈉系統在國內使用的充分了解和學習發現，曹妃甸一體化水廠若改造為次鈉系統，現有二氧化氯系統大部分設備可以繼續使用，其刺激性、腐蝕性及對接觸人傷害性較鹽酸、液氯大大降低，政府部門不需審批，使跑辦程序大大簡化。因此，經過綜合分析，曹妃甸一體化水廠決定選用次氯酸鈉系統代替原二氧化氯系統。

3、次鈉投加設備的選擇：

次鈉投加設備必須滿足以下幾個條件：

（1）滿足投加量需求：一體化水廠日設計能力10000m3，按照投加5mg/L計算，每日需50kg有效氯，按照市售次鈉濃度一般10%有效氯計算，最大每日投加500kg次鈉。每分鐘投加0.347kg。最大投加量在0.5L/min以內即可滿足水廠投加要求。

（2）設備投加系統穩定精密、計量準確。

通過研究分析，曹妃甸一體化水廠次鈉投加設備選擇了蠕動泵。蠕動泵最大量程一般在10L/min以內，可以滿足水廠投加要求，同時相較原二氧化氯系統，在結構原理、結構設計、維護量小、減速裝置、 系統構造、 低脈沖流量、 衛生等各方面具備顯著的優勢。

（3）、完善原工藝系統。次氯酸鈉投加消毒系統在清水池前增加余氯分析儀，使工藝更完善，加氯反映更迅速。

4、次氯酸鈉系統運行需注意的問題：

曹妃甸一體化水廠消毒系統于2014年5月改造完畢，隨后調試運行。至2014年11月30日，水廠共監測、記錄加氯數據4680項，通過調試總結，發現在運行時需注意以下幾個指標對水質的影響：

（1）pH指標：次氯酸在水中存在著解離平衡，水中次氯酸根和次氯酸的比例主要受pH控制，在pH較低時次氯酸比例較高。如果加入次氯酸鈉導致水體pH上升較大，那么必然會影響消毒效果。通過對2014年1-4月和6-9月份水廠出廠水月檢PH指標對比，水體pH值并未發生大的變化，從側面證明消毒效果良好。

（2）余氯：水廠出廠水中余氯量為0.3mg/L時，對人體有害病毒基本不可能存活。由于余氯值與加氯量、次氯酸鈉藥效和當時水質有關，而參數實時變化，余氯值很難固定對應一個加氯值。例如，新藥（進廠5天以內），假定進水水質不變的情況下，如果藥效超過20天，要保持0.4mg/L余氯值，有時需要加氯至2.5-3mg/L。在調試運行后水廠出廠水余氯值4個月的月檢列表發現，余氯全部合格。

（3）次氯酸鈉穩定性： 一體化水廠剛開始每次訂購五噸，一般使用3周-1個月時間，隨后摸索出了規律：每次新進次鈉在前3-5天，要保障相同的余氯值，加氯量需下調；5-20天有變化，但變化不大，需小幅上調加氯量； 20天以后，加氯量上調幅度加大。但能保障加氯效果。也就是說，次氯酸鈉水溶液的不穩定性在水廠儲存及調整加氯量方面都要引起注意。

5、消毒系統改造后的效果：

（1）水質指標安全達標：

1）消毒副產物：亞氯酸鹽和氯酸鹽為二氧化氯消毒副產物在改造前出現超標現象；三氯甲烷為次氯酸鈉消毒副產物，改造后均達標。可見改造后徹底消除了消毒副產物影響水質安全的隱患。

2）硫酸鹽指標：改造前投加的濃鹽酸中可能混入硫酸鹽雜質，容易使水產生味道，對供水管道腐蝕且飲用易引起腹瀉。改造后硫酸鹽指標下降了28%。

3）溶解性總固體項目：濃度高時使水產生苦咸味，損壞配水管道和設備等。改造后其指標平均下降了14%。

（2）運行管理全面改善：

1）計量準確：設備穩定性好，通過系統蠕動泵前計量筒實際檢測，蠕動泵本身計量準確。

2）運行車間無刺激性異味：密封良好無逸出。

3）運行車間基本無雜音，較以前極大改善。

4）進出原料安全：以前在灌裝鹽酸的時候會有大量酸霧逸出，改為次鈉后，無劇毒酸霧逸出。保障了人身安全。

5）電氣、自控操作更方便，改造前調整加氯量不僅僅要調整Cd36參數值，更要拆解設備調整備壓閥，還要觀察液位降是否一致；改造后，調整加氯量只需調整一個數值，在顯示屏上操作后，后續加氯值，設備參數等都一起調整，方便快捷，一目了然。

（3）維修管理方便快捷：改造前1年內，二氧化氯系統大的拆解維修超過了40次；改造后維修次數大幅減少，大大降低了設備維修頻率，降低了維修勞動強度。

（4）節能降耗效果顯著：

1）、從原料耗量分析：通過對鹽酸、次鈉原料單耗價格、噸水成本分析，僅僅在原料消耗方面，節約年投資21627元。

2）、從降低電耗方面分析：通過對改造前和改造后加氯間平均電耗對比，消毒系統改造后其耗電量降低比原來降低了89.7%，可節約用電6745度左右。按照電價1.1元/度計算，預計每年可節電7420元左右。

（5）年總費用大幅降低：按照2015年制水量2107895立方米計算，零件費用、電費、原料費用等年總成本費用在改造前為87206.5元，改造后則為43359.78元，直降43846.72元，可減少50%的成本費用。

6、總結

曹妃甸一體化水廠通過次氯酸鈉消毒系統改造，改善和保障了水廠出水水質，同時使運行、維修成本降低，而且運行穩定，減少了維修次數，降低了職工維修勞動強度，并為日后其他水廠次氯酸鈉消毒系統使用提供寶貴的經驗借鑒和可靠的技術支持，值得推廣應用。