二氧化氯消毒工艺在中小水厂中的应用

来源：https://www.shuizhifenxi.com/ 作者：余氯检测仪时间：2018-07-27

　　[关键词]二氧化氯;二氧化氯检测仪；消毒;中水;再生水

　　城市中水厂是现代化城市的重要基础设施之一，也是城市公用事业的重要组成部分。为了确保再生水的卫生安全，必须进行杀菌消毒，以满足再生水标准的要求。而二氧化氯消毒是目前最新的化学消毒方法，因其有着独特的优势，也越来越成为水处理领域中的首选。

　　1 中水厂消毒的工艺原理和配套设备

　　徐州经济开发区中水厂目前具备4.0万m3/d的供水能力。水源为荆马河污水处理厂出水，处理后的中水通过管道加压输送至用户，主要用途为工业循环冷却水的补充用水。厂内采用涡旋澄清池+纤维束滤池+二氧化氯消毒的工艺进行处理，前后加氯点分别在涡旋澄清池前和滤池之后(详见图1)。

　　该二氧化氯消毒工艺使用的原料盐酸和氯酸钠溶液按一定的比例经过供料系统投加到二氧化氯发生器中，在一定的温度下反应生成二氧化氯和氯气的混合气体，在控制系统中根据不同水质和水量调整产气量，经动力回用水管、水射器等负压投加到各加氯部位(见图2)，通过二氧化氯和氯气的协同消毒、氧化等作用达到消毒的目的。

　　二氧化氯消毒工艺核心设备为二氧化氯发生器，其反应室内化学反应机理为NaCLO3+2HCL=CLO2↑+1/2CL2↑+NaCL+H2O;配套设备有盐酸罐、化料器、氯酸钠罐和为满足安全运行需要而在一些部位使用的单向阀、安全阀和泄露报警装置等。

　　2 二氧化氯消毒工艺的投加量、消毒效果和运行成本

　　2.1 二氧化氯消毒气体的投加量控制

　　按照GB/T19923-2005标准、水利部SL368-2006行业标准和供水合同要求，管网末端水的游离余氯需保证≥0.05mg/L。根据该厂多次检测管网水游离余氯的实际值和对应的出水游离余氯值(见表1)，并参考一些资料[1]，总结得出在目前送水距离(DN800球墨铸铁管道约5km)的情况下出厂水保持在0.08mg/L以上时，管网末端游离余氯指标能够稳定地达到要求。

　　二氧化氯发生器是通过设置其产气量来调整投加量，进而改变消毒效果，而对于该中水厂目前正常的水质(介于污水处理厂一级A和一级B标准之间的出水)和温度情况，根据其两年多的二氧化氯发生器产气量数据(见表1)，每吨中水的混合气体平均投加量在2.1-2.5g之间，即设置的二氧化氯发生器产气量正常要保证在2.1-2.5kg/kt之间，并随着水质水量的变化和根据出水检测出的游离余氯而具体调整，才能达到上述标准和供水合同的要求(尤其在水量较小时，产气量则需设置在3kg/kt、甚至4kg/kt以上，才能保证出水和管网末端水的游离余氯达到要求)。

　　2.2 二氧化氯消毒的效果和影响因素

　　中水厂在稳定运行后，经过多次检测粪大肠菌和水中的游离余氯，总结得出中水游离余氯在≥0.05mg/L时，粪大肠杆菌均为未检出或接近于0。

　　另外，根据中水厂两年多的运行数据和参考一些资料[2]，可以看出影响二氧化氯消毒效果的因素很多，主要有：

　　(1)加氯量：相同水质的加氯量(投加的消毒气体量)增加时，余氯量也会增加，但如过量加氯，不仅增加成本，而且会加重水中氯的气味，反而影响水的使用。相反，如果加氯量少则达不到水质标准，影响水的安全使用。

　　(2)水中的有机物和还原性物质的含量：水中的一些有机物和还原性物质(如氨氮等)多，消耗消毒气体的量就越大，在相同加氯量时出水中的游离余氯含量就越低，因而为达到相同的消毒效果时所需的加氯量也将增加。

　　(3)pH：pH决定了氯系消毒剂的存在形态。低pH时，HOCI或NHCI的量较大，杀菌能力强。

　　(4)其它因素：接触时间短、温度较低、微生物的耐受特性强和数量过多、水中杂质和悬浮物等掩蔽菌体的物质含量高(如浊度较高的情况)、消毒剂与微生物的混合接触状况不佳，在相同消毒气体投加量的情况下，都会降低消毒的效果。

　　2.3 中水厂二氧化氯消毒工艺的药耗成本

　　根据2012年1月-2013年12月的二氧化氯消毒药耗情况统计表(详见表2和表3)，在目前正常水质和较大水量情况下，年均吨水消毒药剂平均费用在0.0125-0.0138元之间(盐酸按770元/m3、氯酸钠按5300元/t计算)。

　　3 二氧化氯消毒系统在使用中需要注意的事项

　　3.1 原料的采购、保存和使用

　　二氧化氯发生器对运行所用原料盐酸、氯酸钠的质量要求较高，采购的原料应符合相应国家标准的规定，否则会对设备造成损坏，从而无法保证消毒系统的稳定运行;同时，也要保证反应系统的安全防爆装置、消毒气体泄漏的报警装置、原料液输送的连动装置稳定可靠。另外，盐酸属于易制毒化学品，在购买、保存、使用都有严格地政府条例规定。

　　3.2 二氧化氯消毒系统所需动力回用水水压较高

　　中水厂二氧化氯消毒系统采用水射器负压原理即时加氯消毒，对回用水的要求是压差0.2～0.4MPa，加上构筑物涡旋澄清池对于前加氯点5米高程的考虑，回用水压应在保持0.25 MPa以上，即中水厂水压也应至少保持在0.25MPa以上。但对于目前用户来讲，水压达到0.20MPa以上就完全可以达到要求，因此该加氯系统所需供水水压较正常用户要求要高。

　　4 结论

　　(1)在两年多的时间里，二氧化氯消毒系统在该中水厂运行比较稳定，设备简单安全，特殊的余氯效应使中水消毒具有持续性，在送水距离为5km(DN800球墨铸铁管道)的情况下，出厂水游离余氯保持在0.08mg/L以上时，管网末端水的游离余氯能够稳定达到≥0.05mg/L的要求，完全满足了中水用户在工业循环冷却水方面关于消毒效果的要求。

　　(2)综合考虑影响二氧化氯消毒效果的多个因素，并根据两年多的运行数据，对介于污水处理厂一级A和一级B标准之间的出水水质、在徐州地区正常污水水温和设计正常水量的情况下，实际每吨中水的混合气体平均投加量在2.1-2.5g时，完全能够满足消毒效果的要求，年均吨水消毒药剂平均费用在0.0125-0.0138元之间，因此也说明了在中水回用项目中采用该二氧化氯消毒工艺是较为适合的。

　　参考文献

　　[1] 邝金勇，邓俊贤，罗晓敏，李利杰.长距离给水管网氯胺消毒的控制研究[J].供水技术.2013，7(4)：8-10.

　　[2] 王权，郑传林，邵红.给水处理中加氯量的影响因素.山东建筑工程学院学报.2000，15(1)：34-36.