鐵路水質(zhì)消毒的歷史演變及優(yōu)化選擇

蔣春強(qiáng)

(上海鐵路局南京給水公司，江蘇 南京 210037)

1 歷史演變

1949年以前，除個(gè)別給水站外，鐵路給水不進(jìn)行消毒處理。中華人民共和國(guó)建國(guó)后，鐵路水質(zhì)主要經(jīng)歷了漂白粉、液氯、次氯酸鈉、二氧化氯四個(gè)消毒時(shí)段。但液氯消毒在鐵路使用很少。

1.1 漂白粉消毒時(shí)段

1949年以后，鐵路開(kāi)始對(duì)生活飲用水進(jìn)行消毒，絕大多數(shù)給水站采用漂白粉(或漂粉精)消毒劑，極少數(shù)樞紐給水站使用液氯消毒。北方地區(qū)的給水站，根據(jù)防疫部門(mén)的要求，使用漂白粉對(duì)水進(jìn)行季節(jié)性消毒，南方則實(shí)施全年消毒。漂白粉消毒需要提前4h配制成2.0%～5.0%漂白粉溶液，使用人工閥門(mén)控制溶液投加量，通過(guò)比色法測(cè)出水樣的含氯量。漂白粉消毒無(wú)需專(zhuān)用設(shè)備，便于就近取材，投入少，上馬快，鐵路消毒首先采用。北方的一些沿線小站，到1990年還采用這種辦法。但漂白粉消毒存在以下缺點(diǎn):裝卸、運(yùn)輸要求嚴(yán)格;不易儲(chǔ)存，容易變質(zhì);溶液配置過(guò)程繁瑣，所需時(shí)間長(zhǎng)，溶液的有效氯含量難于準(zhǔn)確掌握;熱和潮氣的作用會(huì)降低消毒效果;職工勞動(dòng)條件差;消毒的質(zhì)量難以保證。

1.2 液氯消毒時(shí)段

1960年以后，在一些購(gòu)買(mǎi)液氯方便的南方鐵路中心站區(qū)，為保證水質(zhì)消毒的質(zhì)量，采用液氯消毒工藝。消毒設(shè)備由氯瓶和加氯機(jī)組成，其運(yùn)行管理十分嚴(yán)格:必需正確擺放氯瓶的運(yùn)行位置，置于磅秤上運(yùn)行;氯瓶總閥需緩慢開(kāi)啟并檢驗(yàn)有無(wú)漏氯;鋼瓶的兩個(gè)總閥每15天調(diào)換使用;值班人員按規(guī)定的辦法和程序處理氯瓶漏氣。加氯機(jī)的連接必須無(wú)漏泄;開(kāi)機(jī)按要求先后開(kāi)啟各水、氣閥門(mén);通過(guò)流量計(jì)調(diào)控加氯量;根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果修正;按要求關(guān)閉各種閥門(mén)停止運(yùn)行。液氯消毒效果好，成本低，一般在鐵路大站區(qū)使用。由于液氯消毒安全隱患較多，危險(xiǎn)性大，液氯購(gòu)買(mǎi)及運(yùn)輸和儲(chǔ)存困難，鐵路水廠規(guī)模較小，1990年以后，使用液氯消毒的給水站越來(lái)越少。

1.3 次氯酸鈉消毒時(shí)段

1990年次氯酸鈉消毒工藝問(wèn)世，其設(shè)備由次氯酸鈉發(fā)生器、飽和鹽溶液池、稀釋鹽溶液調(diào)配池、衡位箱和貯液箱組成。用過(guò)量的食鹽制作飽和溶液，用比重計(jì)檢測(cè)溶液濃度，配制的電解食鹽溶液準(zhǔn)確可靠，通過(guò)調(diào)節(jié)冷卻水閥門(mén)調(diào)控電解食鹽溶液的溫度，使用浮子流量計(jì)準(zhǔn)確控制溶液流量，調(diào)控設(shè)備控制著發(fā)生器的工作電壓、電流，使產(chǎn)生消毒液按工藝要求向水中投加，多余的放入儲(chǔ)藏箱中。關(guān)機(jī)時(shí)，先關(guān)閉電解食鹽溶液控制閥門(mén)，后關(guān)閉設(shè)備電源，然后關(guān)閉冷卻水閥門(mén)。次氯酸鈉發(fā)生器以極易購(gòu)買(mǎi)又容易保存的食鹽和水作為加工制作消毒液的原料，其消毒工藝簡(jiǎn)單，消毒效果好，管理簡(jiǎn)便，設(shè)備價(jià)格適中，非常適用于中小型給水站的消毒，在鐵路上得到了廣泛的應(yīng)用，至今廣泛使用。次氯酸鈉發(fā)生器消毒一直應(yīng)用在鐵路中小站區(qū)。

1.4 二氧化氯消毒時(shí)段

二氧化氯消毒設(shè)備分為電化法(電解食鹽法)和化學(xué)法兩種。

1995年后，二氧化氯消毒技術(shù)以電化法二氧化氯消毒設(shè)備進(jìn)入鐵路消毒領(lǐng)域，其設(shè)備由二氧化氯發(fā)生器(物理法)、飽和鹽溶液池、稀釋鹽溶液調(diào)配池、衡位箱和貯液箱組成。所用原材料與次氯酸鈉發(fā)生器相同，設(shè)備的作用原理和運(yùn)行與次氯酸鈉發(fā)生器相似。由于二氧化氯的消毒能力強(qiáng)于次氯酸鈉，開(kāi)始在鐵路得到了一定范圍的使用。電化法二氧化氯工藝電解食鹽溶液，既生成二氧化氯，也生成次氯酸鈉。由于無(wú)法測(cè)定二氧化氯的產(chǎn)生數(shù)量，電化法二氧化氯消毒設(shè)備價(jià)格高于次氯酸鈉發(fā)生器，該設(shè)備在1999年后中止使用。

2000年以后，化學(xué)法制作二氧化氯液工藝趨于成熟，設(shè)備由二氧化氯發(fā)生器(化學(xué)法)、飽和鹽溶液池、稀釋鹽溶液調(diào)配池、酸罐等組成。以酸、鹽溶液為原料。只要按要求配制符合使用要求的酸、鹽溶液，通過(guò)計(jì)量泵定量投加到反應(yīng)室，將反應(yīng)室調(diào)整到適宜的溫度，按工藝要求將生成的二氧化氯液投入水中，就可達(dá)到可靠的消毒效果?；瘜W(xué)法制作二氧化氯消毒液，管理簡(jiǎn)便、易于控制、安全可靠、容易實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控，其消毒液殺菌能力強(qiáng)。雖然使用強(qiáng)酸運(yùn)輸、儲(chǔ)存管理要求嚴(yán)格，但其危險(xiǎn)性較液氯大大降低，在鐵路大站區(qū)得到廣泛使用。

2 鐵路水質(zhì)消毒工藝的優(yōu)化選擇

2.1 液氯消毒

液氯消毒效果好，運(yùn)行成本最低，且液氯購(gòu)買(mǎi)、運(yùn)輸方便，遠(yuǎn)離住宅區(qū)的鐵路大站區(qū)水廠可以?xún)?yōu)先采用。由于鐵路水廠規(guī)模較小，使用液氯消毒的給水站不會(huì)太多。

2.2 二氧化氯消毒

二氧化氯(ClO2)消毒效果好，運(yùn)行成本高于液氯消毒，但二氧化氯也具有較液氯消毒獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn):二氧化氯氣體溶解度是氯氣的5倍;其消毒作用受水的pH值影響極小;其使用溶液濃度在10 g/L以下(一般水廠所用二氧化氯很少超過(guò)4 g/L，加注量基本為0.1～5 mg/L)基本沒(méi)有爆炸危險(xiǎn);二氧化氯只需要和水15 s的接觸時(shí)間，而氯卻需要2 min以上的接觸時(shí)間;由于二氧化氯消毒液是現(xiàn)場(chǎng)制作，不受采購(gòu)和運(yùn)輸條件限制。故鐵路大、中型給水站應(yīng)優(yōu)先采用二氧化氯消毒。二氧化氯的現(xiàn)場(chǎng)制取，必須對(duì)藥劑準(zhǔn)確計(jì)量、準(zhǔn)確配比、準(zhǔn)確投加。否則，輕者會(huì)因?yàn)榕浔炔划?dāng)而引起二氧化氯產(chǎn)率降低，副產(chǎn)物比率增加，降低消毒效果;嚴(yán)重時(shí)，會(huì)出現(xiàn)單藥劑投加而完全失去消毒效果并污染水質(zhì)。因此，二氧化氯發(fā)生器的運(yùn)行應(yīng)采用自動(dòng)化控制。通?？煞譃楣に囎詣?dòng)化控制和設(shè)備運(yùn)行自動(dòng)化控制。這兩者通過(guò)一個(gè)控制系統(tǒng)來(lái)完成。其中工藝自動(dòng)化是指通過(guò)外部信號(hào)(如處理水流量、剩余二氧化氯濃度等)對(duì)投藥量進(jìn)行控制，以求達(dá)到最適的投加量。而設(shè)備運(yùn)行自動(dòng)化是指關(guān)于設(shè)備本身正常運(yùn)行的自動(dòng)化控制，包括兩種藥劑的自動(dòng)配比、故障自動(dòng)報(bào)警及事故自動(dòng)處理等［1］。采用氯酸鈉和鹽酸等為原料、負(fù)壓恒溫工藝的化學(xué)法二氧化氯發(fā)生器，其消毒效果能夠達(dá)到國(guó)家的生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，所需要的原料氯酸鈉和鹽酸采用槽、罐貯存后也可以減輕日常調(diào)整、配比的復(fù)雜程度，采用的隔膜計(jì)量泵也屬于成熟的工業(yè)產(chǎn)品，調(diào)節(jié)使用比較簡(jiǎn)單，唯一容易出現(xiàn)故障的就是反應(yīng)器恒溫加熱系統(tǒng)，通過(guò)優(yōu)化系統(tǒng)，采用水浴等工藝也可以大大降低故障的頻率，能夠滿足鐵路中小型水廠使用。日常管理中的要點(diǎn)是保持兩種藥液各自的濃度及按比例均勻投加(否則容易出現(xiàn)結(jié)晶，堵塞管道，影響效果)，監(jiān)督反應(yīng)器的溫度保持在設(shè)定的溫度值(自動(dòng)控制)，以及按規(guī)程開(kāi)停機(jī)(以保證反應(yīng)器始終處于負(fù)壓狀態(tài)為原則，保持水射器的壓力不低于要求值)，其他的管理和保養(yǎng)可以借鑒一般儀器的操作說(shuō)明。由于二氧化氯是強(qiáng)氧化劑，限于國(guó)內(nèi)設(shè)備的現(xiàn)狀，消毒間難免存在泄漏和氯氣的揮發(fā)，定期的巡視和調(diào)整是日常管理的一項(xiàng)重要工作。

2.3 次氯酸鈉消毒

次氯酸鈉消毒設(shè)備起步早，管理成熟，投資較少，適用于小型給水站。從目前減員增效的管理模式出發(fā)，必須采用無(wú)人值班的次氯酸鈉消毒設(shè)備和工藝，實(shí)現(xiàn)集中和遠(yuǎn)程監(jiān)控管理。

［1］ 王永儀，李金成.給水用二氧化氯發(fā)生器消毒的探討［J］.化工標(biāo)準(zhǔn)·計(jì)量·質(zhì)量，2002(2):34－37.