淡水氯化设备在船舶日用淡水保鲜中的应用

余维木，杨卫国，吴 敏

（1.上海海迅机电工程有限公司，上海 201111；2.海军驻上海地区某军事代表室，上海 200011）

淡水氯化设备在船舶日用淡水保鲜中的应用

余维木1，杨卫国2，吴 敏1

（1.上海海迅机电工程有限公司，上海 201111；2.海军驻上海地区某军事代表室，上海 200011）

本文阐述了漂白粉的消毒原理，通过淡水氯化设备的工艺流程、参数设定、组件设计和投加控制等方面，介绍了淡水氯化设备在船舶日用淡水保鲜中的应用。

漂白粉；氯化；余氯；消毒；保鲜

0 引言

氯是历史悠久的、使用最为广泛的杀菌剂，可用于杀灭水中的病毒、细菌、藻类等各种微生物，众多水厂使用氯气作为消毒杀菌剂。基于相同的机理，漂白粉作为便于使用、价格低廉、杀菌力强、消毒效果好的杀菌消毒剂在食品行业中广泛使用，还常用于饮用水和果蔬的杀菌消毒，以及游泳池、浴室和家具等设施及物品的消毒等。现今，淡水氯化消毒在船舶上也开始应用，其在船舶压载水处理系统中用于灭杀海水中各种生物，在船舶冷却水处理系统中用于清洗管路、改善水质，以及防止藻类等生物的滋生，在日用淡水和饮用水系统中用于水质的消毒保鲜等。

1 消毒原理

干燥的氯与水通过化学反应产生次氯酸化学反应式如下：

Cl2+H2O <==> HCl+HClO

漂白粉溶解于水中后，反应生成HClO。反应方程式如下：

2Ca(ClO)2+2H2O <==> 2HClO+Ca(OH)2+CaCl2

氯气和漂白粉消毒主要通过次氯酸HClO起作用，次氯酸具有杀菌和漂白能力[1]。次氯酸 HClO是很小的中性分子，只有它才能扩散到带负电的细菌表面，并通过细菌的细胞壁穿透到细菌内部。当次氯酸HClO分子到达细菌内部时，能起氧化作用破坏细菌的酶系统而使细菌死亡。

漂白粉是氢氧化钙、氯化钙和次氯酸钙的混合物，其主要成分是次氯酸钙Ca(ClO)2，有效氯含量为60%至70%，为白色或灰白色粉末或颗粒。基于漂白粉便于储存和使用，本文介绍的淡水氯化设备是根据淡水舱储水量和余氯浓度，对舱内投加达到目标余氯浓度所需消毒液的装置。其通过循环管路向淡水舱内投放定量消毒液，将储存水余氯浓度维持在设定范围内，杀灭和抑制水中细菌、大肠杆菌等有害菌种，达到对淡水舱消毒和保鲜的作用[2]。

2 淡水氯化设备的工艺流程

淡水氯化设备的工艺流程请见图1。

图1 淡水氯化设备的工艺流程

3 淡水氯化设备参数设定

3.1 淡水舱余氯值的确定

根据GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》，出厂水中余氯≥0.3mg/L，管网末梢水中余氯≥0.05mg/L[3]，故淡水舱中淡水的余氯应为0.05mg/L至0.3mg/L。考虑氯的挥发性，为保证保鲜时效，淡水舱中淡水的投加目标余氯应在 0.2mg/L至0.3mg/L，即假定淡水舱中淡水的余氯为最低值0.05mg/L，投加的余氯浓度增加值则为0.2mg/L±10%，即投加后的余氯浓度设定为0.25mg/L±10%。

3.2 漂白粉投加量的确定

根据对各船型淡水舱舱容量调研，中小型舰船淡水舱容积基本在150m3以下，故将一次配制可最大处理水量目标值设为150m3，若遇到需处理大型舰船舱容积在150m3至500m3情况时，采用多次配制投加方式予以解决。

根据经验，取容药桶有效容积为70L，对150m3的淡水投加0.2mg/L的余氯，则配制的消毒母液余氯浓度需为 430mg/L。在室温分别为 31.1℃和28.7℃、水温分别为29.4℃和28.3℃的情况下，分别进行了投加漂白粉与浓度关系的四组试验。根据该八组试验数据，当投加75g漂白粉时，配制的消毒母液余氯浓度在440mg/L至470mg/L之间。故确定漂白粉投加量为75g，此时配制的消毒母液余氯浓度设定为450mg/L。如此，投加75g漂白粉，配置成余氯浓度为450mg/L消毒母液，对150m3淡水（假设余氯浓度为0）进行投加，则投加后的余氯浓度为0.21mg/L，符合要求。

3.3 配置消毒母液搅拌时间的设定

投加75g漂白粉，在有效容积为70L的情况下，在两种室温时，分别进行搅拌试验。试验结果表明，在搅拌15分钟后溶液浓度趋于稳定（见图2）。

图2 消毒液浓度与搅拌时间的关系图

4 淡水氯化设备主要组件的设计

采用将各个部件集成在一个公用底座上的形式，框架结构，便于设备运输、安装和运行维护。总体尺寸是 830mm×670mm×1760mm，重量是270kg。

4.1 溶药桶

溶药桶是配制消毒母液的容器，采用食品级不锈钢制作，内涂防腐层，有效容积为70L，配置高低液位报警装置、玻璃管液位计等。

4.2 搅拌器

搅拌器主要由搅拌电机、减速器、搅拌轴和叶轮等组成。搅拌器运行时使桶内液体在搅拌时增加湍流现象，提高搅拌效率，加速漂粉精溶解。

4.3 机械隔膜计量泵

计量泵主要由电机、驱动端和液力端组成。通过控制其运行时间将溶药桶内消毒母液定量地注入到循环管路中。

流量：0L/h至85L/h；

压力：7bar

4.4 背压阀

背压阀设置在计量泵投加管路中，防止循环管路中水倒灌入溶药桶内，和计量泵内置单向阀组件起双重保护作用。

4.5 在线余氯监测仪

在循环泵加氯启动后，在线监测该淡水舱内淡水的余氯浓度，为投加消毒液剂量和计量泵投加运行时间提供计算数据。主要技术参数如下：

进水压力：0.15bar至2bar；

测量范围：0mg/L至5.0mg/L；

分辨率：0.01mg/L；

响应时间：90%样水进入流通池后60s，自动温度补偿。

4.6 手持余氯测试仪（见图3）

测量范围：0ppm至10.00ppm；

分辨率：0.01ppm；

电源：2节1.5V AAA7号电池。

图3 手持余氯测试仪

4.7 控制箱

电控箱配置了PLC、触摸屏和电器元件，控制设备的启停和运行，还具有对淡水驳运泵和循环加氯泵进行本地和遥控启停控制功能。触摸屏具有各工作状况显示、各淡水舱容积显示、在线余氯监测显示、投加参数设置、溶药桶液位和各类故障报警等功能。

5 淡水氯化设备投加的控制

配制余氯浓度450mg/L消毒母液70L（投加75g漂白粉），设定计量泵投加流量为80L/h、投加淡水舱的目标余氯浓度为0.25mg/L，则装置投加消毒母液量（L）及装置运行时间（min）为：

A=B×1000×（0.25-D）/450

C=A/（80/60）（min）

A为投加消毒母液量（L）；B为投加淡水舱的水量（m3，通过液位遥测装置获得数据）；C为计量泵投加运行时间（min）；D为投加淡水舱淡水原始余氯浓度（mg/L，通过在线余氯监测仪或手持余氯测试仪测得）。

淡水氯化设备的软件控制和显示画面见图4。

图4 搅拌和加药工作即时显示画面

6 结语

氯是一种高效的消毒灭菌剂，在日用淡水和饮用水系统中用于水质的消毒保鲜是一种很好的方式，用淡水氯化设备保鲜技术已趋于成熟，具有较好的适用性和可操作性，将在船舶及海洋工程领域广泛使用。

[1]陈志平.次氯酸消毒在水厂中应用[J].城镇供水,2009(4):37.

[2]张自强主编.工业水处理技术[M].卫生部及国家标准化委员会,2006.

[3]GB5749-2006,生活饮用水卫生标准[S].2006.

Application of Chlorination Plant in Marine Fresh Water Preservation

Yu Wei-mu,Yang Wei-guo,Wu Min

(1.Shanghai Haicxun Mechanical and Electronic Engineering Co.,Ltd.,Shanghai 201111,China; 2.Naval Ship Design Research Military Generation Chamber in Shanghai Area,Shanghai 200011,China)

The article elaborates the disinfection principle of the bleaching powder.Through the craft process,parameter settlement,component design and adding control of the fresh water chlorination plant,the article introduces its application in marine fresh water preservation.

bleaching powder; chloride; residual chlorine; disinfection; fresh

U664.821

A

10.14141/j.31-1981.2015.06.015

余维木（1967-），男，高级工程师，研究方向：轮机。