浅析河口水厂消毒中二氧化氯的应用

来源:http://www.shuizhifenxi.com/ 作者:余氯检测仪 时间:2019-07-24

  摘要:氯消毒是我国水处理中最重要的工艺环节,但是目前水环境变化以及检测技术的发展环境下,氯消毒已经不能满足人们对于水质的要求。本文详细阐述了二氧化氯消毒剂的消毒原理、消毒效果,提出二氧化氯消毒工艺在河口水厂中的应用实例。

  关键词:河口水厂;消毒工艺;二氧化氯

  河口水厂位于河口城区东部6公里外,占地面积39923m2,设计日供水能力10万m3。站内有两套工艺:两套工艺分别于1981年、1988年建成,两套工艺分别于2002年10月和2014年11月进行的工艺改造,改造后的东工艺采用微涡混合+小网格翻腾式絮凝反应+斜管沉淀池+V型滤池工艺技术;西工艺采用微涡混合+多通道折板反应+斜管沉淀池+翻板滤池工艺技术,改造后的工艺通过强化混凝、沉淀、过滤等技术措施使水厂出厂水水质明显提升,目前水厂实际供水7.5万m3/d。

  本文就河口水厂在消毒工艺、消毒方式、消毒设备等选择进行分析、对比和研究,并将二氧化氯消毒工艺应用在河口水厂,希望为同行提供参考。

  一、各种消毒剂在水体中的消毒分析

  据相关文献介绍,目前我国绝大多数水厂还是沿用传统的“混凝、沉淀、过滤、加氯消毒”的水处理工艺,加氯消毒一般采用液氯、次氯酸钠、漂白粉等。由于加氯消毒会生成多种副产物,包括三卤甲烷(THMs)等致癌物质。这使得传统的氯化消毒的地位产生了动摇。欧、美等发达国家已广泛使用二氧化氯(ClO2)、臭氧等处理饮用水。河口水厂由于存在资金、技术、人才、管理等方面原因,供水发展滞后,特别是供水消毒工艺水平有待提高。

  目前供水消毒剂主要有氯气、二氧化氯、漂白粉、臭氧等,由于各种消毒剂对水中细菌病毒的作用不同,消毒效果不一样。根据有关试验研究表明。在pH值为6~9时,各种消毒剂对大肠杆菌和病原体的消毒效率和氧化性由高到低为臭氧、二氧化氯、氯气、漂白粉;消毒持久性的高低顺序为二氧化氯、氯气、漂白粉、臭氧。

  由此可见,臭氧的杀菌效力是最高的,但臭氧本身极易分解,无持久消毒能力;二氧化氯具有相当强的杀菌能力,同时也具有相当好的持久性;氯气对细菌有很强的灭活能力,但对病毒的灭活能力相对较差;漂白粉无论从消毒能力,还是消毒持久性都不如二氧化氯。因此,从杀菌能力和持久性两方面综合来看,二氧化氯的消毒效果具有一定的优势。

  按照消毒剂的消毒副产物、毒性、使用方便性、安全性、成本等进行综合分析:氯气消毒适应性较广泛,其主要问题是产生三卤甲烷和有机卤代物等有害健康的消毒副产物,另外,在乡镇水厂中由于用量少、设备条件限制,局限了其使用范围。二氧化氯在杀菌能力及减少三卤甲烷等方面占优势,特别其小型、方便、简单、机动的特点,被普遍认为在乡镇水厂中有广泛的应用前景。臭氧消毒虽然具有强的消毒效果,但成本高,操作复杂,在乡镇水厂难以推广。漂白粉的消毒效果较差,工人劳动强度大,消毒稳定性差,已逐渐被淘汰。

  二、二氧化氯的制取工艺

  二氧化氯性质活泼,不易贮存和运输,因此都采用现场制备的方式。通常水厂使用的二氧化氯发生器都采用化学反应的原理进行制备,根据采用原料的不同,可分为氯酸钠工艺和亚氯酸钠工艺。以河口自来水厂为例,二氧化氯发生器采用化学法,运行时氯酸钠水溶液与盐酸在负压条件下,经供料系统定量输送到反应系统中,在一定的温度下经过负压曝气反应产生二氧化氯与氯气的混合气体,经吸收系统吸收后形成一定浓度的二氧化氯复合消毒液,然后输送至待处理水中。

  三、二氧化氯在河口水厂的应用

  1、设计思路

  在河口水厂的消毒工艺应用中,我们根据水厂的消毒工艺在投资、运行管理、生产成本、安全性、操作性等方面进行对比和分析认为:

  (1)液氯消毒工艺:设备投资较大(约40万元),需安装液氯泄漏回收装置,操作管理要求高,运输成本高,消毒成本较低(约0.01元/m3)。由于河口小型水厂的生产水量少,生产成本没有较大优势。

  (2)二氧化氯消毒工艺(盐酸与氯酸纳方法):设备投资较小(约10万元)无需安装气体泄漏回收装置,安装方便、操作简易、投加量稳定、运输方便等,消毒成本略高(约0.015元/m3),在乡镇水厂应用具有一定的优势。

  (3)臭氧消毒:设备投资较大,操作要求高,成本高,一般在中大型水厂及经济发达地区使用,在乡镇水厂推广的难度较大。通过以上分析,确定苍城新水厂采用二氧化氯消毒工艺。河口水厂设计日供水量为10万m3,使用二氧化氯消毒设计投加量通常为1~2mg/L(以有效氯计)。设计滤前滤后累积投加量为2.0mg/L(以有效氯计),水量波动系数取1.5,则氯耗量为:

  100000÷24×2.0×1.5=12.5kg/h

  根据上述氯耗量计算,设备选型时需预留部分余量,我们选用二氧化氯发生器1台,额定总有效氯产量3kg/h,完全可以满足供水的消毒需求。同时,结合企业属下的3家水厂的二氧化氯使用情况(故障率非常低),我们认为没有必要采取一用一备的设计,但为了安全,我们预留投加次氯酸钠溶液消毒的设备。

  2、二氧化氯投加系统工艺设计

  (1)预加氯

  预加氯投加点设在原水入口处,以预氧化灭藻为主要目的,一般投加量约0.3mg/L,利用二氧化氯的微絮凝作用,可提高后续混凝和沉淀的效果,同时利用二氧化氯的氧化功能,去除水中的藻类、氧化有机物及还原性金属离子(如Fe2+、Mn2+),并将氧化产物通过沉降、过滤工艺去除,有利于提高供水水质。

  (2)滤后投加

  滤后投加点设在清水池入水口,起到常规消毒杀菌的作用,一般投加量约1.0mg/L。滤池滤后水与二氧化氯消毒液充分混合,在清水池中保证接触时间30分钟左右即可达到良好的消毒效果,确保出厂水细菌学指标达到国家标准。

  3、设备安装条件   二氧化氯发生器安装于消毒设备间,面积约8平方米,设备间地面铺设耐腐蚀瓷砖并保证通风良好。同时设置负压自吸系统,利用射吸技术将二氧化氯消毒液输送到待处理水中。

  4、操作方法

  控制系统采用智能型数字式控制器,触摸式控制面板,全数字显示。可实现温度、计量、压力自动控制,最佳工作温度70℃,并具有故障报警功能。采用触点式动力水控制系统,可以达到动力水欠压报警并自动停机,安全可靠。操作人员只需定期添加原料,巡回检查无异常即可,设备可在正常出厂水压作动力的情况下自动运行。

  5、应用情况

  二氧化氯消毒工艺在苍城新水厂应用运行一年来,笔者认为使用效果较好,具有以下几方面优点。

  (1)设备投资较小,该工艺总投资约11万元,其中设备(加氯机)10万元,管道安装等配套1万元,比用液氯工艺节省约30万元;施工方便,购买设备直接安装后,经简单调试就可投入使用,1~2天就可以完成安装;

  (2)工艺操作简便,生产厂家为客户提供免费培训服务,员工经过简单培训可上岗操作;工艺安全性较高,该设备具有故障报警功能,可达到动力水欠压报警并自动停机,相比氯在购买、运输、使用过程中的危险性,二氧化氯采取现场生产、用量少等,比液氯安全性高;

  (3)系统运行平稳,可实现计量、温度、压力自动控制,操作人员只需定期添加原料就可以连续生产;投加量稳定,可在投加量范围(0.01mg/L~3.5mg/L)内稳定投加,出厂水消毒指标完全符合国家生活饮用水卫生标准,消毒成本为0.015~0.02元/m3;

  (4)减少了使用液氯需办理的公安局、安监局等相关危险品申请手续,节省了安装液氯泄漏回收装置等设备投入(约20多万元);

  结束语

  综上所述,目前,我国二氧化氯发生器在水厂中应用的自动化程度还较低,在我国水厂推广应用二氧化氯时,应重视设备本身自动化的程度,结合具体水源的特点选用合理的控制方式,才能取得最佳的处理效果和经济效益。

  参考文献

  [1]赵红,周俊波,赵振凤.臭氧与二氧化氯工艺杀菌除藻效果的试验研究[J].给水排水,2011(S1).

  [2]杜红梅,张克峰,李梅,等.不同水质水源消毒技术探析[J].山东建筑大学学报,2011(2).

  [3]赵辉,薛科社.饮用水消毒方式与消毒副产物分析[J].地下水,2011(4).

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