一、引言

目前，自來(lái)水廠在消毒工藝環(huán)節(jié)常見(jiàn)的方案有液氯消毒與次氯酸鈉消毒。自來(lái)水廠生產(chǎn)用液氯是黃綠色的液體，儲(chǔ)存于液化氯瓶中，常溫常壓下會(huì)氣化成濃度含量大于98%的高純氯氣，高濃度氯氣具有劇毒與很強(qiáng)的刺激性與腐蝕性，對(duì)人體危害極大。次氯酸鈉能與水相互溶解，生產(chǎn)用10%次氯酸鈉水溶液是一種微黃色透明液體，具有似氯氣的氣味，但其對(duì)人體的危害遠(yuǎn)低于氯氣。

二、液氯消毒與次氯酸鈉消毒工藝概況

以烏魯木齊水業(yè)集團(tuán)甘泉堡水廠為例，該水廠取用該地區(qū)500平原水庫(kù)為源水，供水量設(shè)計(jì)規(guī)模為20萬(wàn)立方米/天，其處理工藝流程為混凝—沉淀—過(guò)濾—消毒，除常規(guī)處理工藝外。生產(chǎn)制水主要涉及的系統(tǒng)有混凝劑投加系統(tǒng)、消毒劑投加系統(tǒng)、自動(dòng)化控制系統(tǒng)。該水廠規(guī)劃建設(shè)時(shí)選用的是液氯消毒工藝，氯瓶中的液氯先通過(guò)蒸發(fā)器汽化成氯氣，經(jīng)由加氯機(jī)控制具體投加量，然后通過(guò)水射器投放到水體中。自2018年初起烏魯木齊水業(yè)集團(tuán)天源西城水廠將原有液氯消毒系統(tǒng)改造為次氯酸鈉消毒工藝，將廠家配送的次氯酸鈉溶液儲(chǔ)存于PE罐中，以液位計(jì)監(jiān)測(cè)其庫(kù)存量，計(jì)量泵控制投加量，直接將其投放到水體中。投加點(diǎn)分為前投加、主投加、補(bǔ)投加。次氯酸鈉在使用過(guò)程中因沒(méi)有氯氣泄漏的隱患，在安全性得到保證的同時(shí)可以撤除漏氯吸收裝置、漏氯搶險(xiǎn)小組、堿液池等配置，大大降低了維護(hù)的成本與難度。

三、分析內(nèi)容與方法介紹

3.1分析內(nèi)容

對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中的次氯酸鈉進(jìn)行周期取樣分析測(cè)定其有效氯，分析有效氯在不同溫度條件下的衰減速度，繪制衰減曲線。選取該水廠生產(chǎn)中砂濾后水、炭濾后水混合水樣，梯度投加次氯酸鈉溶液，利用實(shí)驗(yàn)攪拌器模擬自來(lái)水廠實(shí)際生產(chǎn)中主投加過(guò)程，對(duì)比分析水樣投加前后的余氯與pH值。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，分析該水廠使用次氯酸鈉消毒出廠水水質(zhì)情況，對(duì)比工藝改造前后的藥耗與電耗，分析其制水成本。

3.2分析方法

有效氯測(cè)定依據(jù)《GB19106-2013次氯酸鈉》；余氯、氨氮、亞硝酸鹽氮、耗氧量、菌落總數(shù)的測(cè)定分別依據(jù)《GB/T5750-2006生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法》中的3，3’，5，5’-四甲基聯(lián)苯比色法、水鹽酸鹽分光光度法、重氮偶合分光光度法、酸性高錳酸鉀滴定法、平皿計(jì)數(shù)法；實(shí)驗(yàn)3.2中pH測(cè)定使用雷磁PHB-4便攜式pH計(jì)。

四、次氯酸鈉消毒在自來(lái)水廠中的應(yīng)用

4.1次氯酸鈉的消毒機(jī)理

次氯酸鈉是一種強(qiáng)氧化劑，溶入水中會(huì)迅速發(fā)生水解反應(yīng)，生成次氯酸和氫氧化鈉，次氯酸可進(jìn)一步分解形成新生態(tài)氧[O]。次氯酸是很小的中性分子，不帶電荷，會(huì)很快吸附于細(xì)菌、病毒外殼，并可滲透細(xì)胞壁進(jìn)入到細(xì)胞內(nèi)部，通過(guò)氧化作用與蛋白、核酸、酶等發(fā)生反應(yīng)，從而起到殺菌和消毒作用。新生態(tài)氧[O]具有極強(qiáng)的氧化性，可使細(xì)菌和病毒的蛋白質(zhì)變性，起到殺菌和消毒的作用。

4.2次氯酸鈉消毒副產(chǎn)物

作為氯消毒的一種，次氯酸鈉消毒不可避免地產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物。在對(duì)比研究中發(fā)現(xiàn)，次氯酸鈉消毒出水中的三氯甲烷和鹵乙酸含量比液氯消毒出水中略低，四氯化碳含量基本相同。在其研究中發(fā)現(xiàn)，次氯酸鈉的穩(wěn)定性及消毒效果均略好于液氯，且消毒副產(chǎn)物三氯甲烷和三鹵甲烷的生成量較小。研究結(jié)果表明，次氯酸鈉消毒出水中三氯甲烷和鹵乙酸含量均比液氯消毒低，采用次氯酸鈉替代液氯消毒，在保證消毒效果的前提下，能夠降低出水中消毒副產(chǎn)物的產(chǎn)生量，取得更好的出水水質(zhì)。分別對(duì)采用液氯和次氯酸鈉消毒后的自來(lái)水進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果表明，采用次氯酸鈉消毒生成的消毒副產(chǎn)物更低。選擇三鹵甲烷作為考察指標(biāo)，對(duì)比了采用液氯和次氯酸鈉消毒產(chǎn)生的消毒副產(chǎn)物情況，結(jié)果表明，在保證出廠水余氯基本相同的條件下，采用次氯酸鈉消毒能夠減少水中消毒副產(chǎn)物的產(chǎn)生。研究成果表明，自來(lái)水廠中采用次氯酸鈉消毒替代液氯消毒，可以在保證消毒效果的前提下，降低出水中消毒副產(chǎn)物的生成量，可有效降低水廠生產(chǎn)安全風(fēng)險(xiǎn)。液氯溶于水后會(huì)產(chǎn)生大量游離態(tài)分子氯，其性質(zhì)活潑，極易與水中的有機(jī)物發(fā)生鹵代反應(yīng)，生成消毒副產(chǎn)物；而次氯酸鈉溶于水后在水中產(chǎn)生的游離態(tài)分子氯很低，在消毒過(guò)程中一般難以發(fā)生因存在分子氯而引發(fā)的氯代化合反應(yīng)，所以采用次氯酸鈉消毒有利于減少消毒副產(chǎn)物的生成。

4.3次氯酸鈉消毒運(yùn)行成本

對(duì)次氯酸鈉與液氯2種消毒方式的運(yùn)行成本進(jìn)行比較分析。其中次氯酸鈉消毒分為現(xiàn)場(chǎng)制備次氯酸鈉和成品次氯酸鈉?？梢钥闯?，大多數(shù)自來(lái)水廠采用次氯酸鈉消毒要比采用液氯消毒的成本要高，但采用次氯酸鈉消毒安全系數(shù)高，設(shè)備故障率低，持續(xù)消毒效果良好，出水水質(zhì)更加穩(wěn)定，可節(jié)約大量壓力水和用電，同時(shí)藥劑存儲(chǔ)安全可靠。烏魯木齊水業(yè)集團(tuán)管轄5個(gè)地表水源水廠和2個(gè)地下水源水廠共7個(gè)水廠，對(duì)7個(gè)水廠采用液氯、成品次氯酸鈉兩種消毒方式的運(yùn)行成本（未計(jì)算人工成本）進(jìn)行比較，得出結(jié)論：推薦大型自來(lái)水廠（規(guī)模大于或等于10萬(wàn)立方米／天）使用成品次氯酸鈉消毒。

五、次氯酸鈉消毒效果的影響因素分析

5.1pH值對(duì)次氯酸鈉消毒效果的影響

在消毒時(shí)，pH值對(duì)消毒效果的影響最為主要。這是因?yàn)榇温人徕c在消毒中起主要作用的是次氯酸。如果水體偏堿性，則次氯酸水解為次氯酸根，對(duì)細(xì)菌的殺滅效果減弱，使消毒效果大大下降。如果廢水的水質(zhì)稍堿性，則必須增加次氯酸鈉的用量，以確保消毒后微生物數(shù)量足夠低，滿足自來(lái)水的標(biāo)準(zhǔn)。

5.2溫度對(duì)次氯酸鈉消毒效果的影響

溫度對(duì)最終消毒效果的影響比較小，但對(duì)于達(dá)到最佳消毒效果的時(shí)間影響顯著。在低溫下消毒過(guò)程被延遲，并且消毒速率也低于常溫，導(dǎo)致低溫條件下消毒的接觸時(shí)間較長(zhǎng)。在室溫下，次氯酸鈉可在約15分鐘內(nèi)完成細(xì)菌消毒，而在低溫下，次氯酸鈉和原水可在25-30分鐘后完全消毒。與常溫環(huán)境相比，低氧環(huán)境對(duì)次氯酸鹽中大腸菌群的滅活具有滯后效應(yīng)。在低溫條件下，次氯酸鈉使大腸菌群失活滯后，延長(zhǎng)了消毒劑的接觸時(shí)間。

5.3氨氮濃度對(duì)次氯酸鈉消毒效果的影響

氨氮對(duì)次氯酸鈉消毒效果影響不大。次氯酸鈉在低氨氮濃度下進(jìn)行消毒作用時(shí)，由銨態(tài)氮作用產(chǎn)生的次氯酸鈉及其結(jié)合的殘余氯足以滅活水中的大腸桿菌。當(dāng)次氯酸鈉的用量相對(duì)較低時(shí)，高濃度的銨態(tài)氮與次氯酸鈉作用，殘留氯結(jié)合量增加，降低了消毒的效果。隨著氨濃度的增加，剩余菌數(shù)增加。但總體而言，氨氮濃度對(duì)次氯酸鈉消毒效果影響不大。當(dāng)次氯酸鈉用量大于3mg/L時(shí)，不同濃度的氨氮對(duì)原水消毒效果不明顯。在氨氮濃度下，次氯酸鈉用量小于3mg/L時(shí)，消毒效果略有下降。

六、結(jié)語(yǔ)

雖然采用次氯酸鈉消毒替代液氯消毒在運(yùn)行成本上會(huì)有一定上升，但能從源頭上消除液氯消毒所帶來(lái)的安全隱患，保障周邊居民生命財(cái)產(chǎn)安全，提高供水可靠性，使用更為安全的次氯酸鈉作為自來(lái)水廠的消毒劑已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

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