淡水氯化設(shè)備在船舶日用淡水保鮮中的應(yīng)用

余維木，楊衛(wèi)國，吳 敏

（1.上海海迅機(jī)電工程有限公司，上海 201111；2.海軍駐上海地區(qū)某軍事代表室，上海 200011）

淡水氯化設(shè)備在船舶日用淡水保鮮中的應(yīng)用

余維木1，楊衛(wèi)國2，吳 敏1

（1.上海海迅機(jī)電工程有限公司，上海 201111；2.海軍駐上海地區(qū)某軍事代表室，上海 200011）

本文闡述了漂白粉的消毒原理，通過淡水氯化設(shè)備的工藝流程、參數(shù)設(shè)定、組件設(shè)計(jì)和投加控制等方面，介紹了淡水氯化設(shè)備在船舶日用淡水保鮮中的應(yīng)用。

漂白粉；氯化；余氯；消毒；保鮮

0 引言

氯是歷史悠久的、使用最為廣泛的殺菌劑，可用于殺滅水中的病毒、細(xì)菌、藻類等各種微生物，眾多水廠使用氯氣作為消毒殺菌劑?；谙嗤臋C(jī)理，漂白粉作為便于使用、價(jià)格低廉、殺菌力強(qiáng)、消毒效果好的殺菌消毒劑在食品行業(yè)中廣泛使用，還常用于飲用水和果蔬的殺菌消毒，以及游泳池、浴室和家具等設(shè)施及物品的消毒等?，F(xiàn)今，淡水氯化消毒在船舶上也開始應(yīng)用，其在船舶壓載水處理系統(tǒng)中用于滅殺海水中各種生物，在船舶冷卻水處理系統(tǒng)中用于清洗管路、改善水質(zhì)，以及防止藻類等生物的滋生，在日用淡水和飲用水系統(tǒng)中用于水質(zhì)的消毒保鮮等。

1 消毒原理

干燥的氯與水通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生次氯酸化學(xué)反應(yīng)式如下：

Cl2+H2O <==> HCl+HClO

漂白粉溶解于水中后，反應(yīng)生成HClO。反應(yīng)方程式如下：

2Ca(ClO)2+2H2O <==> 2HClO+Ca(OH)2+CaCl2

氯氣和漂白粉消毒主要通過次氯酸HClO起作用，次氯酸具有殺菌和漂白能力[1]。次氯酸 HClO是很小的中性分子，只有它才能擴(kuò)散到帶負(fù)電的細(xì)菌表面，并通過細(xì)菌的細(xì)胞壁穿透到細(xì)菌內(nèi)部。當(dāng)次氯酸HClO分子到達(dá)細(xì)菌內(nèi)部時(shí)，能起氧化作用破壞細(xì)菌的酶系統(tǒng)而使細(xì)菌死亡。

漂白粉是氫氧化鈣、氯化鈣和次氯酸鈣的混合物，其主要成分是次氯酸鈣Ca(ClO)2，有效氯含量為60%至70%，為白色或灰白色粉末或顆粒?；谄追郾阌趦?chǔ)存和使用，本文介紹的淡水氯化設(shè)備是根據(jù)淡水艙儲(chǔ)水量和余氯濃度，對(duì)艙內(nèi)投加達(dá)到目標(biāo)余氯濃度所需消毒液的裝置。其通過循環(huán)管路向淡水艙內(nèi)投放定量消毒液，將儲(chǔ)存水余氯濃度維持在設(shè)定范圍內(nèi)，殺滅和抑制水中細(xì)菌、大腸桿菌等有害菌種，達(dá)到對(duì)淡水艙消毒和保鮮的作用[2]。

2 淡水氯化設(shè)備的工藝流程

淡水氯化設(shè)備的工藝流程請見圖1。

圖1 淡水氯化設(shè)備的工藝流程

3 淡水氯化設(shè)備參數(shù)設(shè)定

3.1 淡水艙余氯值的確定

根據(jù)GB5749-2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》，出廠水中余氯≥0.3mg/L，管網(wǎng)末梢水中余氯≥0.05mg/L[3]，故淡水艙中淡水的余氯應(yīng)為0.05mg/L至0.3mg/L?？紤]氯的揮發(fā)性，為保證保鮮時(shí)效，淡水艙中淡水的投加目標(biāo)余氯應(yīng)在 0.2mg/L至0.3mg/L，即假定淡水艙中淡水的余氯為最低值0.05mg/L，投加的余氯濃度增加值則為0.2mg/L±10%，即投加后的余氯濃度設(shè)定為0.25mg/L±10%。

3.2 漂白粉投加量的確定

根據(jù)對(duì)各船型淡水艙艙容量調(diào)研，中小型艦船淡水艙容積基本在150m3以下，故將一次配制可最大處理水量目標(biāo)值設(shè)為150m3，若遇到需處理大型艦船艙容積在150m3至500m3情況時(shí)，采用多次配制投加方式予以解決。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，取容藥桶有效容積為70L，對(duì)150m3的淡水投加0.2mg/L的余氯，則配制的消毒母液余氯濃度需為 430mg/L。在室溫分別為 31.1℃和28.7℃、水溫分別為29.4℃和28.3℃的情況下，分別進(jìn)行了投加漂白粉與濃度關(guān)系的四組試驗(yàn)。根據(jù)該八組試驗(yàn)數(shù)據(jù)，當(dāng)投加75g漂白粉時(shí)，配制的消毒母液余氯濃度在440mg/L至470mg/L之間。故確定漂白粉投加量為75g，此時(shí)配制的消毒母液余氯濃度設(shè)定為450mg/L。如此，投加75g漂白粉，配置成余氯濃度為450mg/L消毒母液，對(duì)150m3淡水（假設(shè)余氯濃度為0）進(jìn)行投加，則投加后的余氯濃度為0.21mg/L，符合要求。

3.3 配置消毒母液攪拌時(shí)間的設(shè)定

投加75g漂白粉，在有效容積為70L的情況下，在兩種室溫時(shí)，分別進(jìn)行攪拌試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，在攪拌15分鐘后溶液濃度趨于穩(wěn)定（見圖2）。

圖2 消毒液濃度與攪拌時(shí)間的關(guān)系圖

4 淡水氯化設(shè)備主要組件的設(shè)計(jì)

采用將各個(gè)部件集成在一個(gè)公用底座上的形式，框架結(jié)構(gòu)，便于設(shè)備運(yùn)輸、安裝和運(yùn)行維護(hù)。總體尺寸是 830mm×670mm×1760mm，重量是270kg。

4.1 溶藥桶

溶藥桶是配制消毒母液的容器，采用食品級(jí)不銹鋼制作，內(nèi)涂防腐層，有效容積為70L，配置高低液位報(bào)警裝置、玻璃管液位計(jì)等。

4.2 攪拌器

攪拌器主要由攪拌電機(jī)、減速器、攪拌軸和葉輪等組成。攪拌器運(yùn)行時(shí)使桶內(nèi)液體在攪拌時(shí)增加湍流現(xiàn)象，提高攪拌效率，加速漂粉精溶解。

4.3 機(jī)械隔膜計(jì)量泵

計(jì)量泵主要由電機(jī)、驅(qū)動(dòng)端和液力端組成。通過控制其運(yùn)行時(shí)間將溶藥桶內(nèi)消毒母液定量地注入到循環(huán)管路中。

流量：0L/h至85L/h；

壓力：7bar

4.4 背壓閥

背壓閥設(shè)置在計(jì)量泵投加管路中，防止循環(huán)管路中水倒灌入溶藥桶內(nèi)，和計(jì)量泵內(nèi)置單向閥組件起雙重保護(hù)作用。

4.5 在線余氯監(jiān)測儀

在循環(huán)泵加氯啟動(dòng)后，在線監(jiān)測該淡水艙內(nèi)淡水的余氯濃度，為投加消毒液劑量和計(jì)量泵投加運(yùn)行時(shí)間提供計(jì)算數(shù)據(jù)。主要技術(shù)參數(shù)如下：

進(jìn)水壓力：0.15bar至2bar；

測量范圍：0mg/L至5.0mg/L；

分辨率：0.01mg/L；

響應(yīng)時(shí)間：90%樣水進(jìn)入流通池后60s，自動(dòng)溫度補(bǔ)償。

4.6 手持余氯測試儀（見圖3）

測量范圍：0ppm至10.00ppm；

分辨率：0.01ppm；

電源：2節(jié)1.5V AAA7號(hào)電池。

圖3 手持余氯測試儀

4.7 控制箱

電控箱配置了PLC、觸摸屏和電器元件，控制設(shè)備的啟停和運(yùn)行，還具有對(duì)淡水駁運(yùn)泵和循環(huán)加氯泵進(jìn)行本地和遙控啟?？刂乒δ堋Ｓ|摸屏具有各工作狀況顯示、各淡水艙容積顯示、在線余氯監(jiān)測顯示、投加參數(shù)設(shè)置、溶藥桶液位和各類故障報(bào)警等功能。

5 淡水氯化設(shè)備投加的控制

配制余氯濃度450mg/L消毒母液70L（投加75g漂白粉），設(shè)定計(jì)量泵投加流量為80L/h、投加淡水艙的目標(biāo)余氯濃度為0.25mg/L，則裝置投加消毒母液量（L）及裝置運(yùn)行時(shí)間（min）為：

A=B×1000×（0.25-D）/450

C=A/（80/60）（min）

A為投加消毒母液量（L）；B為投加淡水艙的水量（m3，通過液位遙測裝置獲得數(shù)據(jù)）；C為計(jì)量泵投加運(yùn)行時(shí)間（min）；D為投加淡水艙淡水原始余氯濃度（mg/L，通過在線余氯監(jiān)測儀或手持余氯測試儀測得）。

淡水氯化設(shè)備的軟件控制和顯示畫面見圖4。

圖4 攪拌和加藥工作即時(shí)顯示畫面

6 結(jié)語

氯是一種高效的消毒滅菌劑，在日用淡水和飲用水系統(tǒng)中用于水質(zhì)的消毒保鮮是一種很好的方式，用淡水氯化設(shè)備保鮮技術(shù)已趨于成熟，具有較好的適用性和可操作性，將在船舶及海洋工程領(lǐng)域廣泛使用。

[1]陳志平.次氯酸消毒在水廠中應(yīng)用[J].城鎮(zhèn)供水,2009(4):37.

[2]張自強(qiáng)主編.工業(yè)水處理技術(shù)[M].衛(wèi)生部及國家標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì),2006.

[3]GB5749-2006,生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[S].2006.

Application of Chlorination Plant in Marine Fresh Water Preservation

Yu Wei-mu,Yang Wei-guo,Wu Min

(1.Shanghai Haicxun Mechanical and Electronic Engineering Co.,Ltd.,Shanghai 201111,China; 2.Naval Ship Design Research Military Generation Chamber in Shanghai Area,Shanghai 200011,China)

The article elaborates the disinfection principle of the bleaching powder.Through the craft process,parameter settlement,component design and adding control of the fresh water chlorination plant,the article introduces its application in marine fresh water preservation.

bleaching powder; chloride; residual chlorine; disinfection; fresh

U664.821

A

10.14141/j.31-1981.2015.06.015

余維木（1967-），男，高級(jí)工程師，研究方向：輪機(jī)。