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            淺析河口水廠消毒中二氧化氯的應用

            來源:http://www.madelainejordan.com/ 作者:余氯檢測儀 時間:2019-07-24

              摘要:氯消毒是我國水處理中最重要的工藝環節,但是目前水環境變化以及檢測技術的發展環境下,氯消毒已經不能滿足人們對于水質的要求。本文詳細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用實例。

              關鍵詞:河口水廠;消毒工藝;二氧化氯

              河口水廠位于河口城區東部6公里外,占地面積39923m2,設計日供水能力10萬m3。站內有兩套工藝: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月進行的工藝改造,改造后的東工藝采用微渦混合+小網格翻騰式絮凝反應+斜管沉淀池+V型濾池工藝技術;西工藝采用微渦混合+多通道折板反應+斜管沉淀池+翻板濾池工藝技術,改造后的工藝通過強化混凝、沉淀、過濾等技術措施使水廠出廠水水質明顯提升,目前水廠實際供水7.5萬m3/d。

              本文就河口水廠在消毒工藝、消毒方式、消毒設備等選擇進行分析、對比和研究,并將二氧化氯消毒工藝應用在河口水廠,希望為同行提供參考。

              一、各種消毒劑在水體中的消毒分析

              據相關文獻介紹,目前我國絕大多數水廠還是沿用傳統的“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物,包括三鹵甲烷(THMs)等致癌物質。這使得傳統的氯化消毒的地位產生了動搖。歐、美等發達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、人才、管理等方面原因,供水發展滯后,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菌病毒的作用不同,消毒效果不一樣。根據有關試驗研究表明。在pH值為6~9時,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為二氧化氯、氯氣、漂白粉、臭氧。

              由此可見,臭氧的殺菌效力是最高的,但臭氧本身極易分解,無持久消毒能力;二氧化氯具有相當強的殺菌能力,同時也具有相當好的持久性;氯氣對細菌有很強的滅活能力,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勢。

              按照消毒劑的消毒副產物、毒性、使用方便性、安全性、成本等進行綜合分析:氯氣消毒適應性較廣泛,其主要問題是產生三鹵甲烷和有機鹵代物等有害健康的消毒副產物,另外,在鄉鎮水廠中由于用量少、設備條件限制,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勢,特別其小型、方便、簡單、機動的特點,被普遍認為在鄉鎮水廠中有廣泛的應用前景。臭氧消毒雖然具有強的消毒效果,但成本高,操作復雜,在鄉鎮水廠難以推廣。漂白粉的消毒效果較差,工人勞動強度大,消毒穩定性差,已逐漸被淘汰。

              二、二氧化氯的制取工藝

              二氧化氯性質活潑,不易貯存和運輸,因此都采用現場制備的方式。通常水廠使用的二氧化氯發生器都采用化學反應的原理進行制備,根據采用原料的不同,可分為氯酸鈉工藝和亞氯酸鈉工藝。以河口自來水廠為例,二氧化氯發生器采用化學法,運行時氯酸鈉水溶液與鹽酸在負壓條件下,經供料系統定量輸送到反應系統中,在一定的溫度下經過負壓曝氣反應產生二氧化氯與氯氣的混合氣體,經吸收系統吸收后形成一定濃度的二氧化氯復合消毒液,然后輸送至待處理水中。

              三、二氧化氯在河口水廠的應用

              1、設計思路

              在河口水廠的消毒工藝應用中,我們根據水廠的消毒工藝在投資、運行管理、生產成本、安全性、操作性等方面進行對比和分析認為:

              (1)液氯消毒工藝:設備投資較大(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水量少,生產成本沒有較大優勢。

              (2)二氧化氯消毒工藝(鹽酸與氯酸納方法):設備投資較小(約10萬元)無需安裝氣體泄漏回收裝置,安裝方便、操作簡易、投加量穩定、運輸方便等,消毒成本略高(約0.015元/m3),在鄉鎮水廠應用具有一定的優勢。

              (3)臭氧消毒:設備投資較大,操作要求高,成本高,一般在中大型水廠及經濟發達地區使用,在鄉鎮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。河口水廠設計日供水量為10萬m3,使用二氧化氯消毒設計投加量通常為1~2mg/L(以有效氯計)。設計濾前濾后累積投加量為2.0mg/L(以有效氯計),水量波動系數取1.5,則氯耗量為:

              100000÷24×2.0×1.5=12.5kg/h

              根據上述氯耗量計算,設備選型時需預留部分余量,我們選用二氧化氯發生器1臺,額定總有效氯產量3kg/h,完全可以滿足供水的消毒需求。同時,結合企業屬下的3家水廠的二氧化氯使用情況(故障率非常低),我們認為沒有必要采取一用一備的設計,但為了安全,我們預留投加次氯酸鈉溶液消毒的設備。

              2、二氧化氯投加系統工藝設計

              (1)預加氯

              預加氯投加點設在原水入口處,以預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,可提高后續混凝和沉淀的效果,同時利用二氧化氯的氧化功能,去除水中的藻類、氧化有機物及還原性金屬離子(如Fe2+、Mn2+),并將氧化產物通過沉降、過濾工藝去除,有利于提高供水水質。

              (2)濾后投加

              濾后投加點設在清水池入水口,起到常規消毒殺菌的作用,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間30分鐘左右即可達到良好的消毒效果,確保出廠水細菌學指標達到國家標準。

              3、設備安裝條件   二氧化氯發生器安裝于消毒設備間,面積約8平方米,設備間地面鋪設耐腐蝕瓷磚并保證通風良好。同時設置負壓自吸系統,利用射吸技術將二氧化氯消毒液輸送到待處理水中。

              4、操作方法

              控制系統采用智能型數字式控制器,觸摸式控制面板,全數字顯示??蓪崿F溫度、計量、壓力自動控制,最佳工作溫度70℃,并具有故障報警功能。采用觸點式動力水控制系統,可以達到動力水欠壓報警并自動停機,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,設備可在正常出廠水壓作動力的情況下自動運行。

              5、應用情況

              二氧化氯消毒工藝在蒼城新水廠應用運行一年來,筆者認為使用效果較好,具有以下幾方面優點。

              (1)設備投資較小,該工藝總投資約11萬元,其中設備(加氯機)10萬元,管道安裝等配套1萬元,比用液氯工藝節省約30萬元;施工方便,購買設備直接安裝后,經簡單調試就可投入使用,1~2天就可以完成安裝;

              (2)工藝操作簡便,生產廠家為客戶提供免費培訓服務,員工經過簡單培訓可上崗操作;工藝安全性較高,該設備具有故障報警功能,可達到動力水欠壓報警并自動停機,相比氯在購買、運輸、使用過程中的危險性,二氧化氯采取現場生產、用量少等,比液氯安全性高;

              (3)系統運行平穩,可實現計量、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生產;投加量穩定,可在投加量范圍(0.01mg/L~3.5mg/L)內穩定投加,出廠水消毒指標完全符合國家生活飲用水衛生標準,消毒成本為0.015~0.02元/m3;

              (4)減少了使用液氯需辦理的公安局、安監局等相關危險品申請手續,節省了安裝液氯泄漏回收裝置等設備投入(約20多萬元);

              結束語

              綜上所述,目前,我國二氧化氯發生器在水廠中應用的自動化程度還較低,在我國水廠推廣應用二氧化氯時,應重視設備本身自動化的程度,結合具體水源的特點選用合理的控制方式,才能取得最佳的處理效果和經濟效益。

              參考文獻

              [1]趙紅,周俊波,趙振鳳.臭氧與二氧化氯工藝殺菌除藻效果的試驗研究[J].給水排水,2011(S1).

              [2]杜紅梅,張克峰,李梅,等.不同水質水源消毒技術探析[J].山東建筑大學學報,2011(2).

              [3]趙輝,薛科社.飲用水消毒方式與消毒副產物分析[J].地下水,2011(4).

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