摘要：氯消毒是我國水處理中最重要的工藝環(huán)節(jié)，但是目前水環(huán)境變化以及檢測技術(shù)的發(fā)展環(huán)境下，氯消毒已經(jīng)不能滿足人們對于水質(zhì)的要求。本文詳細(xì)闡述了二氧化氯消毒劑的消毒原理、消毒效果，提出二氧化氯消毒工藝在河口水廠中的應(yīng)用實(shí)例。
關(guān)鍵詞：河口水廠;消毒工藝;二氧化氯
河口水廠位于河口城區(qū)東部6公里外，占地面積39923m2，設(shè)計(jì)日供水能力10萬m3。站內(nèi)有兩套工藝：兩套工藝分別于1981年、1988年建成，兩套工藝分別于2002年10月和2014年11月進(jìn)行的工藝改造，改造后的東工藝采用微渦混合+小網(wǎng)格翻騰式絮凝反應(yīng)+斜管沉淀池+V型濾池工藝技術(shù);西工藝采用微渦混合+多通道折板反應(yīng)+斜管沉淀池+翻板濾池工藝技術(shù)，改造后的工藝通過強(qiáng)化混凝、沉淀、過濾等技術(shù)措施使水廠出廠水水質(zhì)明顯提升，目前水廠實(shí)際供水7.5萬m3/d。
本文就河口水廠在消毒工藝、消毒方式、消毒設(shè)備等選擇進(jìn)行分析、對比和研究，并將二氧化氯消毒工藝應(yīng)用在河口水廠，希望為同行提供參考。
一、各種消毒劑在水體中的消毒分析
據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)介紹，目前我國絕大多數(shù)水廠還是沿用傳統(tǒng)的“混凝、沉淀、過濾、加氯消毒"的水處理工藝，加氯消毒一般采用液氯、次氯酸鈉、漂白粉等。由于加氯消毒會生成多種副產(chǎn)物，包括三鹵甲烷(THMs)等致癌物質(zhì)。這使得傳統(tǒng)的氯化消毒的地位產(chǎn)生了動搖。歐、美等發(fā)達(dá)國家已廣泛使用二氧化氯(ClO2)、臭氧等處理飲用水。河口水廠由于存在資金、技術(shù)、人才、管理等方面原因，供水發(fā)展滯后，特別是供水消毒工藝水平有待提高。
目前供水消毒劑主要有氯氣、二氧化氯、漂白粉、臭氧等，由于各種消毒劑對水中細(xì)菌病毒的作用不同，消毒效果不一樣。根據(jù)有關(guān)試驗(yàn)研究表明。在pH值為6～9時(shí)，各種消毒劑對大腸桿菌和病原體的消毒效率和氧化性由高到低為臭氧、二氧化氯、氯氣、漂白粉;消毒持久性的高低順序?yàn)槎趸?、氯氣、漂白粉、臭氧?/p>
由此可見，臭氧的殺菌效力是的，但臭氧本身極易分解，無持久消毒能力;二氧化氯具有相當(dāng)強(qiáng)的殺菌能力，同時(shí)也具有相當(dāng)好的持久性;氯氣對細(xì)菌有很強(qiáng)的滅活能力，但對病毒的滅活能力相對較差;漂白粉無論從消毒能力，還是消毒持久性都不如二氧化氯。因此，從殺菌能力和持久性兩方面綜合來看，二氧化氯的消毒效果具有一定的優(yōu)勢。
按照消毒劑的消毒副產(chǎn)物、毒性、使用方便性、安全性、成本等進(jìn)行綜合分析：氯氣消毒適應(yīng)性較廣泛，其主要問題是產(chǎn)生三鹵甲烷和有機(jī)鹵代物等有害健康的消毒副產(chǎn)物，另外，在鄉(xiāng)鎮(zhèn)水廠中由于用量少、設(shè)備條件限制，局限了其使用范圍。二氧化氯在殺菌能力及減少三鹵甲烷等方面占優(yōu)勢，特別其小型、方便、簡單、機(jī)動的特點(diǎn)，被普遍認(rèn)為在鄉(xiāng)鎮(zhèn)水廠中有廣泛的應(yīng)用前景。臭氧消毒雖然具有強(qiáng)的消毒效果，但成本高，操作復(fù)雜，在鄉(xiāng)鎮(zhèn)水廠難以推廣。漂白粉的消毒效果較差，工人勞動強(qiáng)度大，消毒穩(wěn)定性差，已逐漸被淘汰。
二、二氧化氯的制取工藝
二氧化氯性質(zhì)活潑，不易貯存和運(yùn)輸，因此都采用現(xiàn)場制備的方式。通常水廠使用的二氧化氯發(fā)生器都采用化學(xué)反應(yīng)的原理進(jìn)行制備，根據(jù)采用原料的不同，可分為氯酸鈉工藝和亞氯酸鈉工藝。以河口自來水廠為例，二氧化氯發(fā)生器采用化學(xué)法，運(yùn)行時(shí)氯酸鈉水溶液與鹽酸在負(fù)壓條件下，經(jīng)供料系統(tǒng)定量輸送到反應(yīng)系統(tǒng)中，在一定的溫度下經(jīng)過負(fù)壓曝氣反應(yīng)產(chǎn)生二氧化氯與氯氣的混合氣體，經(jīng)吸收系統(tǒng)吸收后形成一定濃度的二氧化氯復(fù)合消毒液，然后輸送至待處理水中。
三、二氧化氯在河口水廠的應(yīng)用
1、設(shè)計(jì)思路
在河口水廠的消毒工藝應(yīng)用中，我們根據(jù)水廠的消毒工藝在投資、運(yùn)行管理、生產(chǎn)成本、安全性、操作性等方面進(jìn)行對比和分析認(rèn)為：
(1)液氯消毒工藝：設(shè)備投資較大(約40萬元)，需安裝液氯泄漏回收裝置，操作管理要求高，運(yùn)輸成本高，消毒成本較低(約0.01元/m3)。由于河口小型水廠的生產(chǎn)水量少，生產(chǎn)成本沒有較大優(yōu)勢。
(2)二氧化氯消毒工藝(鹽酸與氯酸納方法)：設(shè)備投資較小(約10萬元)無需安裝氣體泄漏回收裝置，安裝方便、操作簡易、投加量穩(wěn)定、運(yùn)輸方便等，消毒成本略高(約0.015元/m3)，在鄉(xiāng)鎮(zhèn)水廠應(yīng)用具有一定的優(yōu)勢。
(3)臭氧消毒：設(shè)備投資較大，操作要求高，成本高，一般在中大型水廠及經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)使用，在鄉(xiāng)鎮(zhèn)水廠推廣的難度較大。通過以上分析，確定蒼城新水廠采用二氧化氯消毒工藝。河口水廠設(shè)計(jì)日供水量為10萬m3，使用二氧化氯消毒設(shè)計(jì)投加量通常為1～2mg/L(以有效氯計(jì))。設(shè)計(jì)濾前濾后累積投加量為2.0mg/L(以有效氯計(jì))，水量波動系數(shù)取1.5，則氯耗量為：
100000÷24×2.0×1.5=12.5kg/h
根據(jù)上述氯耗量計(jì)算，設(shè)備選型時(shí)需預(yù)留部分余量，我們選用二氧化氯發(fā)生器1臺，額定總有效氯產(chǎn)量3kg/h，可以滿足供水的消毒需求。同時(shí)，結(jié)合企業(yè)屬下的3家水廠的二氧化氯使用情況(故障率非常低)，我們認(rèn)為沒有必要采取一用一備的設(shè)計(jì)，但為了安全，我們預(yù)留投加次氯酸鈉溶液消毒的設(shè)備。
2、二氧化氯投加系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)
(1)預(yù)加氯
預(yù)加氯投加點(diǎn)設(shè)在原水入口處，以預(yù)氧化滅藻為主要目的，一般投加量約0.3mg/L，利用二氧化氯的微絮凝作用，可提高后續(xù)混凝和沉淀的效果，同時(shí)利用二氧化氯的氧化功能，去除水中的藻類、氧化有機(jī)物及還原性金屬離子(如Fe2+、Mn2+)，并將氧化產(chǎn)物通過沉降、過濾工藝去除，有利于提高供水水質(zhì)。
(2)濾后投加
濾后投加點(diǎn)設(shè)在清水池入水口，起到常規(guī)消毒殺菌的作用，一般投加量約1.0mg/L。濾池濾后水與二氧化氯消毒液充分混合，在清水池中保證接觸時(shí)間30分鐘左右即可達(dá)到良好的消毒效果，確保出廠水細(xì)菌學(xué)指標(biāo)達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。
3、設(shè)備安裝條件 二氧化氯發(fā)生器安裝于消毒設(shè)備間，面積約8平方米，設(shè)備間地面鋪設(shè)耐腐蝕瓷磚并保證通風(fēng)良好。同時(shí)設(shè)置負(fù)壓自吸系統(tǒng)，利用射吸技術(shù)將二氧化氯消毒液輸送到待處理水中。
4、操作方法
控制系統(tǒng)采用智能型數(shù)字式控制器，觸摸式控制面板，全數(shù)字顯示?？蓪?shí)現(xiàn)溫度、計(jì)量、壓力自動控制，工作溫度70℃，并具有故障報(bào)警功能。采用觸點(diǎn)式動力水控制系統(tǒng)，可以達(dá)到動力水欠壓報(bào)警并自動停機(jī)，安全可靠。操作人員只需定期添加原料，巡回檢查無異常即可，設(shè)備可在正常出廠水壓作動力的情況下自動運(yùn)行。
5、應(yīng)用情況
二氧化氯消毒工藝在蒼城新水廠應(yīng)用運(yùn)行一年來，筆者認(rèn)為使用效果較好，具有以下幾方面優(yōu)點(diǎn)。
(1)設(shè)備投資較小，該工藝總投資約11萬元，其中設(shè)備(加氯機(jī))10萬元，管道安裝等配套1萬元，比用液氯工藝節(jié)省約30萬元;施工方便，購買設(shè)備直接安裝后，經(jīng)簡單調(diào)試就可投入使用，1～2天就可以完成安裝;
(2)工藝操作簡便，生產(chǎn)廠家為客戶提供免費(fèi)培訓(xùn)服務(wù)，員工經(jīng)過簡單培訓(xùn)可上崗操作;工藝安全性較高，該設(shè)備具有故障報(bào)警功能，可達(dá)到動力水欠壓報(bào)警并自動停機(jī)，相比氯在購買、運(yùn)輸、使用過程中的危險(xiǎn)性，二氧化氯采取現(xiàn)場生產(chǎn)、用量少等，比液氯安全性高;
(3)系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，可實(shí)現(xiàn)計(jì)量、溫度、壓力自動控制，操作人員只需定期添加原料就可以連續(xù)生產(chǎn);投加量穩(wěn)定，可在投加量范圍(0.01mg/L～3.5mg/L)內(nèi)穩(wěn)定投加，出廠水消毒指標(biāo)符合國家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，消毒成本為0.015～0.02元/m3;
(4)減少了使用液氯需辦理的局、等相關(guān)危險(xiǎn)品申請手續(xù)，節(jié)省了安裝液氯泄漏回收裝置等設(shè)備投入(約20多萬元);
結(jié)束語
綜上所述，目前，我國二氧化氯發(fā)生器在水廠中應(yīng)用的自動化程度還較低，在我國水廠推廣應(yīng)用二氧化氯時(shí)，應(yīng)重視設(shè)備本身自動化的程度，結(jié)合具體水源的特點(diǎn)選用合理的控制方式，才能取得的處理效果和經(jīng)濟(jì)效益。
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