次氯酸鈉藥劑在不同水廠的應(yīng)用

趙劍文

（白龍港污水處理廠，上海 201201）

1 引言

水務(wù)行業(yè)常用的消毒藥劑有液氯、臭氧和次氯酸鈉等。液氯雖然是一種高效率的消毒劑，但儲存運(yùn)輸風(fēng)險大，液氯系統(tǒng)經(jīng)常需要設(shè)置泄漏報警回收系統(tǒng)和漏氯搶險設(shè)備，日常運(yùn)行中維護(hù)成本高，且易造成安全事故。臭氧氧化能力雖然很強(qiáng)，但性能不穩(wěn)定，且不易儲存，只能就地生產(chǎn)，應(yīng)用很有限，只適用于小型污水處理廠。而次氯酸鈉藥劑在現(xiàn)場投加方便，計量準(zhǔn)確，操作簡單，很多水廠在后來的升級改造中都用次氯酸鈉來替代液氯等藥劑［1］。有文獻(xiàn)分析，江東水廠采用次氯酸鈉后，出水余氯的穩(wěn)定性更好，消毒副產(chǎn)物含量更低，并有一定的助凝效果，可降低石灰的投加量［2］。

次氯酸鈉藥劑是一種強(qiáng)堿性液體，具有氧化性，能與還原性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。其親水性好，能與水以任意比例互溶，在水中分解成氯離子。氯離子能使病毒和病菌的細(xì)胞喪失活性，故次氯酸鈉被用作一種廣譜的、安全的消毒劑，廣泛應(yīng)用于原水廠、自來水廠、供水管網(wǎng)和污水廠。大量的文獻(xiàn)資料已證明了次氯酸鈉作為消毒藥劑的優(yōu)越性［3-5］。2020 年年初新冠肺炎疫情發(fā)生后，各地水廠更是嚴(yán)格把控次氯酸鈉的投加量，做到有效地殺滅病菌和病毒，保障環(huán)境和人身的安全。

本文詳細(xì)分析了白龍港污水處理廠次氯酸鈉藥劑的使用情況，綜述了近6 年來次氯酸鈉在水務(wù)行業(yè)的應(yīng)用情況，以期能夠為其他水廠的生產(chǎn)運(yùn)行提供一定的經(jīng)驗借鑒。

2 次氯酸鈉的應(yīng)用

2.1 次氯酸鈉在原水廠的應(yīng)用

次氯酸鈉應(yīng)用于原水廠主要是為了消滅水中的微生物，防止在長距離運(yùn)輸過程中產(chǎn)生大量的微生物和有毒物質(zhì)，破壞原水的水質(zhì)。

青草沙系統(tǒng)為上海市多區(qū)域提供優(yōu)質(zhì)的長江水源，青草沙養(yǎng)護(hù)站內(nèi)有一座陸域井，用于給管道投加次氯酸鈉消毒殺菌，在使用過程中發(fā)現(xiàn)加藥后管道很容易結(jié)垢。薛俊杰詳細(xì)分析了結(jié)垢原因、結(jié)垢成分和解決辦法，根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗提出一定要采用計量泵代替壓力水將次氯酸鈉加到投加系統(tǒng)中，或用軟化水對次氯酸鈉進(jìn)行稀釋。同時針對投加設(shè)備的管道熱熔連接段交界處易腐蝕的現(xiàn)象，采用了更耐腐蝕的PVC-C 管材，這種管材不用進(jìn)行熱熔連接，連接處自然不易產(chǎn)生腐蝕［6］。

超濾也常用于原水的凈化，可截留水中膠體大小的顆粒，即體積小于膜孔的物質(zhì)，利用膜兩側(cè)的壓差作為驅(qū)動力。超濾在使用一段時間后，微生物易在膜表面形成一層黏泥，堵塞膜的孔隙，需采用反沖洗程序。反沖洗程序中常加入氫氧化鈉、次氯酸鈉、鹽酸，以達(dá)到堿洗、殺菌、酸洗的目的。實踐證明次氯酸鈉殺菌應(yīng)單獨清洗，可延長反應(yīng)時間，提高清洗效果［7］。南方某原水廠用PLC 來控制次氯酸鈉投加系統(tǒng)，監(jiān)控投加量和液位變化，當(dāng)余氯不在設(shè)置范圍內(nèi)就報警，上位機(jī)調(diào)整加藥量，保證出水余氯符合標(biāo)準(zhǔn)。次氯酸鈉具有易揮發(fā)的特性，該水廠發(fā)現(xiàn)在管道內(nèi)殘留的不少藥劑濃度較低，實踐后提出在停用一段時間后需應(yīng)急啟動，投加初期采用最大投加量，至管道中所有次氯酸鈉全更換后改為正常投加［8］。

2.2 次氯酸鈉在自來水廠的應(yīng)用

《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749—2006）提出生活飲用水中不得含有病原微生物，應(yīng)進(jìn)行消毒處理。次氯酸鈉是自來水廠的主要消毒劑，用來去除總大腸菌群數(shù)和其他病原微生物等。飲用水一直是社會關(guān)注的熱點，直接關(guān)系到居民的用水安全和生命安全，消毒環(huán)節(jié)不容出現(xiàn)任何閃失。

次氯酸鈉具有腐蝕性，存貯容器必須采用防腐材料。楊樹浦水廠摒棄常規(guī)的PE 儲罐，在混凝土池內(nèi)敷設(shè)PVC 板材防腐，但施工方式和施工質(zhì)量很難控制。該水廠將墻面用灰餅條分割成小區(qū)域，待灰餅條強(qiáng)度產(chǎn)生后，安裝PVC 板材，利用灰餅條的平整度來保證板材和混凝土結(jié)構(gòu)間的連接緊密，同時也能降低單位面積液體對板材的擠壓［9］。

次氯酸鈉系統(tǒng)的自動化要求較高。為了提高次氯酸鈉投加系統(tǒng)的可控制性，近年來PLC 逐漸被應(yīng)用于次氯酸鈉藥劑的投加系統(tǒng)中。PLC 能夠?qū)崿F(xiàn)藥劑的閉環(huán)控制投加，只需在上位機(jī)設(shè)置參數(shù)和參數(shù)范圍，就能自動完成藥劑的可控投加。不少文獻(xiàn)詳細(xì)闡述了PLC 的設(shè)計及應(yīng)用，對其他廠具有一定的借鑒作用［10-12］。

很多文獻(xiàn)指出管道內(nèi)氣體對流量計影響較大。為了排除氣體對流量計計量的影響，很多水廠在運(yùn)行過程中會增加管路排氣設(shè)計；在流量計后端增加水射器來帶走混雜氣體，提高藥劑流速，也能起到?jīng)_刷結(jié)垢和防止管道內(nèi)液體結(jié)晶的作用［10］，也可用鹽酸對管道進(jìn)行沖洗以解決結(jié)垢問題［13］。為了防止加藥間與藥劑投加點距離太遠(yuǎn)導(dǎo)致流量不準(zhǔn)確，可在投加點附近增加背壓閥保證流速穩(wěn)定。次氯酸鈉投加點應(yīng)置于管道中心位置［13-14］。為防止密封件腐蝕，可采用乙丙橡膠作為材料［13］。

次氯酸鈉有較強(qiáng)的揮發(fā)性，為了有效降低次氯酸鈉因揮發(fā)導(dǎo)致濃度衰減的問題，姜建偉提出藥劑儲存間和投加間應(yīng)采取避光降溫措施，可加裝空調(diào)，或采用水循環(huán)降溫［15］。

2.3 次氯酸鈉在供水管網(wǎng)中的應(yīng)用

對于長距離供水，需在供水管網(wǎng)中途采取補(bǔ)氯措施。中途泵站根據(jù)進(jìn)泵站流量投加次氯酸鈉藥劑，再根據(jù)出泵站余氯信號進(jìn)行反饋修訂，確保飲水安全。投加點通常設(shè)置在進(jìn)泵站管線到蓄水池之間［16］。

某水廠升級改造后采用紫外/次氯酸鈉聯(lián)合消毒工藝來替代液氯，并分析了消毒方式對水質(zhì)的影響，對供水管網(wǎng)水質(zhì)進(jìn)行評估。試驗數(shù)據(jù)顯示，消毒后三鹵甲烷氯化副產(chǎn)物含量些許升高，游離氯濃度也些許升高，但仍能滿足供水管網(wǎng)要求，總有機(jī)碳和微生物含量下降，實踐證明了此種聯(lián)合消毒工藝的可靠性和實用性［17］。

2.4 次氯酸鈉在污水處理廠的應(yīng)用

國家“水十條”規(guī)定敏感區(qū)域（重點湖泊、重點水庫、近岸海域匯水區(qū)域）城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施應(yīng)于2017 年年底前全面達(dá)到一級A 排放標(biāo)準(zhǔn)。其中，糞大腸菌群數(shù)需控制在低于1 000 個/L，傳統(tǒng)的紫外消毒工藝已無法滿足。紫外線殺菌存在嚴(yán)重的光復(fù)活現(xiàn)象，基本無法滿足出水糞大腸菌群數(shù)一級A 的標(biāo)準(zhǔn)。近幾年來次氯酸鈉消毒工藝逐漸在污水廠應(yīng)用。由于次氯酸鈉具有氧化性，對出水中其他指標(biāo)也有一定的去除效果，隨著其投加量增加出水中色度會降低，氨氮總氮指標(biāo)也有稍許降低［18］。

白龍港污水處理廠于2020 年1 月1 日開始實行一級A 標(biāo)準(zhǔn)，出水消毒工藝采用紫外消毒/次氯酸鈉輔助消毒的工藝。在多年的紫外線消毒運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，紫外線燈管需定期更換，使用一段時間后，殺菌效率會降低，甚至無法穩(wěn)定保證糞大腸菌群數(shù)達(dá)到二級指標(biāo)，必要時必須采用次氯酸鈉輔助消毒工藝。一級A 提標(biāo)工程中所有地塊均采用次氯酸鈉輔助消毒工藝。白龍港污水處理廠在出水進(jìn)入紫外消毒池前投加次氯酸鈉，藥劑投加量控制在2 mg/L。多年運(yùn)行經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，次氯酸鈉系統(tǒng)在使用過程中存在很多問題。如次氯酸鈉藥劑投加系統(tǒng)一般使用約2 周就發(fā)生管路阻塞現(xiàn)象，2 個月就發(fā)生隔膜泵損壞，工作無壓力，導(dǎo)致次氯酸鈉滲漏至驅(qū)動箱，嚴(yán)重腐蝕箱體及驅(qū)動部件。此外，管路震動極大，管路接口處易脫膠、斷裂，流量計卡死，導(dǎo)致無法調(diào)節(jié)出藥量等。為保證次氯酸鈉藥劑的有效投加，對藥劑投加系統(tǒng)進(jìn)行了改造。

針對次氯酸鈉管路堵塞現(xiàn)象，現(xiàn)場增加了反沖洗系統(tǒng)，在泵的入口加裝反沖洗壓力水，定期對管路進(jìn)行沖洗，同時在進(jìn)口管路上安裝排氣旁路，有效改善次氯酸鈉溶液的氣化過程，改造后可有效減緩管路結(jié)晶和氣化現(xiàn)象；針對藥劑計量不準(zhǔn)確問題，現(xiàn)場用電子流量計取代原先的浮動流量開關(guān)；針對隔膜泵問題，根據(jù)系統(tǒng)實際壓力情況，放大出口管路至DN40，保證計量泵在安全工作壓力范圍內(nèi)；針對管道震動問題，選配合適的脈動阻尼器，并準(zhǔn)確調(diào)整充氣壓力，改造后可有效減緩管道震動。通過上述一系列改造后，次氯酸鈉投加系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，出水糞大腸菌群數(shù)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

次氯酸鈉屬于?；罚谑褂眠^程中安全至關(guān)重要。為保證次氯酸鈉用藥安全，徐州某污水處理廠在出水渠中增加一浮球開關(guān)，當(dāng)因故停產(chǎn)時，電磁閥斷開，切斷藥劑進(jìn)入出水渠，電磁閥加旁通球閥備用。浮球開關(guān)和計量泵聯(lián)鎖，停產(chǎn)時自動停泵［19］。

次氯酸鈉有很強(qiáng)的殺菌作用，還可應(yīng)用于污水利用方面。中國石化廣東分公司為降低水耗，采用回用污水，但回用水電導(dǎo)率高、總堿度高，含有營養(yǎng)成分，如COD，NH3-N 等。為節(jié)約水資源，增加回用污水的可利用性，煉油一號循環(huán)水場在使用殺菌劑TCCA 的基礎(chǔ)上連續(xù)投加10%次氯酸鈉溶液［20］，結(jié)果證明，異養(yǎng)菌、游離氯、腐蝕速率等指標(biāo)可控，水質(zhì)指標(biāo)合格率提高。

3 結(jié)語

與其他藥劑相比，次氯酸鈉作為消毒藥劑體現(xiàn)出了較大的優(yōu)越性。次氯酸鈉藥劑能夠有效殺滅糞大腸菌群等病菌，對于保證出水水質(zhì)的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)具有重要的意義。

次氯酸鈉藥劑因本身的腐蝕性、強(qiáng)堿性等化學(xué)性質(zhì)，對于儲罐、投加系統(tǒng)有著嚴(yán)格的要求，本文總結(jié)了次氯酸鈉藥劑近幾年實際應(yīng)用中產(chǎn)生的主要問題，并對具體應(yīng)對措施和改造方案進(jìn)行了分析，各水廠在應(yīng)用中可根據(jù)實際情況進(jìn)行相關(guān)改造。