小型全自动电解制氯系统在城市二次供水中的应用

刘德永，金晓炜，章 超

(浙江浙能希科姆科技有限公司，杭州 310000)

引 言

随着国家城市化进程的加快，二次供水成为城市供水的重要组成部分。在我国，大多数的高层建筑均采用了水箱二次加压供水的方式，但该方式采用的二次供水设施所引起的水质污染问题已变得相当严重。据不完全统计，由二次供水设施引起的污染问题约占城市管网系统二次污染问题的70%左右[1]。

符合饮用水卫生标准的自来水经过长距离的管道运输，并在二次供水水箱中长时间停留，使得水中余氯的含量迅速降低，导致微生物大量滋生，是造成二次加压供水系统水质污染的重要原因，水质污染对人体的健康造成了巨大的危害。因此，预防二次供水的水质污染，保证水箱中余氯的浓度，成为一个亟待解决的难题。

本文在小区二次供水系统中安装了一种小型的全自动电解制氯系统，通过制氯系统与水箱中的余氯浓度进行连锁控制，自动将水箱中的余氯浓度控制在设定值。实现了供水系统的在线二次加药，有效的解决了二次供水中微生物的污染问题，具有很高的推广价值。

1 电解制氯系统的原理及组成

1.1 电解制氯的基本原理

电解制氯是通过电解食盐水(或海水)的方法，获得含氯消毒剂的一种技术，装置的构造相当于一个电解池[2]，将交流电通过整流变压装置转变为直流电后外接到设备的阴阳电极。在电解的作用下，电解阳极发生的主要反应有：

Cl--e→Cl·

2Cl-- 2e→Cl2↑

Cl2+H2O→HClO+HCl

电解阴极发生的主要反应有：

2H++2e→H2↑

总反应：NaCl+H2O→H2↑+NaClO

电解食盐水装置生成的次氯酸钠具有很强的氧化能力，可有效抑制细菌表面蛋白质的形成并杀死细菌[3]。

1.2 电解制氯系统的组成

1.2.1 如图1所示，整个电解制氯系统由在线制氯系统及水箱循环系统组成，制氯系统负责次氯酸钠消毒剂的制取，水箱循环系统负责消毒剂的均匀混合。在线制氯系统包含制氯器、储盐罐、储氯罐及配套的水泵、仪表、管道阀门、自动控制系统、电气系统等配套设施。

图1 电解制氯系统原理图Fig.1 Principle diagram of electrolysis chlorine production system

1.2.2 首先将过量的成品食盐投入到储盐罐中，制成饱和食盐水；然后将饱和食盐水加入到电解制氯装置中，通过电导率仪自动调节食盐水的加入量及稀释倍数，以控制次氯酸钠的浓度；最后将制得的消毒剂不间断的储存在储氯罐中。

1.2.3 通过循环管上设置的余氯仪，持续监测水箱中余氯的浓度，并实现余氯浓度与加药泵的连锁控制，当余氯浓度低于设定值的低位时，自动开启连接在储氯罐上的加药泵，当余氯浓度达到设定值的高位时，加药泵自动停止，从而将水箱中的余氯浓度自动控制在设定的范围内。

1.2.4 电解制氯装置的电极为圆盘型(见图2)，电解阳极采用钛基多元涂层的DSA，阴极采用不锈钢，为了防止阴极盘结垢导致电解效率下降[4]，电解阴极盘可旋转，并设置了刮刀，使阴极盘上的污垢被及时清除，沉积到装置的底部，定期自动排出。

图2 电解装置内部结构图Fig.2 Internal structure diagram of electrolysis device

2 系统的应用情况及灭菌效果分析

2.1 项目二次供水系统存在的问题

2.1.1 项目二次供水系统，地处城市郊区，距离自来水厂较远，供水管线较长，据了解，该自来水厂的出水余氯浓度控制在0.4～0.5mg/L之间，各项水质指标均满足水质标准的要求，但由于长距离管道的运输，水质容易发生恶化。

2.1.2 小区的二次供水水箱设置在地下室，为了避开楼房立柱，水箱的形状不规则，角落位置造成了多处死水区。

2.1.3 水箱的清洗不能满足半年一次的频率，并且清洗工作并非由专业队伍完成，清洗消毒不彻底。

2.1.4 单个水箱的容积为70m3，水箱偏大，而楼房的入住率仅有70%左右，造成水箱中的自来水不能及时的更新。

以上原因造成该小区自来水的水质不稳定，细菌污染情况时有发生，居民反映强烈。

2.2 设备增加前后的水质情况

为了解决小区饮用水细菌污染问题，改善小区居民的用水品质，在该小区增设了全自动电解制氯系统，并对改造前后的水质进行了检测(见下表)。

表 饮用水水质检测数据表Tab. Data sheet of drinking water quality testing

采样的时间点分别设定在早上6∶00及晚上6∶00，两个时间点分别对应小区的用水量最少点及用水量高峰期，取水点为二次供水水箱的出水口及水箱内部，由上表可以看出：

2.2.1 改造前，早上6∶00的余氯浓度仅有0.01 mg/L，远远小于晚上6∶00用水高峰期时的数值0.15 mg/L，总大肠菌群及菌落总数的数值都远远大于晚上6∶00，并且两者的数值都不满足水质标准的要求。这是因为夜间的用水量较小，贮水停留时间较长，余氯发生了快速的衰减，造成了细菌的大量滋生。童祯恭的研究表明，当贮水停留时间超过12h，会造成水质的二次污染，不宜直接饮用[5]。

2.2.2 改造后，用水量最少点和用水高峰期的余氯含量均稳定在0.3mg/L左右(可根据需要设定)，细菌的数量也得到了有效的抑制，这主要是由该系统的余氯连锁功能及全自动制氯加药功能实现的。

2.2.3 通过对水箱出水口及水箱内部两个取水位置的数值比较，两者的大小基本保持一致，说明水箱中的余氯混合的比较均匀，这主要是由于本项目设置的水箱循环系统起到了良好的混合效果。

3 结 论

3.1 该小型自动化电解制氯系统可以实现就地制氯，避免了含氯消毒剂在运输中的不便，且设备体积小，占地少，布置灵活，非常适合小区二次供水系统的改造。

3.2 该系统可自动维持二次供水水箱中余氯的浓度，有效的抑制了细菌的滋生，保障了该小区居民的饮用水安全。

3.3 该系统实现了二次加药的自动化控制，并实现了无人管理，设备维护量小，在城市二次供水领域具有极高的实用及推广价值。