某水厂次氯酸钠消毒系统的设计应用

张 燚，卢 元

(中国市政工程中南设计研究总院有限公司，湖北 武汉 430010)

消毒可以有效杀灭水体中的病原微生物，是保障饮用水水质安全的重要措施。目前，常用的消毒剂包括液氯、次氯酸钠、臭氧和二氧化氯。通过消毒效果、稳定性、安全性和经济性等各方面的比较［1］可以得出，次氯酸钠的消毒效果好，消毒作用持续稳定，运行维护费用低，安全性能高且副产物少，是一种可靠的消毒剂。此外，次氯酸钠发生器经过多年的发展和改进，已成为一种完善的实用性设备，并有严格的国家标准。

1 项目概述

某水厂设计供水规模为10×104m3/d，水源采用地表水，水量充沛，水质良好。水厂采用“管式混合+折板絮凝+平流沉淀+V型滤池+次氯酸钠消毒”工艺，原水经处理后满足供水水质标准，通过二级泵房提升，向城市管网供水。经对比分析，该项目采用次氯酸钠消毒技术，电解法现场制备。

次氯酸钠与水接触后生成次氯酸根离子，在水解作用下形成次氯酸，次氯酸再进一步分解形成新生态氧。通过发挥次氯酸和新生态氧的氧化作用，实现消毒的目的。

2 设计要点

2.1 设计参数

设计投加量根据试验或相似条件下水厂的运行经验按最大用量确定，出厂水消毒剂剩余浓度和消毒副产物符合《生活饮用水卫生标准》(GB 5749— 2006)要求［2］，见表1。

表1 饮用水消毒剂常规指标与要求Tab．1 Routine indicators and requirements of disinfectants for drinking water

结合水厂运行经验，该项目的加氯量为:前加氯，1．0 mg/L;后加氯，1．5 mg/L;后补氯，0．5 mg/L。明确投加量后，针对每个要点进行详细计算，结果见表2。

表2 工艺计算结果Tab．2 Calculation results of processes

2.2 制备与投加系统

2.2.1 制备与投加设备

采用电解盐水制备次氯酸钠溶液的方法，设置2台15 kg/h产能的次氯酸钠发生器(1用1备)，制备成有效氯浓度0．8%的溶液投加，每日次氯酸钠溶液的投加量为1 641．7 L/h。

设置2个HDPE次氯酸钠溶液储罐，单个有效容积为15 m3，2个储罐共可储存18 h的次氯酸钠最大投加量。

设置2台整流器(1用1备)，用于向次氯酸钠发生器提供高效、持续、稳定、可靠的直流电流，并不断地输送给电解槽。

设置1台软水器(≥1250 L/h产水量)，内置软化树脂，为整个系统的运行提供软水。

设置1台冷热水机组，高温时给进水降温，低温时给进水加温。

设置1套移动式酸洗设备，用于电极清洗。

设置1套脱氢系统，与发生器控制系统联动，用于氢气的收集、稀释、排放。

2.2.2 制备与投加过程

如图1所示，氯化钠在溶盐池溶解成饱和溶液后由盐水泵送入发生器主机，再经软化水稀释后输送至电解槽电解。电解产生的次氯酸钠溶液进入次氯酸钠脱氢储存罐，脱氢后转移至储罐，再根据需要启动投药泵。

图1 制备与投加系统Fig．1 Preparation and dosing system

投加采用计量泵，分别设置备用泵，通过相同型 号计量泵前、后球阀定期或在泵故障时自动切换备用泵，见表3。

加药管路通过管沟连接至加药点，溶液储罐的溢流管和放空管通过排水沟排入集水井，中和后经耐腐蚀泵提升，排入污水收集系统。

表3 计量泵设置与控制Tab．3 Setting and control of metering pump

2.3 安全防护

2.3.1 通风

次氯酸钠投加间存在微量的溶液分解和挥发气体逸出，会造成室内空气污染。为加快室内空气流通，改善室内环境质量，设置机械强制通风系统，每小时换气8～12次。根据发生间的容积，该项目设置4台轴流风机用于通风。

2.3.2 防腐

次氯酸钠溶液和原料盐水具有腐蚀性，为防止对地面、池体的腐蚀破坏，对液体接触的部位做防腐处理。在池内壁及池底上侧采用玻璃钢(厚度≥5 mm)进行防腐，顶板底面采用玻璃钢(厚度≥3mm)贴面，地面采用环氧树脂玻璃钢防腐。

2.3.3 防爆

项目采用电解法制备次氯酸钠，反应过程中有氢气产生。次氯酸钠发生设备必须配备脱氢系统，并做密封和耐压测试，确保满足氢气防爆要求。

为保证室内泄出的氢气无危害排出，在发生器上部设置密封罩收集氢气，经过稀释确保浓度低于爆炸下限后，通过高位专用通风管直接排至室外。由于氢气的密度小于空气，为防止泄露后在屋顶积聚，次氯酸钠发生器所在房间严禁设置吊顶和无通气孔的下翻梁。

2.3.4 应急措施

发生溶液泄漏时，工作人员应从泄漏污染区迅速撤离至安全区，严格限制出入。应急处理人员应穿防酸碱工作服，佩戴自给正压式呼吸器，不得直接触摸次氯酸钠，尽可能地切断泄漏源。

为防止储罐意外泄露溶液溢出，项目在储罐周围设置隔离墙，形成1个储池。少量泄漏时，尽快采用砂土、蛭石或其他惰性材料吸收。大量泄漏时，用泵将泄漏废液回收至槽车或专用溶液罐内，回收利用或运至废物处理场所处置，同时用泡沫对泄漏物进行覆盖，降低蒸汽的危害。

在房间出入口处设置1套快速淋浴设施(复合式)，以供工作人员在不慎接触到次氯酸钠溶液时采取应急自救。

3 设计特点

① 合理选择药剂。通过从安全稳定性、技术经济性等方面对消毒剂进行比较，结合厂区所在地原料的可得性，合理选择次氯酸钠作为消毒剂，采用电解法现场制备。

② 优化厂区布局。根据厂区各单体构筑物平面位置，因地制宜选择加氯间位置，将其布置在叠沉池和滤池旁，靠近投加点，缩短了加药管线长度。将加氯间与加药间合建，减少了占地面积，节省了土建费用，共用厂区加药管沟，有效降低了工程投资。

③ 完善系统布置。加氯间内合理布置堆盐区、溶盐区、次氯酸钠发生区、次氯酸钠投加区，各功能分区相对独立，互不干扰，同时相互整合、共同作用。加氯间内管线顺直流畅，减少了能量消耗，方便运行维护。

4 结语

采用次氯酸钠消毒作用显著，副作用小，在保证出厂水水质达标的同时，提高了生产的安全性，对类似工程次氯酸钠消毒的设计和优化具有借鉴意义。