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摘 要： 摘要：隨著我國經(jīng)濟在快速發(fā)展，社會在不斷進步，自來水廠在消毒工藝環(huán)節(jié)常見的方案有液氯消毒與次氯酸鈉消毒。自來水廠生產(chǎn)用液氯是黃綠色的液體，儲存于液化氯瓶中，常溫常壓下會氣化成濃度含量大于98%的高純氯氣，高濃度氯氣具有劇毒與很強的刺激性與腐蝕
摘要：隨著我國經(jīng)濟在快速發(fā)展，社會在不斷進步，自來水廠在消毒工藝環(huán)節(jié)常見的方案有液氯消毒與次氯酸鈉消毒。自來水廠生產(chǎn)用液氯是黃綠色的液體，儲存于液化氯瓶中，常溫常壓下會氣化成濃度含量大于98%的高純氯氣，高濃度氯氣具有劇毒與很強的刺激性與腐蝕性，對人體危害極大。次氯酸鈉能與水相互溶解，生產(chǎn)用10%次氯酸鈉水溶液是一種微黃色透明液體，具有似氯氣的氣味，但其對人體的危害遠低于氯氣。白曉慧、候寶芹、巢猛的研究表明次氯酸鈉在保證消毒效果的同時能有效降低消毒副產(chǎn)物的產(chǎn)生，是自來水廠液氯的替代品。
關鍵詞：次氯酸鈉;液氯;消毒;制水成本
引言
消毒可以有效殺滅水體中的病原微生物，是保障飲用水水質安全的重要措施。目前，常用的消毒劑包括液氯、次氯酸鈉、臭氧和二氧化氯。通過消毒效果、穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟性等各方面的比較可以得出，次氯酸鈉的消毒效果好，消毒作用持續(xù)穩(wěn)定，運行維護費用低，安全性能高且副產(chǎn)物少，是一種可靠的消毒劑。此外，次氯酸鈉發(fā)生器經(jīng)過多年的發(fā)展和改進，已成為一種完善的實用性設備，并有嚴格的國家標準。
1“次鈉”溶液的物理及化學性質
“次鈉”溶液為微黃色液體，是一種強堿弱酸鹽，有似氯氣的氣味，具有強腐蝕性、強氧化性、強刺激性等，屬于第八類危險化學品，無爆炸風險，接觸本品需采取適當?shù)姆雷o措施。“次鈉”溶液的化學性質不穩(wěn)定，在受光受熱條件下均易分解。“次鈉”在水解時產(chǎn)生的次氯酸也會發(fā)生分解，分解產(chǎn)生的鹽酸還會和次氯酸發(fā)生反應，生成氯氣。氯氣會與液體混合在一起進入消毒投加系統(tǒng)，當氣體積聚到一定量后會導致氣阻，造成投加系統(tǒng)不穩(wěn)定以及出廠水質參數(shù)受到影響。在15℃以下時，“次鈉”溶液相對比較穩(wěn)定，溫度稍高即發(fā)生分解。當溫度升高到70℃以上時，“次鈉”溶液分解強烈，甚至可能發(fā)生爆炸。自來水廠使用成品“次鈉”溶液中的有效氯質量分數(shù)一般大于等于10%，且游離堿、鐵、砷、重金屬等指標均應滿足技術要求。當“次鈉”溶液有效率為10%時，可保存5-7d，保存時間越長，它的有效率越低。當“次鈉”溶液有效率為3%~5%時，可保存10-15d，且其熱穩(wěn)定性也有所提高。
2分析內(nèi)容與方法介紹
2.1?分析內(nèi)容
對實際生產(chǎn)中的次氯酸鈉進行周期取樣分析測定其有效氯，分析有效氯在不同溫度條件下的衰減速度，繪制衰減曲線。選取該水廠生產(chǎn)中砂濾后水、炭濾后水混合水樣，梯度投加次氯酸鈉溶液，利用實驗攪拌器模擬自來水廠實際生產(chǎn)中主投加過程，對比分析水樣投加前后的余氯與pH值。結合生產(chǎn)實際，分析該水廠使用次氯酸鈉消毒出廠水水質情況，對比工藝改造前后的藥耗與電耗，分析其制水成本。
2.2檢測方法
根據(jù)《次氯酸鈉》(GB19106—2013)的要求測定次氯酸鈉溶液的有效氯含量。根據(jù)《生活飲用水標準檢測方法》(GB/T5750—2006)檢測如下指標:游離余氯，3，3，5，5-四甲基聯(lián)苯胺比色法;pH，標準緩沖溶液比色法(酚紅比色劑及溴百里酚藍);總大腸桿菌群，酶底物法;菌落總數(shù)，平板菌落計數(shù)法。
3結果與討論分析
3.1次氯酸鈉衰減性分析
在實際生產(chǎn)中次氯酸鈉有效氯發(fā)生了不同程度的衰減，相比于低溫，有效氯在高溫的情況下衰減速度更快，程度更大，說明高溫會促進衰減的進行。由于次氯酸鈉有效氯的含量能夠直接影響自來水廠的實際投加情況，在7天的衰減期內(nèi)，高溫最大衰減率7.9%，低溫度最大衰減率2.7%，相對于廠家配送的10%原始濃度，衰減程度并不大，屬于可控制范圍，該水廠采購次氯酸鈉頻率為一周1～2次，能夠合理降低有效氯衰減對實際生產(chǎn)的影響。
3.2防爆
項目采用電解法制備次氯酸鈉，反應過程中有氫氣產(chǎn)生。次氯酸鈉發(fā)生設備必須配備脫氫系統(tǒng)，并做密封和耐壓測試，確保滿足氫氣防爆要求。為保證室內(nèi)泄出的氫氣無危害排出，在發(fā)生器上部設置密封罩收集氫氣，經(jīng)過稀釋確保濃度低于爆炸下限后，通過高位專用通風管直接排至室外。由于氫氣的密度小于空氣，為防止泄露后在屋頂積聚，次氯酸鈉發(fā)生器所在房間嚴禁設置吊頂和無通氣孔的下翻梁。
3.3對pH值的調(diào)節(jié)
該水廠所取的水源水pH值常年較低，一般在6.8～7.0。水源水經(jīng)混凝、沉淀、過濾、臭氧活性炭深度處理、液氯消毒等工藝的處理后，pH值進一步降低，在6.5～6.7之間，呈弱酸性。為了避免對輸水管道和設備造成腐蝕，提高管網(wǎng)的穩(wěn)定性，一般在投加液氯后投加氫氧化鈉溶液，以提高出水pH值。該水廠在清水池進口端投加食品級氫氧化鈉溶液，以控制出廠水pH值處于7.0～7.3的內(nèi)控范圍。該水廠在完成次氯酸鈉消毒工藝代替液氯的改造工作后，氫氧化鈉溶液的使用量大幅下降。
3.4管道的選擇
由于“次鈉”原液的流速相對較慢，還有管道中水解反應生成的NaOH，由于NaOH密度較大，且有一定的粘稠度，流速較慢。因此很容易附著在管道表面，會在管道內(nèi)結晶或結垢，因為NaOH在低溫下容易形成過飽和導致晶體析出，所以在低溫環(huán)境下容易導致管道堵塞。因此在管道設計時會考慮大一號的管道口徑，這樣可以延緩結垢。同時項目在流量計后端增加水射器，這樣做有以下幾個優(yōu)點：①利用廠內(nèi)自用水，壓力保持0.5MPa，既可以稀釋原液濃度，也可以降低高溫下次鈉分解導致的風險，還可以降低管道因結晶堵塞的風險。②提高液體在管道內(nèi)的流速，減少次鈉到達投加點時間，還可以將液體中混雜的氣體及時帶走，不停留在管道內(nèi)形成氣阻。設計沖洗管路，當管道內(nèi)有結垢，可以通過廠內(nèi)自用水(壓力可調(diào)整)對管路進行沖刷。
3.5次氯酸鈉投加實驗分析
以燒杯實驗模擬生產(chǎn)中主加次氯酸鈉的過程，取砂、炭濾后水混合水樣模擬投加點處水樣，梯度投加次氯酸鈉，勻速攪拌30s，測定余氯與pH值，隨著次氯酸鈉投加量的增加，實驗水樣的余氯、pH均會增加，余氯增量為0.75～1.20mg/L，pH增量為約0.12～0.29，說明次氯酸鈉能夠有效地調(diào)節(jié)水體的余氯值，又因為次氯酸鈉在水解的過程中產(chǎn)生了OH-，能夠在保證消毒效果的同時調(diào)節(jié)水體pH值。雖然以次氯酸鈉為消毒劑能調(diào)節(jié)水體的pH值，但由于該水廠砂濾池、炭濾池出水pH值較低，統(tǒng)計其2017年砂濾后水pH均值為6.84，炭濾后水pH均值為6.73，考慮到生產(chǎn)中次氯酸鈉調(diào)節(jié)能力有限，不符合該水廠出廠水pH值7.0～7.3的內(nèi)控標準，為了防止供水管道的腐蝕，該水廠保留了原有的酸堿度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，但是相比較液氯消毒而言，能夠很大程度降低后續(xù)氫氧化鈉的投加量。
結語
10%次氯酸鈉溶液在實際使用中會發(fā)生衰減，衰減速度與溫度有關，高溫下衰減速度快，低溫下衰減速度慢，在實際生產(chǎn)中應協(xié)調(diào)好廠商的送貨量與送貨周期，將次氯酸鈉置于陰涼避光處，減緩其衰減速度。相比液氯消毒而言，次氯酸鈉在起消毒作用的同時具有調(diào)節(jié)水質pH的作用，但其調(diào)節(jié)能力有限，并不能夠取代該水廠的酸堿調(diào)節(jié)系統(tǒng)。使用次氯酸鈉消毒，出廠水水質指標與使用液氯消毒相近，氨氮、亞硝酸鹽氮、耗氧量、菌落總數(shù)指標均符合國家飲用水衛(wèi)生標準，但出廠水氯味更低，口感更好。——論文作者：邢彥彬
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