肖冠芳 韩萌 高志敏

摘要本文主要介绍了北方某水厂用次氯酸钠消毒替代液氯的工艺改造方式，内容有工艺方面的设计要求、施工要求、消毒效果、运行调试等方面。在当地不变的气候和环境、水厂实际运行情况下，对比二氧化氯和次氯酸钠两种消毒工艺优缺点，确定选用次氯酸钠消毒工艺;通过进行运行调试，确定最佳投加浓度，同时提出了次氯酸钠消毒工艺的安全要求及建议，为此类型水厂消毒系统的改造和优化提供了参考。

关键词 次氯酸钠  运行调试  投加浓度  消毒系统

Transformation and Application of Sodium Hypochlorite Disinfection Process in a Water Plant in North China

XIAO Guanfang1 HAN Meng2 GAO Zhimin3

（1 Jinan Drainage Service Center; 2 Jinan Water Service Center; 3 Design and Research Institute of China Construction Eighth Bureau First Construction Co.， Ltd.， Jinan ，Shandong Province，250000 China）

Abstract This paper mainly introduces the process transformation mode of using sodium hypochlorite to disinfect instead of liquid chlorine in a water plant in the north， including process design requirements， construction requirements， disinfection effect， operation commissioning and so on. Comparing the advantages and disadvantages of chlorine dioxide and sodium hypochlorite disinfection processes， the sodium hypochlorite disinfection process is selected under the constant local climate and environment and the actual operation of the water plant; Through operation and commissioning， the optimal dosing concentration is determined， and the safety requirements and suggestions of sodium hypochlorite disinfection process are put forward， which provides a reference for the transformation and optimization of disinfection system in this type of water plant.

Key Words：Sodium hypochlorite; Operation and debugging; Dosing concentration; Disinfection system

1 水廠消毒现状

北方某水厂目前实际日供水量15万m3/d，生产工艺上采用化学法液氯消毒。现有加氯机系统及设备基本为20世纪70、80年代购置，运行至今故障率较高，供水安全性降低。液氯消毒易产生副产物，即生成有致癌风险的有机卤化物[1]。更何况Cl2等气体因为有很强的扩散性，从而可以对环境产生毒害作用，与此同时游离氯具有高活性的特点与许多有机物结合易形成致癌类的氯代有机化合物，造成环境的二次污染。水厂现有加氯间设计不合理，费时费力，无法满足生产要求，并存在一定的安全隐患。近年来，我国危险化学品导致人身、环境伤害事故频发，供水企业的安全管理要求越来越高，危险化学品从采购、运输、储存和使用过程中均受到严格管控，采用合理的消毒处理工艺是净水厂节能的重要环节。

2 消毒方式对比

2.1 二氧化氯消毒

二氧化氯作为新兴的消毒方式，从原理上来说，对细菌的细胞壁具有较强的吸附和穿透能力，从而有效地破坏细菌内的酶，可快速控制微生物蛋白质的合成，故其对细菌、病毒等有很强的灭活能力。二氧化氯在水中只会发生氧化作用，不会与其中的有机物作用生成有机卤化物，大大减少了安全风险，其消毒效果受水的pH值影响极小;而且，其作为氧化剂还能有效地去除或降低水的色、嗅及铁、锰、酚等物质[2]。

从水质安全角度来说，二氧化氯在水中产生亚氯酸根ClO2-和氯酸根ClO3-，对人体是有害的，且难以有效、及时去除，对其在线检测的难度和成本非常高，加大了供水安全性风险。但二氧化氯必须是现用现制，无法进行储存和运输，比液氯的制备成本高达4～5倍。一般常用的二氧化氯的制备方法为电解法（食盐水）和化学法（亚氯酸钠+盐酸）。

2.2 次氯酸钠消毒

NaClO学名次氯酸钠，是强氧化剂的一种，在溶液中会分离出ClO-，经过水解反应生成次氯酸，与漂白粉等具有相同的消毒氧化作用[3]。与其他消毒剂相比，次氯酸钠溶液清澈透明，能互溶于水，彻底解决了像Cl2、ClO2、O3（臭氧）等气体消毒剂所存在的难溶于水而导致投加不准确的技术困难，且消除了液氯、二氧化氯等药剂时常存在的跑、泄、漏、毒等安全隐患，其在水中不会产生有害健康的损害环境的消毒副产物[4]，更没有漂白粉使用中带来的许多沉淀物，具有消毒效果好，投加准确，操作安全，使用方便，易于储存，对环境无毒害、不产生二次污染等优势，安全有保障[5]。由于次氯酸钠溶液易衰减，不易久贮，有效保质期为7～15d，运输繁琐不便，需定时配送。

2.3 二氧化氯与次氯酸钠的产品应用分析

由表1所示，从安全性和运行管理方面对二氧化氯和次氯酸钠消毒剂进行产品应用的对比分析，结合该水厂实际运行情况，从操作方便性、安全性及运行稳定等方面考虑，选用次氯酸钠消毒工艺。

3 次氯酸钠消毒工艺改造的实际应用

该水厂选用次氯酸钠消毒工艺，次氯酸钠溶液进厂新液浓度有效氯含量约10%，由于日损耗约0.05～0.1%，损耗到5～6%的浓度即基本停止損耗。因此，该水厂为避免损耗，节约制水成本，将新液稀释1倍至有效氯含量约5%后进行储存。

3.1 加药系统改造

（1）次氯酸钠加注工艺流程为：储液池→计量泵→输水管道。

（2）加氯点的设置：该水厂原水为地下水，于清水池进水端设置加氯点。加药时采用的是从底部取液的方式，储药池补充次氯酸钠溶液直接从池体顶部添加，加药口设置在池体顶部。

3.1 确定次氯酸钠用量

按照生活用水水质要求，设定最大投加浓度为1.5ppm。

目前，该水厂实际供水量为15×104m3/d，按最大投加量1.5ppm的投加量计算，次氯酸钠（有效氯5%）的时最大投加量为：15×104m3×0.0015（kg/m3）/5%/24h=187.5L/h

当供水量为15×104m3/d，按最大投加浓度为1.5ppm，日投加量为225 kg有效氯。当次氯酸钠溶液有效氯浓度为5%时，日最大投加量为225kg÷5%=4.5 m3/d。也就是说，确定该厂次氯酸钠溶液每日最大的投加量为4.5m3。

4 次氯酸钠消毒工艺运行调试

本次次氯酸钠消毒工艺调试共分为两个阶段：设备调试、药剂投加试验阶段，调试周期共计11d。

4.1 第一阶段：设备调试阶段

本次设备调试周期1d，运行时间为9：00-16：00。为保障不影响正常消毒过程，整体实行带水运行，组织临时排水，要求设备系统完善、运行良好，操作程序规范安全，连续稳定运行7h。

4.2 第二阶段：药剂投加试验阶段

自设备调试完成之日起开始，药剂投加调试周期为10天，根据次氯酸钠投加量不同，分为3个小阶段。

第一阶段：保持低浓度投加运行，投加NaClO浓度为0.1mg/L，运行周期为1d，时间为9：00-16：00，实际运行情况如表2所示。

由上图所示，在进行低浓度NaClO投加时，前3个小时里余氯量在逐步升高，随后趋于平稳，达到平均0.2mg/L。

第2阶段：根据实际情况调节药剂投量，投加不同浓度梯度的NaClO，分别为0.1、0.2、0.3mg/L，在各自投加浓度下运行周期为1d，时间为9：00-16：00，共计3d。

由上图所示，在进行不同浓度NaClO投加时，随着投加量逐步增加，余氯量也逐步升高;在达到0.2mg/L后，余氯量增加逐步减慢，并基本达到平稳。由于出厂水控制余Cl限值为0.3mg/L，可以得出，NaClO的最佳投加量为0.2mg/L。

5 安全要求及配套条件设施

5.1仪表设置和控制

加氯点采用流量控制，加药泵根据进水流量计测出的流量按比例投加。通过加药泵前、后的电动球阀可定期或在泵故障时自动切换备用泵。次氯酸钠储液池设超声液位计，随时监测药剂使用情况，并提示补药，加药泵的开/闭信号上传。

5.2加氯间的配套设施及安全保护

为保证整体运行效果及运行安全，需设置排空管及溢流管，排入加药间旁边沟渠，经自来水稀释后，由耐腐蚀泵提升排入厂区污水系统。次氯酸钠储液池池体需采用防腐措施，底板、池内壁和盖板均采用乙烯基环氧树脂涂层防腐。加氯间内设强制通风系统，冬季室温不低于5℃，每小时换气8～12次。并设置安全喷淋装置1套，设置防护服（含防毒面罩）多套，置于加氯间进口侧墙壁[6]。

6 结语

本次次氯酸钠消毒工艺改造，确定该厂氯酸钠溶液每日最大的投加量为4.5m3，最佳投加量为0.2mg/L。验证了该工艺在北方水厂的可推广性，安全性、运行稳定性得到了保障。该工艺在保证出水水质的前提下，运行灵活，可根据原水水质情况调整运行模式，安全无污染，有效降低能耗，为此类型水厂消毒系统的改造和运行提供了参考。从前景来看，根据气候条件、水厂规模以及原水水质实际情况，因水制宜，摸索出最适宜的消毒工艺。采用次氯酸钠溶液实现氯消毒，或协同紫外消毒工艺更是我国饮用水消毒的新思路，更值得广泛探索和实践。

参考文献

[1] 李亚峰，张子一.饮用水消毒技术现状及发展趋势[J].建筑与预算，2019（9）：62-69.

[2] 柳元辉，王春雷，黄炳峰.二氧化氯与次氯酸钠消毒对管网末梢水色度指标影响的实践经验探讨[J].水资源开发与管理，2021（11）：75-80.

[3] 陈轶妍，彭佳丽.次氯酸钠替代液氯消毒在水厂的应用与优化[J].净水技术，2020，39（7）：121-125.

[4] 陈宏源，赵奇特，张凯风.次氯酸钠用于饮用水消毒时副产物风险和控制[J].中国给水排水，2021，37（20）：34-40.

[5] 白玉华，张欣宇，刘百仓.次氯酸钠消毒系统在呼延水厂的应用设计[J].水处理技术，2021，47（8）：124-127.

[6]漆文光.自来水厂采用次氯酸钠替代液氯消毒效果研究[J].供水技术，2019，13（3）：43-47.