不同氯消毒方式在水廠中的應用

摘 ?要：在送入市政管網之前對水進行消毒殺菌是水廠生產的重要一環，本文通過對氯氣投加、成品次氯酸鈉溶液投加、次氯酸鈉現場制備投加等三種氯消毒方式從消毒過程、使用風險、運維難度、使用成本等四個方面進行對比分析，探索更經濟節能、安全有效的消毒方式。

關鍵詞：氯氣;次氯酸鈉;消毒

1、概述

1.1背景

氯氣作為傳統凈水消毒劑，具有消毒效果好、運行成本低、技術成熟、使用方便等優點，但液氯屬于劇毒危險化學品，近些年隨著國家對危險化學品的管理日益嚴格，2011年被列入國家首批重點監管的危險化學品，其安全監管要求和管理成本不斷提高，目前國內很多水司用次氯酸鈉替代液氯消毒已成為一種趨勢。

1.2 消毒原理

作為最常使用的凈水消毒劑，氯氣和水反應可生成鹽酸和次氯酸，反應式如下所示：

CL2+H2O→HCL+HCLO

次氯酸具有極強的氧化性，能夠迅速氧化細菌細胞中的物質，從而破壞蛋白質，起到消毒殺菌的效果。

次氯酸鈉的消毒原理與氯氣消毒近似，次氯酸鈉水解后生成鈉離子與次氯酸根，而次氯酸根與水中的氫離子結合后形成次氯酸，同樣是應用次氯酸的強氧化殺菌效果進行水體消毒，反應式如下所示：

NaCLO+H2O?HClO+Na++OH-

2、對比分析

2.1消毒過程對比

在水廠中一般儲存加壓液化后的氯氣鋼瓶，使用時通過真空加氯機將氯氣抽吸出來在管道中進行負壓傳輸，到達投加點后通過水射器與水體混合反應投加。由于氯氣在水中溶解度低，一般需要過量投加，過量系數達1.4。在水中氨氮含量高時，氯帶副產物有超標風險。

水廠中使用次氯酸鈉消毒一般采用成品投加與現場制備兩種方式。成品投加一般采購10%或以上濃度次氯酸鈉溶液進行儲存，使用時稀釋至0.8%左右進行投加。高濃度次氯酸鈉溶液化學性質不穩定，遇光遇熱易分解，從而產生氯化鈉、氫氣以及副產物氯酸鹽，反應式如下所示：

2NaCLO→2NaCL+O2↑

3NaCLO→2NaCL+NaCLO3

現場制備一般采用電解飽和食鹽水的方式，制成0.8%濃度的次氯酸鈉溶液與氫氣，反應式如下所示：

NaCL+H2O→NaCLO+H2↑ 現場制備次氯酸鈉溶液一般可以實現隨制隨用，儲存時間小于1天，且儲存濃度低，基本不產生氯酸鹽副產物。

2.2使用風險對比

液氯屬于危險化學品，水廠儲存量大于5t則屬于重大危險源，氯氣為劇毒氣體，且遇氫氣有爆炸風險，發生泄漏將對人體產生重大危害。

成品次氯酸鈉一般濃度為10%及以上，次氯酸鈉溶液濃度大于5%則屬于危險化學品，具有腐蝕性，受高熱分解產生有毒的腐蝕性煙氣。

現場制備次氯酸鈉溶液濃度一般為0.8%，不屬于危險化學品，但制備過程中會產生副產物氫氣，氫氣體積濃度達到 4.0%～75.6%時遇火源易產生爆炸。

2.3運維難度對比

氯氣消毒工藝使用較為成熟，但每批次的液氯購買前均需向所在地公安部門提出劇毒化工品購買申請備案，并提供相關佐證資料，接受相關監督、檢查。

成品次氯酸鈉溶液投加使用較為簡單，將溶液稀釋后進行投加即可。但5%濃度以上次氯酸鈉溶液的供貨單位需有相關危化品生產、運輸資質，運輸需備案。另外高濃度次氯酸鈉溶液易分解，溶液濃度不斷降低，精準投加難度較高。

現場制備次氯酸鈉原料為食鹽，不需要進行備案，制成的次氯酸鈉溶液濃度較低且儲存時間短，利于精準投加。但電解次氯酸鈉設備較多，且需專門設置相應的排氫裝置，設備運營維護難度相對較高。

2.4使用成本對比

氯氣消毒與成品次氯酸鈉消毒的運行成本一般僅為液氯/成品次氯酸鈉購買費用，設備運行電耗較低，設備投入較低。現場制備次氯酸鈉原材料食鹽購買費用較低，但生產電耗及設備投入費用都相對較高。不考慮土建投資成本，固定資產折舊年限按12年考慮，一座20萬噸/日水廠氯消毒成本分析詳見下表：

3、結論

氯氣消毒方式最為成熟，使用成本最低，但運行風險最大，購買難度最大，精準投加難度較高，;成品次氯酸鈉投加方式運行最為簡單，但購買成本較高，精準投加難度較高，產生副產物可能性較高;現場制備次氯酸鈉最利于精準投加控制，原材料購買存儲最為簡單，但設備投入及生產成本最高。

經過綜合比較，隨著設備價格的不斷降低，危險化學品管理難度的不斷提升，在水廠采用現場制備次氯酸鈉的消毒技術路線是可以進一步推廣使用的方式。

作者簡介：潘登凡（1990.10-），男，漢族，湖南長沙人，碩士研究生，給排水工程師，研究方向：市政供水工作。