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自来水厂消毒工艺设计研究

1自来水厂二氧化氯安全消毒的优势

第一,将二氧化氯用于自来水厂的安全消毒过程中,具有高效、强力的优势,能够实现对孢子细菌的有效杀灭。第二,二氧化氯具有消毒快速、持久的优势,二氧化氯的水溶性较差,多以二聚的状态存在,但其在水中的扩散速度和渗透速度相对较高,且其优势在细菌浓度较低时更为明显。大量科研实践研究显示,当细菌浓度在105~106个/mL之间时,在将0.5ppm的二氧化氯溶于水后5min,即可实现对异养菌的全部消灭,而将0.5ppm的氯溶于水后,其对异类菌的消灭率仅为70%左右,充分验证了二氧化氯对水中细菌查杀的效果。第三,二氧化氯具有广谱灭菌的特点,能够实现对经水体传播的病原菌的有效查杀。科学研究表明,二氧化氯不仅能够杀死常见细菌,对真菌、芽孢菌、异养菌和铁细菌也具有良好的灭菌功效。第四,二氧化氯还具备无毒和无刺激的优点。实验结果表明,二氧化氯不具备毒性,经过二氧化氯消毒的饮用水不会对人体的头皮和口腔黏膜造成损伤,具有较高的安全性。

2自来水厂二氧化氯安全消毒工艺设计

2.1二氧化氯制取。现阶段,我国大部分自来水厂主要将氯酸钠法和亚氯酸钠法作为二氧化氯安全消毒的主要方法。氯酸钠法具有价格低廉的特点,其反应原料极为常见,分别将二氧化氯、氯作为原材料,比重为7:3,氯酸钠法的采用的反应容器和设备较为简单,制作成本较低。亚氯酸钠法的优势是对原材料的利用效率高,所得的二氧化氯纯度通常能够达到95%以上。但亚氯酸钠法的制作成本较高,且原材料不易获得。通过对还原剂的如氯化钠、二氧化硫或盐酸的充分利用,在强酸性环境下实现对氯酸钠的还原,制取不稳定易爆炸的气体二氧化氯(ClO2),然后采用碱性溶液吸收二氧化氯,在经过过氧化氢的还原反应后,即可获得亚氯酸钠。由于亚氯酸钠法的制作成本较高且容易增加二氧化氯在饮用水中的残留,因此,现阶段,我国大部分自来水厂将氯酸钠法作为制取二氧化氯的主要方法,既能够有效降低制作成本,还能够提升饮用水质量。2.2投加点选择。受水源差异性的影响,自来水厂的净化工艺具有显著的差异性,为了提升自来水厂饮用水的净化效果,需要合理设置二氧化氯投加点的位置。第一,在地下水消毒的过程中,应做好二氧化氯投加点位置的选择工作。例如,在我国东北农村地区,村民一般将井水等地下水作为主要水源,由于农村地区的地下水质较好,自来水厂只需经过简单消毒即可为村民供水。针对农村自流井打出的井水,可采取泵后加药的方式进行安全消毒,将二氧化氯的投加点设置在清水池的进水口,避免在泵水前投加二氧化氯,防止对水泵设施造成腐蚀,降低水泵的使用寿命。再如,在地表水的安全消毒过程中,往往将二氧化氯投加点设置在清水池的进水管道,经由混凝沉淀、过滤以及消毒等工艺流程,方可完成出水操作。若原水中的铁和锰含量高于正常值,可以在混凝池中加入适量的二氧化氯,将二价铁离子转化为三价铁离子,并经由沉淀析出。2.3投加工艺设计。投加工艺设计一般包括正压投加和负压投加两种类型。正压投加工艺是指在进料计量泵的作用下,将二氧化氯溶液输送至带压管道。负压投加是指借助水的压力带动文丘里射流器产生负压,作为二氧化氯溶液的动力,将其输送至处理池中。负压投加工艺能够实现对二氧化氯溶液挥发的有效预防,且无须设置其他安全装置,有效简化了水处理流程。但负压投加工艺的设计需要在具备压力水和清水池不带压的条件下进行[1]。2.4安全控制设计。自来水厂二氧化氯安全消毒系统的设计过程中存在盐酸泄漏、系统过压、二氧化氯泄漏、投加量不合理等隐患。盐酸泄漏的主要原因包括进料计量泵松动、阀门损坏等,为了实现对盐酸泄漏的有效预防,应提升阀门和管头选择的合理性,加装酸雾吸收装置。二氧化氯泄漏多发于投加管道上,与药液投加压力过大和密封圈被腐蚀密切相关。因此,应将完善安全泄压阀设计作为主要预防手段,对药液进行适当稀释,降低二氧化氯浓度,以防止二氧化氯泄漏。计量泵故障会对正常进料造成不良影响。因此,应为进料计量泵配备完善的缺料报警系统和安全泄压装置。由于手动操作方式不利于提升对二氧化氯投加量的有效控制,无法根据水量的变化情况对二氧化氯的投加量进行及时调整。因此,应设计完善的二氧化氯在线监测系统,依靠PLC控制单元,实现对投加过程的有效控制[2]。2.5投加量以及余量检测。在二氧化氯溶于水后,微生物、铁离子和锰离子等物质会消耗二氧化氯的浓度,将二氧化氯的投加数量与水中物质消耗数量进行减法运算,即可得到二氧化氯剩余量。大量实践经验表明,二氧化氯的投加量为1mg/L时,二氧化氯在出厂水的余量约为0.15--0.45mg/L。

3结语

通过以上研究发现,应完善二氧化氯制取、投加点选择、投加工艺设计、安全控制设计和余量检测等环节的设计,减少出厂水中二氧化氯的余量,从根本上提升自来水厂提供的饮用水质量。

参考文献:

[1]孙莉,李张.二氧化氯和漂白粉消毒对农村集中式供水微生物学安全性影响比较[J].环境与健康杂志,2017,34(09):815-819.

[2]吴明松,王健.次氯酸钠与二氧化氯在给水消毒中的应用进展[J].世界科技研究与发展,2017,39(02):144-148.

作者:李永松 赵康 万倩 单位:武汉车都供水实业有限公司

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