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次氯酸钠药剂在不同水厂的应用

来源:环境保护与循环经济 作者: 发布时间:2021-04-27 14:29:20 浏览次数: 【字体:

1 引言

水务行业常用的消毒药剂有液氯、臭氧和次氯酸钠等。液氯虽然是一种高效率的消毒剂,但储存运输风险大,液氯系统经常需要设置泄漏报警回收系统和漏氯抢险设备,日常运行中维护成本高,且易造成安全事故。臭氧氧化能力虽然很强,但性能不稳定,且不易储存,只能就地生产,应用很有限,只适用于小型污水处理厂。而次氯酸钠药剂在现场投加方便,计量准确,操作简单,很多水厂在后来的升级改造中都用次氯酸钠来替代液氯等药剂[1]。有文献分析,江东水厂采用次氯酸钠后,出水余氯的稳定性更好,消毒副产物含量更低,并有一定的助凝效果,可降低石灰的投加量[2]。

次氯酸钠药剂是一种强碱性液体,具有氧化性,能与还原性物质发生化学反应。其亲水性好,能与水以任意比例互溶,在水中分解成氯离子。氯离子能使病毒和病菌的细胞丧失活性,故次氯酸钠被用作一种广谱的、安全的消毒剂,广泛应用于原水厂、自来水厂、供水管网和污水厂。大量的文献资料已证明了次氯酸钠作为消毒药剂的优越性[3-5]。2020年年初新冠肺炎疫情发生后,各地水厂更是严格把控次氯酸钠的投加量,做到有效地杀灭病菌和病毒,保障环境和人身的安全。

本文详细分析了白龙港污水处理厂次氯酸钠药剂的使用情况,综述了近6年来次氯酸钠在水务行业的应用情况,以期能够为其他水厂的生产运行提供一定的经验借鉴。

2 次氯酸钠的应用

2.1 次氯酸钠在原水厂的应用

次氯酸钠应用于原水厂主要是为了消灭水中的微生物,防止在长距离运输过程中产生大量的微生物和有毒物质,破坏原水的水质。

青草沙系统为上海市多区域提供优质的长江水源,青草沙养护站内有一座陆域井,用于给管道投加次氯酸钠消毒杀菌,在使用过程中发现加药后管道很容易结垢。薛俊杰详细分析了结垢原因、结垢成分和解决办法,根据运行经验提出一定要采用计量泵代替压力水将次氯酸钠加到投加系统中,或用软化水对次氯酸钠进行稀释。同时针对投加设备的管道热熔连接段交界处易腐蚀的现象,采用了更耐腐蚀的PVC-C管材,这种管材不用进行热熔连接,连接处自然不易产生腐蚀[6]。

超滤也常用于原水的净化,可截留水中胶体大小的颗粒,即体积小于膜孔的物质,利用膜两侧的压差作为驱动力。超滤在使用一段时间后,微生物易在膜表面形成一层黏泥,堵塞膜的孔隙,需采用反冲洗程序。反冲洗程序中常加入氢氧化钠、次氯酸钠、盐酸,以达到碱洗、杀菌、酸洗的目的。实践证明次氯酸钠杀菌应单独清洗,可延长反应时间,提高清洗效果[7]。南方某原水厂用PLC来控制次氯酸钠投加系统,监控投加量和液位变化,当余氯不在设置范围内就报警,上位机调整加药量,保证出水余氯符合标准。次氯酸钠具有易挥发的特性,该水厂发现在管道内残留的不少药剂浓度较低,实践后提出在停用一段时间后需应急启动,投加初期采用最大投加量,至管道中所有次氯酸钠全更换后改为正常投加[8]。

2.2 次氯酸钠在自来水厂的应用

《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)提出生活饮用水中不得含有病原微生物,应进行消毒处理。次氯酸钠是自来水厂的主要消毒剂,用来去除总大肠菌群数和其他病原微生物等。饮用水一直是社会关注的热点,直接关系到居民的用水安全和生命安全,消毒环节不容出现任何闪失。

次氯酸钠具有腐蚀性,存贮容器必须采用防腐材料。杨树浦水厂摒弃常规的PE储罐,在混凝土池内敷设PVC板材防腐,但施工方式和施工质量很难控制。该水厂将墙面用灰饼条分割成小区域,待灰饼条强度产生后,安装PVC板材,利用灰饼条的平整度来保证板材和混凝土结构间的连接紧密,同时也能降低单位面积液体对板材的挤压[9]。

次氯酸钠系统的自动化要求较高。为了提高次氯酸钠投加系统的可控制性,近年来PLC逐渐被应用于次氯酸钠药剂的投加系统中。PLC能够实现药剂的闭环控制投加,只需在上位机设置参数和参数范围,就能自动完成药剂的可控投加。不少文献详细阐述了PLC的设计及应用,对其他厂具有一定的借鉴作用[10-12]。

很多文献指出管道内气体对流量计影响较大。为了排除气体对流量计计量的影响,很多水厂在运行过程中会增加管路排气设计;在流量计后端增加水射器来带走混杂气体,提高药剂流速,也能起到冲刷结垢和防止管道内液体结晶的作用[10],也可用盐酸对管道进行冲洗以解决结垢问题[13]。为了防止加药间与药剂投加点距离太远导致流量不准确,可在投加点附近增加背压阀保证流速稳定。次氯酸钠投加点应置于管道中心位置[13-14]。为防止密封件腐蚀,可采用乙丙橡胶作为材料[13]。

次氯酸钠有较强的挥发性,为了有效降低次氯酸钠因挥发导致浓度衰减的问题,姜建伟提出药剂储存间和投加间应采取避光降温措施,可加装空调,或采用水循环降温[15]。

2.3 次氯酸钠在供水管网中的应用

对于长距离供水,需在供水管网中途采取补氯措施。中途泵站根据进泵站流量投加次氯酸钠药剂,再根据出泵站余氯信号进行反馈修订,确保饮水安全。投加点通常设置在进泵站管线到蓄水池之间[16]。

某水厂升级改造后采用紫外/次氯酸钠联合消毒工艺来替代液氯,并分析了消毒方式对水质的影响,对供水管网水质进行评估。试验数据显示,消毒后三卤甲烷氯化副产物含量些许升高,游离氯浓度也些许升高,但仍能满足供水管网要求,总有机碳和微生物含量下降,实践证明了此种联合消毒工艺的可靠性和实用性[17]。

2.4 次氯酸钠在污水处理厂的应用

国家“水十条”规定敏感区域(重点湖泊、重点水库、近岸海域汇水区域)城镇污水处理设施应于2017年年底前全面达到一级A排放标准。其中,粪大肠菌群数需控制在低于1 000个/L,传统的紫外消毒工艺已无法满足。紫外线杀菌存在严重的光复活现象,基本无法满足出水粪大肠菌群数一级A的标准。近几年来次氯酸钠消毒工艺逐渐在污水厂应用。由于次氯酸钠具有氧化性,对出水中其他指标也有一定的去除效果,随着其投加量增加出水中色度会降低,氨氮总氮指标也有稍许降低[18]。

白龙港污水处理厂于2020年1月1日开始实行一级A标准,出水消毒工艺采用紫外消毒/次氯酸钠辅助消毒的工艺。在多年的紫外线消毒运行中发现,紫外线灯管需定期更换,使用一段时间后,杀菌效率会降低,甚至无法稳定保证粪大肠菌群数达到二级指标,必要时必须采用次氯酸钠辅助消毒工艺。一级A提标工程中所有地块均采用次氯酸钠辅助消毒工艺。白龙港污水处理厂在出水进入紫外消毒池前投加次氯酸钠,药剂投加量控制在2 mg/L。多年运行经验发现,次氯酸钠系统在使用过程中存在很多问题。如次氯酸钠药剂投加系统一般使用约2周就发生管路阻塞现象,2个月就发生隔膜泵损坏,工作无压力,导致次氯酸钠渗漏至驱动箱,严重腐蚀箱体及驱动部件。此外,管路震动极大,管路接口处易脱胶、断裂,流量计卡死,导致无法调节出药量等。为保证次氯酸钠药剂的有效投加,对药剂投加系统进行了改造。

针对次氯酸钠管路堵塞现象,现场增加了反冲洗系统,在泵的入口加装反冲洗压力水,定期对管路进行冲洗,同时在进口管路上安装排气旁路,有效改善次氯酸钠溶液的气化过程,改造后可有效减缓管路结晶和气化现象;针对药剂计量不准确问题,现场用电子流量计取代原先的浮动流量开关;针对隔膜泵问题,根据系统实际压力情况,放大出口管路至DN40,保证计量泵在安全工作压力范围内;针对管道震动问题,选配合适的脉动阻尼器,并准确调整充气压力,改造后可有效减缓管道震动。通过上述一系列改造后,次氯酸钠投加系统稳定运行,出水粪大肠菌群数稳定达标。

次氯酸钠属于危化品,在使用过程中安全至关重要。为保证次氯酸钠用药安全,徐州某污水处理厂在出水渠中增加一浮球开关,当因故停产时,电磁阀断开,切断药剂进入出水渠,电磁阀加旁通球阀备用。浮球开关和计量泵联锁,停产时自动停泵[19]。

次氯酸钠有很强的杀菌作用,还可应用于污水利用方面。中国石化广东分公司为降低水耗,采用回用污水,但回用水电导率高、总碱度高,含有营养成分,如COD,NH3-N等。为节约水资源,增加回用污水的可利用性,炼油一号循环水场在使用杀菌剂TCCA的基础上连续投加10%次氯酸钠溶液[20],结果证明,异养菌、游离氯、腐蚀速率等指标可控,水质指标合格率提高。

3 结语

与其他药剂相比,次氯酸钠作为消毒药剂体现出了较大的优越性。次氯酸钠药剂能够有效杀灭粪大肠菌群等病菌,对于保证出水水质的稳定达标具有重要的意义。

次氯酸钠药剂因本身的腐蚀性、强碱性等化学性质,对于储罐、投加系统有着严格的要求,本文总结了次氯酸钠药剂近几年实际应用中产生的主要问题,并对具体应对措施和改造方案进行了分析,各水厂在应用中可根据实际情况进行相关改造。

终审:甘肃省科协信息中心采编部
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