次氯酸鈉消毒在自來水廠中的應用

李凱琳

濟南水務集團有限公司 山東濟南 250001

目前城鎮凈水廠消毒工藝常采用液氯，其特點是液氯成本低、工藝成熟、效果穩定可靠。而次氯酸鈉（下文簡稱“次鈉”）作為同時具備液氯消毒效果且沒有液氯在運輸、管理、使用中的風險和成本，在目前開始逐步推廣。

1 “次鈉”溶液的物理及化學性質

“次鈉”溶液為微黃色液體，是一種強堿弱酸鹽，有似氯氣的氣味，具有強腐蝕性、強氧化性、強刺激性等，屬于第八類危險化學品，無爆炸風險，接觸本品需采取適當的防護措施。“次鈉”溶液的化學性質不穩定，在受光受熱條件下均易分解。“次鈉”在水解時產生的次氯酸也會發生分解，分解產生的鹽酸還會和次氯酸發生反應，生成氯氣。氯氣會與液體混合在一起進入消毒投加系統，當氣體積聚到一定量后會導致氣阻，造成投加系統不穩定以及出廠水質參數受到影響。在15℃以下時，“次鈉”溶液相對比較穩定，溫度稍高即發生分解。當溫度升高到70℃以上時，“次鈉”溶液分解強烈，甚至可能發生爆炸。自來水廠使用成品“次鈉”溶液中的有效氯質量分數一般大于等于10%，且游離堿、鐵、砷、重金屬等指標均應滿足技術要求。當“次鈉”溶液有效率為10%時，可保存5-7d，保存時間越長，它的有效率越低。當“次鈉”溶液有效率為3%—5%時，可保存10-15d，且其熱穩定性也有所提高[1]。

2 “次鈉”的投加設計

2.1 水廠工藝投加點改造

在我國某自來水廠中，原來的消毒投加點分別在：原水前加氯、濾后至清水池進水管處加氯和清水池進水口處加氯，兩個后加氯點互為備用，加氯是提高混凝沉淀效果充分殺菌、殺滅清水池細菌、保證管網水質消除細菌和大腸桿菌等，本項目改造目的是使用“次鈉”投加替代原來的液氯投加，投加點還是保留老系統的投加點。新儲液罐采用塑料密封，管路設計利用原設備管路及建筑，新建投加泵到清水池地上部分管路匯聚到老系統投加管路上，采用投加泵投加原理。

2.2 “次鈉”投加系統設計

該項目“次鈉”投加系統由儲液罐、調節閥，流量計，投加PLC系統和投加管路組成[2]。

2.3 管路排氣設計

流量計進口管路排氣采用連通立管排氣方式，該方式投入小；流量計出口管路采用“人”型管路安裝并加裝自動排氣閥，保證流量計蠻管以外，次鈉原液中混雜的氣體會向上移動會經過排氣管路自動排氣，減少氣體對流量計測量準確度的影響，同時減少投加液體中氣體的含量。

2.4 管道的選擇

由于“次鈉”原液的流速相對較慢，還有管道中水解反應生成的NaOH，由于NaOH密度較大，且有一定的粘稠度，流速較慢。因此很容易附著在管道表面，會在管道內結晶或結垢，因為NaOH在低溫下容易形成過飽和導致晶體析出，所以在低溫環境下容易導致管道堵塞。因此在管道設計時會考慮大一號的管道口徑，這樣可以延緩結垢。同時項目在流量計后端增加水射器，這樣做有以下幾個優點：①利用廠內自用水，壓力保持0.5MPa，既可以稀釋原液濃度，也可以降低高溫下次鈉分解導致的風險，還可以降低管道因結晶堵塞的風險。②提高液體在管道內的流速，減少次鈉到達投加點時間，還可以將液體中混雜的氣體及時帶走，不停留在管道內形成氣阻。設計沖洗管路，當管道內有結垢，可以通過廠內自用水（壓力可調整）對管路進行沖刷[3]。

2.5 “次鈉”的投加控制

為實現加氯投加量的在線實時控制，達到消毒效果的最佳投加，目前主要采用PLC閉環控制，通過人機界面或上位機界面設定對應參數，投即可自動完成加氯。

2.6 分析運行情況

2.6.1 分析出廠水質量

據實際調查發現，結合每天化驗自來水廠的結果，對自來水廠每月在改造次氯酸鈉消毒工藝的前后指標均值進行統計。可見，與液氯消毒相比，將次氯酸鈉消毒工藝應用在自來水廠后，其水質較為穩定，同期增值差異不大。根據我國《GB5749—2006生活飲用水衛生標準》，亞硝酸鹽氮、氨氮、菌落總數、耗氧量指標均符合要求。采用次氯酸鈉消毒，就現階段運行情況而言，自來水廠出水的口感更好，氯味更低[4]。

2.6.2 分析藥耗電耗

據實際調查發現，結合自來水廠月報表數據，對應用次氯酸鈉消毒工藝改造前后的設備電耗與藥耗進行統計。為了保證該自來水廠的內控指標更加的符合，需要控制自來水廠出水的pH值7.0-7.3，余氯0.70—0.90mg/L，其中與液氯投加量相比，次氯酸鈉的消毒劑要更大，但卻明顯減少了氫氧化鈉的投加量，與去年同期相比，明顯減少了53.1%，而在電耗方面與液氯消毒系統相比，次氯酸鈉與其相近。

2.6.3 制水成本分析

據實際調查發現，根據現階段自來水廠實際生產采購單價，32%氫氧化鈉約每噸1645元，10%次氯酸鈉約每噸795元，液氯約每噸3000元，與去年同期相比，對其六個月內運行的制水成本進行分析，與液氯消毒相比，次氯酸鈉消毒劑的劇本要大，但在自來水廠使用次氯酸鈉后，能對后續氫氧化鈉的投加量進行明顯減少，大大降低了氫氧化鈉的制水成本。因此，在藥耗方面，通過綜合性分析，與去年同期相比，整體制水成本下降了約為每立方米0.0075 元[5]。

3 結語

綜上所述，次氯酸鈉具有便于儲存、運輸、采購及腐蝕性小、揮發性低的優點，采用次氯酸鈉消毒，可以提高水廠消毒系統的安全性，基本消除了液氯消毒系統在消毒劑運輸以及使用時對水廠本身及周邊環境造成的安全隱患，具有良好的社會效益。