次氯酸纳消毒型自动消毒机在淮北城市供水中的应用

■左钱发 ■安徽省淮北市供水总公司，安徽 淮北 235000

1 城市供水消毒方式概述

目前，从城市供水水体消毒的种类来说，有氯气、次氯酸钠、漂白粉、二氧化氯、双氧水、三氯异氰尿酸、臭氧等药剂和方式，此外还有碘水、高价氧化水、紫外线消毒等一些方法。这些方法中，目前我国城市供水中应用较多的是以氯气、二氧化氯、漂白粉和次氯酸纳为主。

氯气在所有的消毒剂中最为经济，但在运输、管储方面存在不安全隐患；在投加上气体同水体的溶解性较低，氯气瓶气压不断变化，存在投加计量不够准确的问题；加之，氯气等气体的极强扩散性对环境存在毒害作用，游离氯的高活性同许多有机物容易形成诸如三氯甲烷、四氯化碳、二恶因等一类致癌的氯代有机化合物，造成环境的第二次污染，故而液态氯气的使用也日益减少。

我国由于经济条件所限，过去一段时间用氯气消毒的较多，现在随着经济条件的改善，使用氯气消毒的也呈现减少趋势。

二氧化氯的情况比氯气略好。但也存在二次污染的风险。

漂白粉主要用于大型地表水厂水处理较多，用于地下水单一式供水水处理较少。

次氯酸钠液是一种非天然存在的强氧化剂。它的杀菌效力同氯气相当，属于真正高效、广谱、安全的強力灭菌、杀病毒药剂。同其他消毒剂相比较，次氯酸钠液清澈透明，互溶于水，彻底解决了像氯气、二氧化氯、臭氧等气体消毒剂所存在的难溶于水而不易做到准确投加的技术困难，消除了液氯、二氧化氯、臭氧等药剂时常具有的跑、泄、漏、毒等安全隐患，消毒中不产生有害健康和损害环境的副反应物，也没有漂白粉使用中带来的许多沉淀物。

2 淮北城市供水消毒模式的选择

2.1 淮北城市供水消毒剂的选择

淮北城市供水主要依赖于地下水系，取水方式主要是分散式集群取水，没有大型地表水处理设施和场地，水处理工艺主要集中在供水泵房所在范围内。采用漂白粉显然不行。氯气也已经使用过，但容易造成二次污染，加上人工投放，投放量不好控制，容易造成投放量不足，导致消毒效果不好。投放量过多，容易导致产生严重的二次污染，危害人民群众身体健康。而二氧化氯使用效果，也不理想，容易造成消毒口堵赛，严重还腐蚀管网。最终经过必选，确定次氯酸纳是公司最优消毒药剂。

2.2 次氯酸钠消毒及氧化原理

次氯酸钠的灭菌杀病毒原理大致有如下三种作用方式：

次氯酸钠消毒最主要的方式是通过它的水解形成次氯酸，次氯酸再进一步分解形成新生态氧［O］，新生态氧的极强氧化性使菌体和病毒上的蛋白质等物质变性，从而致死病源微生物。

根据化学测定，PPM级浓度的次氯酸钠在水里几乎是完全水解成次氯酸，其效率高达99.99%。其过程可用化学方程式简单表示如下：

次氯酸纳在杀菌、杀病毒过程中，不仅可作用于细胞壁、病毒外壳，而且因次氯酸分子小，不带电荷，还可渗透入菌(病毒)体内，与菌(病毒)体蛋白、核酸、和酶等有机高分子发生氧化反应，从而杀死病原微生物。

次氯酸产生出的氯离子还能显著改变细菌和病毒体的渗透压，使其细胞丧失活性而死亡。

次氯酸钠还能够分解蔬菜、水果等农副产品上所残存的微量农药。绝大多数农药都是由有机物组成的，次氯酸钠所释放出来的新态氧能氧化分解掉这些物质。

由于次氯酸钠消毒液中不像氯气、二氧化氯等消毒剂在水中产生游离氯，所以一般难以形成因存在游离氯而生成不利于人体健康的致癌物质；也不像臭氧那样只要空气中存在很微弱的量(0.001mg/m3)便会对生命造成损伤和毒害；而且，还不会像氯气同水反应会最后形成盐酸那样，对金属管道造成严重腐蚀。

2.3 自动消毒系统的选择

当前淮北城市供水方式是分散式、集群式的，即：取水泵取水——供水泵房出水口——供水管网——用水户家。而消毒方式是人工投放消毒液。这种人工投放方式存在诸多弊病和安全隐患，比如说人工投放容易受到个人情绪、操作技术等外在因素干扰，导致消毒计量不够或过高等现象发生。因此急迫需要设计一套无须人工投放，又能准确计量投放的自动化消毒机。而当前又没有现存的自动消毒设施，市面上的次氯酸纳发生器又不适用于淮北城市供水。鉴于以上所述，必须借鉴次氯酸纳发生器的优点，进行自主设计研发，适应次氯酸纳性质的消毒机。本公司在多名技术人员的参与下，自行研制出自动消毒机，既适应次氯酸纳消毒剂的要求，又能实现信息化，减少人工投放存在的安全隐患，保证按时按足按量对自来水进行消毒，让百性喝上干净水、放心水、健康水。

3 自动消毒机的结构、原理及其操作

公司自行研究设计了满足次氯酸钠消毒方式的自动消毒机。次氯酸钠溶液直接外购，自动消毒机原材料直接外购，然后按照公司自行设计的图纸进行安装使用。具体如下。

3.1 工作原理

淮北市供水中公司供水采用深井泵分片区供水方式，地下水在进入管网时进行加氯(次氯酸钠溶液)消毒，自动消毒机是一套能根据泵的出水流量、次氯酸钠溶液浓度以及余氯浓度进行自动调节加液速度的装置。此系统工作时，主控电脑首先根据供水水泵的出水流量和药液浓度计算出基本的加液速度，延时一段时间后通过检测到的余氯含量值对加液速度进行微量调整(由于余氯测量滞后及其它多种原因，调整量定为正负5%)，加液速度信号直接控制计量泵的动作频率，以此来达到自动控制消毒液加入速度的目的。

3.2 系统结构

自动消毒机由自控装置(触摸屏嵌入式工控机、可编程控制器、电器电路)、计量泵系统和储药液桶等几大部分组成。其中核心部分——自控装置，是由触摸屏嵌入式工控机、可编程控制器、电器电路组成。并且，其外部设有流量检测，液位检测及余氯检测传感器。

计量泵系统设备采用普罗名特电子控制、电磁驱动隔膜式精密计量泵，这种计量泵在自由运行状态下，泵的计量既可以通过调节计量泵的冲程长度，也可以通过调节计量泵的冲程频率来达到要求的输出量。整套设备高级防腐、强抗老化、经久耐用。

系统具有人工手动控制和工业计算机控制两种方式可选。工业计算机控制设备具备高度自动化功能，触摸屏设置，完全将设备运行中的调节过程纳入电脑自动化控制。设备具有自检自测功能，全自动加药，24小时无故障运行，还可实现远程监控，达到高度自控水平。

经过对设备进行多次技术改造升级，使得系统结构更加合理、紧凑，技术指标达到预期的要求。

3.3 基本操作过程

次氯酸钠加氯成套设备

工作时，首先接通电源，将储药液桶中加满10%浓度的次氯酸钠溶液，将吸液管、排气管、液位传感器缓缓放入储盐液箱内并到底部；然后，设定相应的水泵出口流量及药液浓度参数，打开排气阀，手动启动计量泵高速运行；观察吸液管中的气泡逐渐上升直到完全消失，停止计量泵，再将运行模式转换到自动方式既可，这样当水泵开始往管网内打水时，加氯机会自动以相应的加速度加药液，从而自动完成消毒过程。

这种方法经过一年多的试运行，系统功能达到了预期的效果。但也存在一些问题，有待于进一步改进。

［1］范瑾初，金兆丰.水质工程.北京.中国建筑工业出版社，2009.

［2］李永存，李伟，吴建华.饮用水健康与饮用水处理技术问答.北京.中国石化出版社出版，2004.