谈水质消毒技术在汉阴县农村饮水安全中的应用

黄文松

(陕西省汉阴县水利局，陕西 安康 725100)

0 引 言

根据资料显示，近年有单位在中国华北、东部、华东、中南、西南、西北地区的6个省区80处农村供水工程的消毒技术及设备的选用和运行状况进行了深入调查。结果显示：配有消毒设备的工程53处，占66.2%；其中二氧化氯消毒设备45处，占84.9%，占绝大多数，属于复合型二氧化氯发生器的44处，占97.8%；其中发生器反应釜加热温度不达标的不合格品38处，占86.4%。从数据上看，多数农村供水工程没有根据自身特点选用适宜的消毒技术及设备，而是普遍选购价格低、产品质量合格效率不高的复合型二氧化氯发生器。

为了改善农村饮水安全现状，应从技术、设备、管理上总结问题并寻求解决方案，结合区域供水特点和现状，综合考虑，选择适用、经济、合理的实施方案，并在实际应用中不断完善。

1 汉阴县概况及供水消毒存在的问题

汉阴县位于陕南秦巴山区，凤凰山横亘东西，汉江、月河分流其间，除月河川道外，大部分为浅山丘陵。境内最高处凤凰山主峰海拔2128m，最低处漩涡镇，海拔290m。县城位于月河川道中部，海拔360m。

汉阴县农村自来水普及率达到88%以上，供水工程分为三大区域,即“南山区域”、“北山区域”、“川道区域”。供水水源以地表水为主，根据地方自检水质监测报告得知，区域内水质良好，但有大肠杆菌超标现象。原来已建成供水项目分为“以乡镇为单位集中供水点、以村组为单位的集中供水点、以个体户为单位的分散供水点”的三种供水形式为主。

汉阴县供水消毒存在的问题：

1)镇级单位供水设备配备齐全，可满足现状饮水安全需求，但部分消毒设备老化，消毒设备技术落后，消毒设备需要更新换代。

2)已配备消毒设备供水厂，无专业人员管理维护消毒设备，多数管理人员使用不规范，设备运行达标率低。

3)村组级集中供水点、分散户供水点，供水方式以修建高位蓄水池为主，供电困难，不便配备消毒设备，地表水直接饮用存在一定的安全隐患。

4)由于各村级单位供水点数量大，且比较分散，供水消毒管理存在很大的难度，如无合理有效的管理措施，配备的消毒设备的运行效率无法保证[1]。

2 目前汉阴县饮用水主要消毒方式

汉阴县近年来在县农村饮水安全项目中主要采用化学二氧化氯消毒、电解食盐生产次氯酸钠消毒两种，紫外线消毒、臭氧消毒使用的很少。全县范围内二氧化氯消毒机装机量约有80台，电解食盐生产次氯酸钠消毒设备自2018年随着农村饮水安全工程实施的精细化，陆续安装有150余台，其中10个镇级大水厂为150g/h的中型设备，其余为30g/h的太阳能电解消毒设备。

3 消毒方式的优劣及选择

目前农村饮水安全项目主要采用的消毒方式有紫外线消毒、臭氧消毒、二氧化氯消毒和次氯酸钠消毒等。根据汉阴县的实际情况，我们对这几种消毒方法进行了比选。

3.1 紫外线消毒

主要是利用波长为250-280nm的紫外线对流经的水体进行照射，杀灭细菌和病毒，且不产生有害副产物。但通过使用发现主要缺点有：

1)浊度对紫外线消毒的效果影响很大，必须要保证浊度很低，需要经常清洗，运维复杂。

2)处理水量较小，没有持续消毒能力。

由此可得出结论，紫外线消毒不适用于汉阴农村饮用水供水消毒。

3.2 臭氧消毒

臭氧具有极强的氧化能力，具有广谱杀灭微生物的作用。但臭氧很不稳定，在常温下极易分解还原为氧气，在自来水中的半衰期约是15min(20℃)。

臭氧消毒存在的缺点：

1)臭氧不够稳定，容易自行分解，半衰期短。因此，臭氧没有长久的杀灭能力。

2)由于多数水厂供水量24h内的变化很大，但臭氧投加量的控制很难适应供水量的变化，很难做到精确消毒。

3)臭氧消毒间刺激性气味很大，对环境和人体健康对可能带来危害。

由此可得出结论：臭氧消毒不适用于汉阴农村饮用水供水消毒。

3.3 化学二氧化氯消毒

化学二氧化氯消毒方式是早期汉阴县农村饮用水主要消毒方式，对以镇村为主的水厂，现在主要采用化学二氧化氯消毒法，即采用盐酸、氯酸钠(一般A液指稳定态二氧化氯原液,B液指专用活化剂。即使用时需要A+B液同时配合使用才能使二氧化氯游离出来具有较好的杀菌效果)。

方法：由计量泵将氯酸钠(亚氯酸钠)水溶液与盐酸溶液输入到反应器中,在一定温度和负压下进行充分反应,产出以二氧化氯为主,经水射器吸收与水充分混合后形成消毒液后,通入被消毒水中。

机理：二氧化氯对细胞壁有较好的吸附性和透过性，在其强氧化作用下，可抑制细胞合成蛋白质的过程，改变细胞膜的通透性、导致细胞内某些关键物质漏出，与蛋白质中某些氨基酸相互作用、导致氨基酸链断裂，从而使水中的微生物死亡。

其主要优点：

1)杀菌能力强、消毒快而持久。投加0.5-1mg/L二氧化氯在1min内能将水中99%的细菌杀灭。

2)应用pH范围广,在pH3-10范围内二氧化氯的杀菌性能基本保持不变。

3)适用的水质范围广。二氧化氯不与氨发生反应，在含有氨的水中投加二氧化氯不会产生折点。故采用二氧化氯消毒氨氮含量高的水仍不影响其全部杀菌能力。消毒效率也不受水的硬度和盐分多少的影响。

但经过实际运行，多数镇村管理人员认为二氧化氯消毒存在的缺点：

1)二氧化氯消毒剂有一定的刺激性气味，对操作管理人员要求高，应配备专业工具才方便操作。

2)产生的二氧化氯为气体，投加量不能根据实际水量自动调整，存在消毒过量或不足达不到消毒效果的问题。

3)由于属化学危险品，药剂购买及运输受到一定限制。

4)药液的配置，要称量，按规定比例和浓度配置，自动化程度低。

5)因为原材料的腐蚀性很大，泵的损坏率很高，更换泵的费用很高。

由此可得出结论：二氧化氯消毒可以用于农村饮用水供水消毒，但在汉阴的使用效果整体不理想。

3.4 电解食盐生产次氯酸钠消毒

2018年，汉阴县通过采用电解食盐生产次氯酸钠消毒及信息技术平台，进行管理维护。

1)电解食盐生产次氯酸钠技术消毒原理：

采用电解食盐生产次氯酸钠：由3%左右的食盐水经电极电解发生电化学反应以后生成次氯酸钠溶液：NaCl+H2O → NaClO+H2↑

电极反应：阳极：2Cl-- 2e→Cl2

阴极：2H++ 2e→H2

溶液反应：2NaOH+Cl2→NaCl+NaClO+H2O

2)电解食盐生产次氯酸钠消毒技术特点：

①现场制取的次氯酸钠溶液，浓度低、腐蚀性小，不易挥发，就地投加安全、方便。

②产出率高、品质纯净

使用新型电解电极，电解效率高；稀盐水经过过滤后进入电解槽，经电极电解后就产生次氯酸钠溶液，成本低廉、品质纯净，而且实现了现制现用，有利于安全生产。

③自动精准投加系统

采用防腐型计量泵作为次氯酸钠溶液的投加单元，系统自动检测投加条件。当满足投加要求时，系统自动启动投加泵计量投加，达到投氯的精确和稳定，保证合格水质。

④互联网智能控制、监控系统

通过物联网、互联网技术，检测消毒设备各项数据及水质数据为基础，对数据进行统计分析，结合地图、图标等多种可视化监督管理，进一步提高农村供水工程运行管理自动化水平，实现“设备物联化”、“管理扁平化”、“展示多样化”、“服务前置化”。

由此可得出结论结论：电解食盐次氯酸钠消毒设备自动化程度高、消毒液安全可靠、能够精准投加、对运维人员技术要求低、运用信息技术进行管理减少运维成本，此设备适用于汉阴农村饮用水供水消毒[2]。

5 汉阴县农村供水消毒应用经验

自2018年，汉阴县逐步更换、新安装了一批电解食盐次氯酸钠消毒设备，通过对全县10个镇级水厂和10个村级水厂使用效果来看，普遍认为采用电解食盐生产次氯酸钠技术使用管理方便，维护成本低。从产生的消毒效果来看，我们对使用前和使用后的数据进行了比对分析：

表1

使用电解食盐次氯酸钠消毒设备后，各水厂出厂余氯稳定在0.5-1.1mg/L范围内，多次抽检管网末梢水也都达标。且设备稳定性好，保证了水厂供水的稳定达标。

对边远山区、通电不便、人口不多的村组，农村饮用水消毒采用了以太阳能为能源的太阳能电解食盐生产次氯酸钠消毒设备，其特点是适用供水流量小，便于维护，不需要电力供应。对以前不便进行消毒净化的低山区高位水池供水，进行消毒处理，大大的改善了水质，保证了本县广大山区村民饮水安全。由于秦巴山区阴雨天较多，部分地区为高山区，以太阳能电解食盐消毒设备需要改进蓄电池容量和增大太阳能板功率，以维持在低温和雨雪天气的持续供电能力，保证供水消毒的持续性和稳定性。

另外，汉阴县使用次氯酸钠消毒设备进行水质消毒，使用信息技术平台进行管理，可在信息平台上查看所有区域内的次氯酸钠消毒设备地理位置、运行情况等信息，并且能够随时看到设备的异常报警和运维情况。在一定程度上实现了高效的设备运行维护管理，提高了行政监管能力、工程运行效率和水质达标率，并提供了数据支持。