自來水廠消毒工藝設計研究

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1自來水廠二氧化氯安全消毒的優勢

第一，將二氧化氯用于自來水廠的安全消毒過程中，具有高效、強力的優勢，能夠實現對孢子細菌的有效殺滅。第二，二氧化氯具有消毒快速、持久的優勢，二氧化氯的水溶性較差，多以二聚的狀態存在，但其在水中的擴散速度和滲透速度相對較高，且其優勢在細菌濃度較低時更為明顯。大量科研實踐研究顯示，當細菌濃度在105~106個/mL之間時，在將0.5ppm的二氧化氯溶于水后5min，即可實現對異養菌的全部消滅，而將0.5ppm的氯溶于水后，其對異類菌的消滅率僅為70%左右，充分驗證了二氧化氯對水中細菌查殺的效果。第三，二氧化氯具有廣譜滅菌的特點，能夠實現對經水體傳播的病原菌的有效查殺。科學研究表明，二氧化氯不僅能夠殺死常見細菌，對真菌、芽孢菌、異養菌和鐵細菌也具有良好的滅菌功效。第四，二氧化氯還具備無毒和無刺激的優點。實驗結果表明，二氧化氯不具備毒性，經過二氧化氯消毒的飲用水不會對人體的頭皮和口腔黏膜造成損傷，具有較高的安全性。

2自來水廠二氧化氯安全消毒工藝設計

2.1二氧化氯制取。現階段，我國大部分自來水廠主要將氯酸鈉法和亞氯酸鈉法作為二氧化氯安全消毒的主要方法。氯酸鈉法具有價格低廉的特點，其反應原料極為常見，分別將二氧化氯、氯作為原材料，比重為7:3，氯酸鈉法的采用的反應容器和設備較為簡單，制作成本較低。亞氯酸鈉法的優勢是對原材料的利用效率高，所得的二氧化氯純度通常能夠達到95％以上。但亞氯酸鈉法的制作成本較高，且原材料不易獲得。通過對還原劑的如氯化鈉、二氧化硫或鹽酸的充分利用，在強酸性環境下實現對氯酸鈉的還原，制取不穩定易爆炸的氣體二氧化氯（ClO2），然后采用堿性溶液吸收二氧化氯，在經過過氧化氫的還原反應后，即可獲得亞氯酸鈉。由于亞氯酸鈉法的制作成本較高且容易增加二氧化氯在飲用水中的殘留，因此，現階段，我國大部分自來水廠將氯酸鈉法作為制取二氧化氯的主要方法，既能夠有效降低制作成本，還能夠提升飲用水質量。2.2投加點選擇。受水源差異性的影響，自來水廠的凈化工藝具有顯著的差異性，為了提升自來水廠飲用水的凈化效果，需要合理設置二氧化氯投加點的位置。第一，在地下水消毒的過程中，應做好二氧化氯投加點位置的選擇工作。例如，在我國東北農村地區，村民一般將井水等地下水作為主要水源，由于農村地區的地下水質較好，自來水廠只需經過簡單消毒即可為村民供水。針對農村自流井打出的井水，可采取泵后加藥的方式進行安全消毒，將二氧化氯的投加點設置在清水池的進水口，避免在泵水前投加二氧化氯，防止對水泵設施造成腐蝕，降低水泵的使用壽命。再如，在地表水的安全消毒過程中，往往將二氧化氯投加點設置在清水池的進水管道，經由混凝沉淀、過濾以及消毒等工藝流程，方可完成出水操作。若原水中的鐵和錳含量高于正常值，可以在混凝池中加入適量的二氧化氯，將二價鐵離子轉化為三價鐵離子，并經由沉淀析出。2.3投加工藝設計。投加工藝設計一般包括正壓投加和負壓投加兩種類型。正壓投加工藝是指在進料計量泵的作用下，將二氧化氯溶液輸送至帶壓管道。負壓投加是指借助水的壓力帶動文丘里射流器產生負壓，作為二氧化氯溶液的動力，將其輸送至處理池中。負壓投加工藝能夠實現對二氧化氯溶液揮發的有效預防，且無須設置其他安全裝置，有效簡化了水處理流程。但負壓投加工藝的設計需要在具備壓力水和清水池不帶壓的條件下進行[1]。2.4安全控制設計。自來水廠二氧化氯安全消毒系統的設計過程中存在鹽酸泄漏、系統過壓、二氧化氯泄漏、投加量不合理等隱患。鹽酸泄漏的主要原因包括進料計量泵松動、閥門損壞等，為了實現對鹽酸泄漏的有效預防，應提升閥門和管頭選擇的合理性，加裝酸霧吸收裝置。二氧化氯泄漏多發于投加管道上，與藥液投加壓力過大和密封圈被腐蝕密切相關。因此，應將完善安全泄壓閥設計作為主要預防手段，對藥液進行適當稀釋，降低二氧化氯濃度，以防止二氧化氯泄漏。計量泵故障會對正常進料造成不良影響。因此，應為進料計量泵配備完善的缺料報警系統和安全泄壓裝置。由于手動操作方式不利于提升對二氧化氯投加量的有效控制，無法根據水量的變化情況對二氧化氯的投加量進行及時調整。因此，應設計完善的二氧化氯在線監測系統，依靠PLC控制單元，實現對投加過程的有效控制[2]。2.5投加量以及余量檢測。在二氧化氯溶于水后，微生物、鐵離子和錳離子等物質會消耗二氧化氯的濃度，將二氧化氯的投加數量與水中物質消耗數量進行減法運算，即可得到二氧化氯剩余量。大量實踐經驗表明，二氧化氯的投加量為1mg/L時，二氧化氯在出廠水的余量約為0.15--0.45mg/L。

3結語

通過以上研究發現，應完善二氧化氯制取、投加點選擇、投加工藝設計、安全控制設計和余量檢測等環節的設計，減少出廠水中二氧化氯的余量，從根本上提升自來水廠提供的飲用水質量。

參考文獻：

[1]孫莉,李張.二氧化氯和漂白粉消毒對農村集中式供水微生物學安全性影響比較[J].環境與健康雜志,2017,34(09):815-819.

[2]吳明松,王健.次氯酸鈉與二氧化氯在給水消毒中的應用進展[J].世界科技研究與發展,2017,39(02):144-148.

作者:李永松 趙康 萬倩 單位:武漢車都供水實業有限公司