二氧化氯與次氯酸鈉聯用在自來水處理中的應用

(深圳水務集團深圳市蓮塘供水服務有限公司，深圳 518000)

深圳市蓮塘水廠設計供水規模5萬m3/日，原水取自鄰近水庫，處理工藝為常規工藝(折板反應池-斜管沉淀池-砂濾池-清水池-重力流供水)，自2006年開始用二氧化氯(CLO2)取代液氯(CL2)作為自來水生產氧化消毒劑,常規投加方式為前加氯預處理+濾后出廠消毒。前加氯常規情況下投加在反應池前，主要用于殺滅藻類及氧化有機物，在特殊時期投加點改在濾前(強化濾池滅菌或強化除錳)，濾后和出廠水加氯主要用作殺菌消毒。為加強水廠生產及水質安全保障，2017年3月，蓮塘水廠改造和啟用了次氯酸鈉投加系統，并進行了二氧化氯與次氯酸鈉兩種氧化消毒劑聯合投加的生產試驗，取得了一定經驗和效果。

1 水廠原水概況

水庫原水通過泵站提升50米揚程，經長度約500米的原水管道輸送到蓮塘水廠。水庫原水水質符合《地表水環境質量標準GB3838—2002》Ⅱ～Ⅲ類標準，原水水質主要風險為突發性高錳、高濁、高藻及其所帶來的對生產和供水水質安全的影響。

2 水廠氧化消毒劑投加方式

水廠實際日均供水3萬m3/日，最高日4萬m3/日，采用二氧化氯(CLO2))作為自來水生產過程中氧化消毒劑，二氧化氯采用現場制備方式，工藝為：鹽酸+氯酸鈉經過復合式二氧化氯發生器反應制成二氧化氯，反應式：HCL+NaCLO3=CLO2+1/2CL2+NaCL+H2O。水廠處理工藝和二氧化氯投加方式示意如圖1所示。

圖1 單獨使用二氧化氯的投加方式

3 水廠水質保障風險隱患

蓮塘水廠原水水質較優良(地表水Ⅱ～Ⅲ類標準)，現狀單一氧化消毒劑種類(二氧化氯)及投加方式基本能滿足常規情況下水廠除藻、除錳、氧化有機物及供水消毒工藝及水質安全保障要求。在突發或季節性原水水質突變情況下，蓮塘水廠存在如下水質保障安全隱患問題

(1)水庫原水藻類繁殖爆發和氨氮增高情況下，水廠將增加投氯量進行殺滅藻類、氧化有機物及殺菌等強化工藝處理措施，以保障正常生產及水質安全。

(2)每年10～11月份，季節交替，氣溫驟降時期，蓮塘水廠均會遇到原水錳超標問題(蓮塘水廠原水溶解錳最高時達0.3mg/L，分析原因可能是氣溫驟降時引起水庫上下層水體交換，導致水庫底層錳元素釋放及上升到泵站取水層位置，且蓮塘水廠與原水泵站僅500米距離，原水中的錳元素來不及自然氧化就供到了水廠。使用同一原水泵站及原水管路的下游兩家水廠沒有同類問題，分析原因應該是下游兩家水廠的原水管路距離較遠(管渠長度分別為6000米和12000米)，且下游兩家水廠原水進廠前段各有一段長約2000米輸水隧道，原水中的錳元素在輸水管渠中氧化和沉淀吸附了)，

在原水錳超標季節，如水廠工藝處理措施不當，將會導致發生管網黃水問題而造成不良影響，2012年11月蓮塘水廠供水區域就曾發生過此類問題，引起市民投訴。因此，每當這個時候，水廠為有效除錳，將會采取前加氯(二氧化氯)轉到濾前投加，同時增加投氯量等強化工藝處理措施。

以上兩點所采取的強化工藝處理措施均會導致二氧化氯設備高負荷運行、出廠水消毒劑嗅味值增高、二氧化氯消毒副產物(亞氯酸鹽和氯酸鹽)超標等設備和水質安全風險。

4 解決問題思路及方案

為解決蓮塘水廠只有單一種類氧化消毒劑(二氧化氯)及此消毒設施無備用的安全隱患問題，決定改造和啟用閑置的次氯酸鈉投加系統，以次氯酸鈉和二氧化氯聯合投加方式解決原水突變狀況下氧化消毒劑需量增加、投加點靈活選擇搭配和氧化消毒設施及藥劑安全備用問題。

2017年1～2月，蓮塘水廠改造和調試廠內次氯酸鈉投加系統，使之與二氧化氯投加系統成為我廠一套能聯合使用和靈活搭配的氧化消毒劑投加系統，在綜合考慮我廠設計建設時以二氧化氯消毒為主，次氯酸鈉作為應急和補充的條件及在參閱相關技術文獻[1，2]的基礎上， 決定以次氯酸鈉(前加氯)+二氧化氯(消毒)的聯用方案進行生產試驗。改造后的氧化消毒劑投加方式見圖2。

圖2 次氯酸鈉與二氧化氯聯用投加方式

2017年2月28日，我廠開始以次氯酸鈉+二氧化氯的方式進行實際生產試驗，為更好保障生產和水質安全，生產過程關鍵控制點的參數與之前一致(濾前水余氯控制在0.10～0.15mg/L；出廠水二氧化氯控制在0.10～0.15mg/L)。

5 結果及討論

次氯酸鈉+二氧化氯的方案經過3個月的生產實際運行效果觀察及相關生產數據對比，得出以下運行數據及結果。

(1)極大提高了我廠氧化消毒劑投加系統保障能力，消除了風險隱患，能更好保障生產和水質安全。原先我廠只有一套二氧化氯投加系統，在原水水質突變情況下不能很好增加投氯量及更加靈活選擇投加點，且次氯酸鈉投加系統由于長期閑置，起不到應急和補充作用，存在很大生產和水質安全保障隱患。在次氯酸鈉系統啟用且與二氧化氯聯合使用后，次氯酸鈉和二氧化氯投加系統成為我廠一套可靈活搭配，互為補充及備用的氧化消毒劑投加系統，極大提高了我廠生產和水質安全保障能力。

(2)大幅降低了我廠出廠和管網水消毒副產物檢測濃度，安全水水質安全得到進一步提高。次氯酸鈉和二氧化氯聯合投加后，我廠出廠水和管網水的二氧化氧消毒副產物亞氯酸鹽檢測值下降53～54%，氯酸鹽檢測值下降73～74%，次氯酸鈉消毒副產物三氯乙酫出廠水檢測值遠低于《生活飲用水衛生標準(GB5749—2006)》限值標準，具體數據見表1和表2。

(3)未增加藥劑成本,經測算，兩種投加方式(單獨二氧化氯和次氯酸鈉+二氧化氯)的藥劑成本一致。2014～2016年單獨投加二氧化氯時的原料(鹽酸+氯酸鈉)成本為0.01035元/m3， 2017年3～5月次氯酸鈉+二氧化氯投加方式時的原料(次氯酸鈉+鹽酸+氯酸鈉)的成本為0.01035元/m3，兩者相等，見表3。

表1 蓮塘水司2017年3～5月和2016年全年亞氯酸鹽和氯酸鹽檢測值對照表

備注:①以上2016年和2017年均值為月檢平均值；

②《生活飲用水衛生標準(GB5749—2006)》亞氯酸鹽和氯氯酸鹽限值為≤0.01mg/L。

表2 蓮塘水司2017和2016年出廠水三氯乙酫檢測值對照表

備注:①以上2016年檢測值上半年和下半年106項年檢平均值(2次平均)，2017年檢測值為上半年106項檢測值(1次)；

②《生活飲用水衛生標準(GB5749—2006)》三氯乙酫限值為≤0.01mg/L。

表3 兩種投加方式單位成本對對照表

6 結論

(1)次氯酸鈉和二氧化氯聯用可以增加水廠氧化消毒劑投加方案的靈活性，提高水廠生產和水質安全保障能力。

(2)次氯酸鈉和二氧化氯聯用能降低消毒副產物濃度，提高供水質安全保障。次氯酸鈉(前加氯)+二氧化氯(消毒)的投加方式)與單獨二氧化氯投加方式(前加氯+消毒)比較，出廠水和管網水二氧化氯消毒副產物亞氯酸鹽和氯酸鹽的濃度分別下降53%和73%，同時出廠水的次氯酸鈉消毒副產物三氯乙酫濃度未檢測出變化，均遠低于《生活飲用水衛生標準(GB5749—2006)》的限值標準。

(3)次氯酸鈉+二氧化氯和單獨二氧化氯的兩種投加方式的藥劑單位成本一致。

[1]劉淵芳，尹世平，李柏敏.廣東化工,2011，38(4)：107-109.

[2]吳思宇，盧小艷、劉麗君，張金松.凈水技術， 2016，35(2):38-42.