次氯酸納消毒型自動消毒機在淮北城市供水中的應(yīng)用

■左錢發(fā) ■安徽省淮北市供水總公司，安徽 淮北 235000

1 城市供水消毒方式概述

目前，從城市供水水體消毒的種類來說，有氯氣、次氯酸鈉、漂白粉、二氧化氯、雙氧水、三氯異氰尿酸、臭氧等藥劑和方式，此外還有碘水、高價氧化水、紫外線消毒等一些方法。這些方法中，目前我國城市供水中應(yīng)用較多的是以氯氣、二氧化氯、漂白粉和次氯酸納為主。

氯氣在所有的消毒劑中最為經(jīng)濟，但在運輸、管儲方面存在不安全隱患；在投加上氣體同水體的溶解性較低，氯氣瓶氣壓不斷變化，存在投加計量不夠準(zhǔn)確的問題；加之，氯氣等氣體的極強擴散性對環(huán)境存在毒害作用，游離氯的高活性同許多有機物容易形成諸如三氯甲烷、四氯化碳、二惡因等一類致癌的氯代有機化合物，造成環(huán)境的第二次污染，故而液態(tài)氯氣的使用也日益減少。

我國由于經(jīng)濟條件所限，過去一段時間用氯氣消毒的較多，現(xiàn)在隨著經(jīng)濟條件的改善，使用氯氣消毒的也呈現(xiàn)減少趨勢。

二氧化氯的情況比氯氣略好。但也存在二次污染的風(fēng)險。

漂白粉主要用于大型地表水廠水處理較多，用于地下水單一式供水水處理較少。

次氯酸鈉液是一種非天然存在的強氧化劑。它的殺菌效力同氯氣相當(dāng)，屬于真正高效、廣譜、安全的強力滅菌、殺病毒藥劑。同其他消毒劑相比較，次氯酸鈉液清澈透明，互溶于水，徹底解決了像氯氣、二氧化氯、臭氧等氣體消毒劑所存在的難溶于水而不易做到準(zhǔn)確投加的技術(shù)困難，消除了液氯、二氧化氯、臭氧等藥劑時常具有的跑、泄、漏、毒等安全隱患，消毒中不產(chǎn)生有害健康和損害環(huán)境的副反應(yīng)物，也沒有漂白粉使用中帶來的許多沉淀物。

2 淮北城市供水消毒模式的選擇

2.1 淮北城市供水消毒劑的選擇

淮北城市供水主要依賴于地下水系，取水方式主要是分散式集群取水，沒有大型地表水處理設(shè)施和場地，水處理工藝主要集中在供水泵房所在范圍內(nèi)。采用漂白粉顯然不行。氯氣也已經(jīng)使用過，但容易造成二次污染，加上人工投放，投放量不好控制，容易造成投放量不足，導(dǎo)致消毒效果不好。投放量過多，容易導(dǎo)致產(chǎn)生嚴(yán)重的二次污染，危害人民群眾身體健康。而二氧化氯使用效果，也不理想，容易造成消毒口堵賽，嚴(yán)重還腐蝕管網(wǎng)。最終經(jīng)過必選，確定次氯酸納是公司最優(yōu)消毒藥劑。

2.2 次氯酸鈉消毒及氧化原理

次氯酸鈉的滅菌殺病毒原理大致有如下三種作用方式：

次氯酸鈉消毒最主要的方式是通過它的水解形成次氯酸，次氯酸再進一步分解形成新生態(tài)氧［O］，新生態(tài)氧的極強氧化性使菌體和病毒上的蛋白質(zhì)等物質(zhì)變性，從而致死病源微生物。

根據(jù)化學(xué)測定，PPM級濃度的次氯酸鈉在水里幾乎是完全水解成次氯酸，其效率高達(dá)99.99%。其過程可用化學(xué)方程式簡單表示如下：

次氯酸納在殺菌、殺病毒過程中，不僅可作用于細(xì)胞壁、病毒外殼，而且因次氯酸分子小，不帶電荷，還可滲透入菌(病毒)體內(nèi)，與菌(病毒)體蛋白、核酸、和酶等有機高分子發(fā)生氧化反應(yīng)，從而殺死病原微生物。

次氯酸產(chǎn)生出的氯離子還能顯著改變細(xì)菌和病毒體的滲透壓，使其細(xì)胞喪失活性而死亡。

次氯酸鈉還能夠分解蔬菜、水果等農(nóng)副產(chǎn)品上所殘存的微量農(nóng)藥。絕大多數(shù)農(nóng)藥都是由有機物組成的，次氯酸鈉所釋放出來的新態(tài)氧能氧化分解掉這些物質(zhì)。

由于次氯酸鈉消毒液中不像氯氣、二氧化氯等消毒劑在水中產(chǎn)生游離氯，所以一般難以形成因存在游離氯而生成不利于人體健康的致癌物質(zhì)；也不像臭氧那樣只要空氣中存在很微弱的量(0.001mg/m3)便會對生命造成損傷和毒害；而且，還不會像氯氣同水反應(yīng)會最后形成鹽酸那樣，對金屬管道造成嚴(yán)重腐蝕。

2.3 自動消毒系統(tǒng)的選擇

當(dāng)前淮北城市供水方式是分散式、集群式的，即：取水泵取水——供水泵房出水口——供水管網(wǎng)——用水戶家。而消毒方式是人工投放消毒液。這種人工投放方式存在諸多弊病和安全隱患，比如說人工投放容易受到個人情緒、操作技術(shù)等外在因素干擾，導(dǎo)致消毒計量不夠或過高等現(xiàn)象發(fā)生。因此急迫需要設(shè)計一套無須人工投放，又能準(zhǔn)確計量投放的自動化消毒機。而當(dāng)前又沒有現(xiàn)存的自動消毒設(shè)施，市面上的次氯酸納發(fā)生器又不適用于淮北城市供水。鑒于以上所述，必須借鑒次氯酸納發(fā)生器的優(yōu)點，進行自主設(shè)計研發(fā)，適應(yīng)次氯酸納性質(zhì)的消毒機。本公司在多名技術(shù)人員的參與下，自行研制出自動消毒機，既適應(yīng)次氯酸納消毒劑的要求，又能實現(xiàn)信息化，減少人工投放存在的安全隱患，保證按時按足按量對自來水進行消毒，讓百性喝上干凈水、放心水、健康水。

3 自動消毒機的結(jié)構(gòu)、原理及其操作

公司自行研究設(shè)計了滿足次氯酸鈉消毒方式的自動消毒機。次氯酸鈉溶液直接外購，自動消毒機原材料直接外購，然后按照公司自行設(shè)計的圖紙進行安裝使用。具體如下。

3.1 工作原理

淮北市供水中公司供水采用深井泵分片區(qū)供水方式，地下水在進入管網(wǎng)時進行加氯(次氯酸鈉溶液)消毒，自動消毒機是一套能根據(jù)泵的出水流量、次氯酸鈉溶液濃度以及余氯濃度進行自動調(diào)節(jié)加液速度的裝置。此系統(tǒng)工作時，主控電腦首先根據(jù)供水水泵的出水流量和藥液濃度計算出基本的加液速度，延時一段時間后通過檢測到的余氯含量值對加液速度進行微量調(diào)整(由于余氯測量滯后及其它多種原因，調(diào)整量定為正負(fù)5%)，加液速度信號直接控制計量泵的動作頻率，以此來達(dá)到自動控制消毒液加入速度的目的。

3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

自動消毒機由自控裝置(觸摸屏嵌入式工控機、可編程控制器、電器電路)、計量泵系統(tǒng)和儲藥液桶等幾大部分組成。其中核心部分——自控裝置，是由觸摸屏嵌入式工控機、可編程控制器、電器電路組成。并且，其外部設(shè)有流量檢測，液位檢測及余氯檢測傳感器。

計量泵系統(tǒng)設(shè)備采用普羅名特電子控制、電磁驅(qū)動隔膜式精密計量泵，這種計量泵在自由運行狀態(tài)下，泵的計量既可以通過調(diào)節(jié)計量泵的沖程長度，也可以通過調(diào)節(jié)計量泵的沖程頻率來達(dá)到要求的輸出量。整套設(shè)備高級防腐、強抗老化、經(jīng)久耐用。

系統(tǒng)具有人工手動控制和工業(yè)計算機控制兩種方式可選。工業(yè)計算機控制設(shè)備具備高度自動化功能，觸摸屏設(shè)置，完全將設(shè)備運行中的調(diào)節(jié)過程納入電腦自動化控制。設(shè)備具有自檢自測功能，全自動加藥，24小時無故障運行，還可實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，達(dá)到高度自控水平。

經(jīng)過對設(shè)備進行多次技術(shù)改造升級，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加合理、緊湊，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到預(yù)期的要求。

3.3 基本操作過程

次氯酸鈉加氯成套設(shè)備

工作時，首先接通電源，將儲藥液桶中加滿10%濃度的次氯酸鈉溶液，將吸液管、排氣管、液位傳感器緩緩放入儲鹽液箱內(nèi)并到底部；然后，設(shè)定相應(yīng)的水泵出口流量及藥液濃度參數(shù)，打開排氣閥，手動啟動計量泵高速運行；觀察吸液管中的氣泡逐漸上升直到完全消失，停止計量泵，再將運行模式轉(zhuǎn)換到自動方式既可，這樣當(dāng)水泵開始往管網(wǎng)內(nèi)打水時，加氯機會自動以相應(yīng)的加速度加藥液，從而自動完成消毒過程。

這種方法經(jīng)過一年多的試運行，系統(tǒng)功能達(dá)到了預(yù)期的效果。但也存在一些問題，有待于進一步改進。

［1］范瑾初，金兆豐.水質(zhì)工程.北京.中國建筑工業(yè)出版社，2009.

［2］李永存，李偉，吳建華.飲用水健康與飲用水處理技術(shù)問答.北京.中國石化出版社出版，2004.