曹妃甸一體化水廠消毒系統(tǒng)改造分析與應(yīng)用

【摘要】本文通過分析曹妃甸凈水廠原二氧化氯消毒系統(tǒng)的不足，結(jié)合次氯酸鈉消毒工藝系統(tǒng)的改造和實際應(yīng)用，對其在水質(zhì)安全、運行、維護(hù)管理及節(jié)能降耗方面做出肯定，并分析了產(chǎn)生的各種效益。

【關(guān)鍵詞】二氧化氯；次氯酸鈉；消毒系統(tǒng)；改造

1、引言

水質(zhì)安全是供水企業(yè)的立身之本。為保障供水水質(zhì)安全，曹妃甸一體化凈水廠總結(jié)多年的運行情況，經(jīng)過一系列分析研究和實踐，不斷調(diào)整改進(jìn)凈水工藝，創(chuàng)造了良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

2、原二氧化氯消毒系統(tǒng)存在威脅水質(zhì)安全的因素：

（1）二氧化氯系統(tǒng)消毒系統(tǒng)存在如下問題：

1）、運行不穩(wěn)定導(dǎo)致水質(zhì)不穩(wěn)定：由于設(shè)備及強腐蝕等原因，鹽酸及氯酸鈉的配比調(diào)整后，系統(tǒng)的配比會無規(guī)律自動變化，導(dǎo)致消毒后出水不合格，嚴(yán)重威脅水質(zhì)安全。

2）、制備原料審批難且均屬于危化品、安全性低：首先審批手續(xù)繁瑣，每次使用均需提前一月向當(dāng)?shù)毓膊块T進(jìn)行審批。其次在原料儲存階段由于設(shè)備及鹽酸的強腐蝕原因，容易造成人員傷害，從而造成水廠間斷停運。

3）、維修量大，維修成本高：由于腐蝕等原因，設(shè)備頻繁損壞，隔膜計量泵每運行一年就需要重新更換，需要數(shù)萬元的成本投入。

通過對次氯酸鈉系統(tǒng)在國內(nèi)使用的充分了解和學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)，曹妃甸一體化水廠若改造為次鈉系統(tǒng)，現(xiàn)有二氧化氯系統(tǒng)大部分設(shè)備可以繼續(xù)使用，其刺激性、腐蝕性及對接觸人傷害性較鹽酸、液氯大大降低，政府部門不需審批，使跑辦程序大大簡化。因此，經(jīng)過綜合分析，曹妃甸一體化水廠決定選用次氯酸鈉系統(tǒng)代替原二氧化氯系統(tǒng)。

3、次鈉投加設(shè)備的選擇：

次鈉投加設(shè)備必須滿足以下幾個條件：

（1）滿足投加量需求：一體化水廠日設(shè)計能力10000m3，按照投加5mg/L計算，每日需50kg有效氯，按照市售次鈉濃度一般10%有效氯計算，最大每日投加500kg次鈉。每分鐘投加0.347kg。最大投加量在0.5L/min以內(nèi)即可滿足水廠投加要求。

（2）設(shè)備投加系統(tǒng)穩(wěn)定精密、計量準(zhǔn)確。

通過研究分析，曹妃甸一體化水廠次鈉投加設(shè)備選擇了蠕動泵。蠕動泵最大量程一般在10L/min以內(nèi)，可以滿足水廠投加要求，同時相較原二氧化氯系統(tǒng)，在結(jié)構(gòu)原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計、維護(hù)量小、減速裝置、 系統(tǒng)構(gòu)造、 低脈沖流量、 衛(wèi)生等各方面具備顯著的優(yōu)勢。

（3）、完善原工藝系統(tǒng)。次氯酸鈉投加消毒系統(tǒng)在清水池前增加余氯分析儀，使工藝更完善，加氯反映更迅速。

4、次氯酸鈉系統(tǒng)運行需注意的問題：

曹妃甸一體化水廠消毒系統(tǒng)于2014年5月改造完畢，隨后調(diào)試運行。至2014年11月30日，水廠共監(jiān)測、記錄加氯數(shù)據(jù)4680項，通過調(diào)試總結(jié)，發(fā)現(xiàn)在運行時需注意以下幾個指標(biāo)對水質(zhì)的影響：

（1）pH指標(biāo)：次氯酸在水中存在著解離平衡，水中次氯酸根和次氯酸的比例主要受pH控制，在pH較低時次氯酸比例較高。如果加入次氯酸鈉導(dǎo)致水體pH上升較大，那么必然會影響消毒效果。通過對2014年1-4月和6-9月份水廠出廠水月檢PH指標(biāo)對比，水體pH值并未發(fā)生大的變化，從側(cè)面證明消毒效果良好。

（2）余氯：水廠出廠水中余氯量為0.3mg/L時，對人體有害病毒基本不可能存活。由于余氯值與加氯量、次氯酸鈉藥效和當(dāng)時水質(zhì)有關(guān)，而參數(shù)實時變化，余氯值很難固定對應(yīng)一個加氯值。例如，新藥（進(jìn)廠5天以內(nèi)），假定進(jìn)水水質(zhì)不變的情況下，如果藥效超過20天，要保持0.4mg/L余氯值，有時需要加氯至2.5-3mg/L。在調(diào)試運行后水廠出廠水余氯值4個月的月檢列表發(fā)現(xiàn)，余氯全部合格。

（3）次氯酸鈉穩(wěn)定性： 一體化水廠剛開始每次訂購五噸，一般使用3周-1個月時間，隨后摸索出了規(guī)律：每次新進(jìn)次鈉在前3-5天，要保障相同的余氯值，加氯量需下調(diào)；5-20天有變化，但變化不大，需小幅上調(diào)加氯量； 20天以后，加氯量上調(diào)幅度加大。但能保障加氯效果。也就是說，次氯酸鈉水溶液的不穩(wěn)定性在水廠儲存及調(diào)整加氯量方面都要引起注意。

5、消毒系統(tǒng)改造后的效果：

（1）水質(zhì)指標(biāo)安全達(dá)標(biāo)：

1）消毒副產(chǎn)物：亞氯酸鹽和氯酸鹽為二氧化氯消毒副產(chǎn)物在改造前出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象；三氯甲烷為次氯酸鈉消毒副產(chǎn)物，改造后均達(dá)標(biāo)?？梢姼脑旌髲氐紫讼靖碑a(chǎn)物影響水質(zhì)安全的隱患。

2）硫酸鹽指標(biāo)：改造前投加的濃鹽酸中可能混入硫酸鹽雜質(zhì)，容易使水產(chǎn)生味道，對供水管道腐蝕且飲用易引起腹瀉。改造后硫酸鹽指標(biāo)下降了28%。

3）溶解性總固體項目：濃度高時使水產(chǎn)生苦咸味，損壞配水管道和設(shè)備等。改造后其指標(biāo)平均下降了14%。

（2）運行管理全面改善：

1）計量準(zhǔn)確：設(shè)備穩(wěn)定性好，通過系統(tǒng)蠕動泵前計量筒實際檢測，蠕動泵本身計量準(zhǔn)確。

2）運行車間無刺激性異味：密封良好無逸出。

3）運行車間基本無雜音，較以前極大改善。

4）進(jìn)出原料安全：以前在灌裝鹽酸的時候會有大量酸霧逸出，改為次鈉后，無劇毒酸霧逸出。保障了人身安全。

5）電氣、自控操作更方便，改造前調(diào)整加氯量不僅僅要調(diào)整Cd36參數(shù)值，更要拆解設(shè)備調(diào)整備壓閥，還要觀察液位降是否一致；改造后，調(diào)整加氯量只需調(diào)整一個數(shù)值，在顯示屏上操作后，后續(xù)加氯值，設(shè)備參數(shù)等都一起調(diào)整，方便快捷，一目了然。

（3）維修管理方便快捷：改造前1年內(nèi)，二氧化氯系統(tǒng)大的拆解維修超過了40次；改造后維修次數(shù)大幅減少，大大降低了設(shè)備維修頻率，降低了維修勞動強度。

（4）節(jié)能降耗效果顯著：

1）、從原料耗量分析：通過對鹽酸、次鈉原料單耗價格、噸水成本分析，僅僅在原料消耗方面，節(jié)約年投資21627元。

2）、從降低電耗方面分析：通過對改造前和改造后加氯間平均電耗對比，消毒系統(tǒng)改造后其耗電量降低比原來降低了89.7%，可節(jié)約用電6745度左右。按照電價1.1元/度計算，預(yù)計每年可節(jié)電7420元左右。

（5）年總費用大幅降低：按照2015年制水量2107895立方米計算，零件費用、電費、原料費用等年總成本費用在改造前為87206.5元，改造后則為43359.78元，直降43846.72元，可減少50%的成本費用。

6、總結(jié)

曹妃甸一體化水廠通過次氯酸鈉消毒系統(tǒng)改造，改善和保障了水廠出水水質(zhì)，同時使運行、維修成本降低，而且運行穩(wěn)定，減少了維修次數(shù)，降低了職工維修勞動強度，并為日后其他水廠次氯酸鈉消毒系統(tǒng)使用提供寶貴的經(jīng)驗借鑒和可靠的技術(shù)支持，值得推廣應(yīng)用。