談水質消毒技術在漢陰縣農村飲水安全中的應用

黃文松

(陜西省漢陰縣水利局，陜西 安康 725100)

0 引 言

根據資料顯示，近年有單位在中國華北、東部、華東、中南、西南、西北地區的6個省區80處農村供水工程的消毒技術及設備的選用和運行狀況進行了深入調查。結果顯示：配有消毒設備的工程53處，占66.2%；其中二氧化氯消毒設備45處，占84.9%，占絕大多數，屬于復合型二氧化氯發生器的44處，占97.8%；其中發生器反應釜加熱溫度不達標的不合格品38處，占86.4%。從數據上看，多數農村供水工程沒有根據自身特點選用適宜的消毒技術及設備，而是普遍選購價格低、產品質量合格效率不高的復合型二氧化氯發生器。

為了改善農村飲水安全現狀，應從技術、設備、管理上總結問題并尋求解決方案，結合區域供水特點和現狀，綜合考慮，選擇適用、經濟、合理的實施方案，并在實際應用中不斷完善。

1 漢陰縣概況及供水消毒存在的問題

漢陰縣位于陜南秦巴山區，鳳凰山橫亙東西，漢江、月河分流其間，除月河川道外，大部分為淺山丘陵。境內最高處鳳凰山主峰海拔2128m，最低處漩渦鎮，海拔290m。縣城位于月河川道中部，海拔360m。

漢陰縣農村自來水普及率達到88%以上，供水工程分為三大區域,即“南山區域”、“北山區域”、“川道區域”。供水水源以地表水為主，根據地方自檢水質監測報告得知，區域內水質良好，但有大腸桿菌超標現象。原來已建成供水項目分為“以鄉鎮為單位集中供水點、以村組為單位的集中供水點、以個體戶為單位的分散供水點”的三種供水形式為主。

漢陰縣供水消毒存在的問題：

1)鎮級單位供水設備配備齊全，可滿足現狀飲水安全需求，但部分消毒設備老化，消毒設備技術落后，消毒設備需要更新換代。

2)已配備消毒設備供水廠，無專業人員管理維護消毒設備，多數管理人員使用不規范，設備運行達標率低。

3)村組級集中供水點、分散戶供水點，供水方式以修建高位蓄水池為主，供電困難，不便配備消毒設備，地表水直接飲用存在一定的安全隱患。

4)由于各村級單位供水點數量大，且比較分散，供水消毒管理存在很大的難度，如無合理有效的管理措施，配備的消毒設備的運行效率無法保證[1]。

2 目前漢陰縣飲用水主要消毒方式

漢陰縣近年來在縣農村飲水安全項目中主要采用化學二氧化氯消毒、電解食鹽生產次氯酸鈉消毒兩種，紫外線消毒、臭氧消毒使用的很少。全縣范圍內二氧化氯消毒機裝機量約有80臺，電解食鹽生產次氯酸鈉消毒設備自2018年隨著農村飲水安全工程實施的精細化，陸續安裝有150余臺，其中10個鎮級大水廠為150g/h的中型設備，其余為30g/h的太陽能電解消毒設備。

3 消毒方式的優劣及選擇

目前農村飲水安全項目主要采用的消毒方式有紫外線消毒、臭氧消毒、二氧化氯消毒和次氯酸鈉消毒等。根據漢陰縣的實際情況，我們對這幾種消毒方法進行了比選。

3.1 紫外線消毒

主要是利用波長為250-280nm的紫外線對流經的水體進行照射，殺滅細菌和病毒，且不產生有害副產物。但通過使用發現主要缺點有：

1)濁度對紫外線消毒的效果影響很大，必須要保證濁度很低，需要經常清洗，運維復雜。

2)處理水量較小，沒有持續消毒能力。

由此可得出結論，紫外線消毒不適用于漢陰農村飲用水供水消毒。

3.2 臭氧消毒

臭氧具有極強的氧化能力，具有廣譜殺滅微生物的作用。但臭氧很不穩定，在常溫下極易分解還原為氧氣，在自來水中的半衰期約是15min(20℃)。

臭氧消毒存在的缺點：

1)臭氧不夠穩定，容易自行分解，半衰期短。因此，臭氧沒有長久的殺滅能力。

2)由于多數水廠供水量24h內的變化很大，但臭氧投加量的控制很難適應供水量的變化，很難做到精確消毒。

3)臭氧消毒間刺激性氣味很大，對環境和人體健康對可能帶來危害。

由此可得出結論：臭氧消毒不適用于漢陰農村飲用水供水消毒。

3.3 化學二氧化氯消毒

化學二氧化氯消毒方式是早期漢陰縣農村飲用水主要消毒方式，對以鎮村為主的水廠，現在主要采用化學二氧化氯消毒法，即采用鹽酸、氯酸鈉(一般A液指穩定態二氧化氯原液,B液指專用活化劑。即使用時需要A+B液同時配合使用才能使二氧化氯游離出來具有較好的殺菌效果)。

方法：由計量泵將氯酸鈉(亞氯酸鈉)水溶液與鹽酸溶液輸入到反應器中,在一定溫度和負壓下進行充分反應,產出以二氧化氯為主,經水射器吸收與水充分混合后形成消毒液后,通入被消毒水中。

機理：二氧化氯對細胞壁有較好的吸附性和透過性，在其強氧化作用下，可抑制細胞合成蛋白質的過程，改變細胞膜的通透性、導致細胞內某些關鍵物質漏出，與蛋白質中某些氨基酸相互作用、導致氨基酸鏈斷裂，從而使水中的微生物死亡。

其主要優點：

1)殺菌能力強、消毒快而持久。投加0.5-1mg/L二氧化氯在1min內能將水中99%的細菌殺滅。

2)應用pH范圍廣,在pH3-10范圍內二氧化氯的殺菌性能基本保持不變。

3)適用的水質范圍廣。二氧化氯不與氨發生反應，在含有氨的水中投加二氧化氯不會產生折點。故采用二氧化氯消毒氨氮含量高的水仍不影響其全部殺菌能力。消毒效率也不受水的硬度和鹽分多少的影響。

但經過實際運行，多數鎮村管理人員認為二氧化氯消毒存在的缺點：

1)二氧化氯消毒劑有一定的刺激性氣味，對操作管理人員要求高，應配備專業工具才方便操作。

2)產生的二氧化氯為氣體，投加量不能根據實際水量自動調整，存在消毒過量或不足達不到消毒效果的問題。

3)由于屬化學危險品，藥劑購買及運輸受到一定限制。

4)藥液的配置，要稱量，按規定比例和濃度配置，自動化程度低。

5)因為原材料的腐蝕性很大，泵的損壞率很高，更換泵的費用很高。

由此可得出結論：二氧化氯消毒可以用于農村飲用水供水消毒，但在漢陰的使用效果整體不理想。

3.4 電解食鹽生產次氯酸鈉消毒

2018年，漢陰縣通過采用電解食鹽生產次氯酸鈉消毒及信息技術平臺，進行管理維護。

1)電解食鹽生產次氯酸鈉技術消毒原理：

采用電解食鹽生產次氯酸鈉：由3%左右的食鹽水經電極電解發生電化學反應以后生成次氯酸鈉溶液：NaCl+H2O → NaClO+H2↑

電極反應：陽極：2Cl-- 2e→Cl2

陰極：2H++ 2e→H2

溶液反應：2NaOH+Cl2→NaCl+NaClO+H2O

2)電解食鹽生產次氯酸鈉消毒技術特點：

①現場制取的次氯酸鈉溶液，濃度低、腐蝕性小，不易揮發，就地投加安全、方便。

②產出率高、品質純凈

使用新型電解電極，電解效率高；稀鹽水經過過濾后進入電解槽，經電極電解后就產生次氯酸鈉溶液，成本低廉、品質純凈，而且實現了現制現用，有利于安全生產。

③自動精準投加系統

采用防腐型計量泵作為次氯酸鈉溶液的投加單元，系統自動檢測投加條件。當滿足投加要求時，系統自動啟動投加泵計量投加，達到投氯的精確和穩定，保證合格水質。

④互聯網智能控制、監控系統

通過物聯網、互聯網技術，檢測消毒設備各項數據及水質數據為基礎，對數據進行統計分析，結合地圖、圖標等多種可視化監督管理，進一步提高農村供水工程運行管理自動化水平，實現“設備物聯化”、“管理扁平化”、“展示多樣化”、“服務前置化”。

由此可得出結論結論：電解食鹽次氯酸鈉消毒設備自動化程度高、消毒液安全可靠、能夠精準投加、對運維人員技術要求低、運用信息技術進行管理減少運維成本，此設備適用于漢陰農村飲用水供水消毒[2]。

5 漢陰縣農村供水消毒應用經驗

自2018年，漢陰縣逐步更換、新安裝了一批電解食鹽次氯酸鈉消毒設備，通過對全縣10個鎮級水廠和10個村級水廠使用效果來看，普遍認為采用電解食鹽生產次氯酸鈉技術使用管理方便，維護成本低。從產生的消毒效果來看，我們對使用前和使用后的數據進行了比對分析：

表1

使用電解食鹽次氯酸鈉消毒設備后，各水廠出廠余氯穩定在0.5-1.1mg/L范圍內，多次抽檢管網末梢水也都達標。且設備穩定性好，保證了水廠供水的穩定達標。

對邊遠山區、通電不便、人口不多的村組，農村飲用水消毒采用了以太陽能為能源的太陽能電解食鹽生產次氯酸鈉消毒設備，其特點是適用供水流量小，便于維護，不需要電力供應。對以前不便進行消毒凈化的低山區高位水池供水，進行消毒處理，大大的改善了水質，保證了本縣廣大山區村民飲水安全。由于秦巴山區陰雨天較多，部分地區為高山區，以太陽能電解食鹽消毒設備需要改進蓄電池容量和增大太陽能板功率，以維持在低溫和雨雪天氣的持續供電能力，保證供水消毒的持續性和穩定性。

另外，漢陰縣使用次氯酸鈉消毒設備進行水質消毒，使用信息技術平臺進行管理，可在信息平臺上查看所有區域內的次氯酸鈉消毒設備地理位置、運行情況等信息，并且能夠隨時看到設備的異常報警和運維情況。在一定程度上實現了高效的設備運行維護管理，提高了行政監管能力、工程運行效率和水質達標率，并提供了數據支持。