NaClO消毒条件下饮用水余氯指标控制研究

祖文华(合肥供水集团有限公司，安徽 合肥 230022)

0 引言

中国饮用水处理中，液氯作为饮用水消毒处理的主要药剂应用广泛，但由于液氯属于重大危险源药剂，尤其是饮用水处理多位于人口密集地区，其安全性管理和控制尤为关键[1]，且根据相关要求需进行液氯备案、反恐资料报送和安全上岗培训等工作，导致饮用水厂需投入大量的人力、物力。针对液氯作为消毒药剂存在的局限性，近年来，中国各饮用水厂开始采用NaClO消毒取代液氯消毒，虽然两者均为氯消毒剂，但由于两种药剂原材料、成分和含量差异显著[2]，因此，采用NaClO取代液氯消毒后，可能造成饮用水出水控制指标出现一定的变化[3]。为确保NaClO消毒条件下饮用水水质符合GB 5749—2006《生活饮用水卫生标准》要求，笔者结合某饮用水厂供水消毒系统为研究对象，通过对比研究NaClO消毒剂引起的饮用水水质变化，对NaClO药剂投放量进行深入研究。

1 试验部分

1.1 工艺条件

某饮用水厂供水系统建设规模为32.5×104m3/d，水处理工艺采用原水预臭氧+常规处理+紫外线联合氯消毒工艺，投用药剂为三氯化铁和聚合氯化铝混凝处理。考虑到饮用水标准要求日趋严格，且液氯在运输、存放和使用等环节存在诸多安全隐患[4]，饮用水厂于5月底完成处理工艺升级改造，采用NaClO消毒工艺取代了液氯消毒工艺，滤池出水经NaClO消毒和紫外线消毒后进入清水池，经配水泵泵送至市政管网。

1.2 试验内容

1.2.1 NaClO消毒对饮用水出水水质的影响

为深入研究NaClO消毒条件对饮用水出水水质的影响，本研究对比检测了滤池出水、出厂水和管网水pH值，检测内容包括饮用水硬度、油度、余氯、电导率等指标，对比分析了液氯和NaClO两种消毒剂处理后水质变化情况，液氯取水时间为4月15日至5月30日，NaClO消毒取水时间为6月1日至7月15日，每天取样1次，分别取样45次。

1.2.2 余氯指标和NaClO消毒剂投放量研究

根据GB 5749—2006《生活饮用水卫生标准》要求，饮用水出水余氯指标应控制在4 mg/L(以游离氯计)以内[5]。为深入研究NaClO消毒剂投放量对出水水质余氯指标的影响，本研究对改用NaClO消毒剂投放量、出水余氯和管网末梢余氯指标之间的关系进行研究，以此分析NaClO消毒剂投加量对余氯指标的影响。

1.2.3 水样采集

饮用水处理厂水样采集时，原水水样取自进水泵房，滤池水取自滤池出水口位置，饮用水出水水质取样出水泵房。补氯后采样点位于液氯投加点管路。试验期间，对原水水样性质进行分析，可见两路进水水质性质基本一致。

1.3 分析项目及方法

本研究中，余氯分析采用余氯仪检测，水样浊度采用浊度仪检测，pH值采用pH计检测。色度采用铂-钴标准比色法检测，水样氨氮采用纳氏试剂光度法检测，硬度采用乙二胺四乙酸二钠滴定法检测，碱度采用酸碱度指示剂滴定法检测。

2 结果与讨论

2.1 NaClO消毒剂对饮用水出水水质指标的影响

2.1.1 NaClO消毒剂对饮用水余氯和浊度的影响

在饮用水厂升级改造前后，液氯投加量平均为1.72 mg/L，NaClO消毒剂投加量平均为20.02 mg/L。根据取样结果检测饮用水出水水质指标，两种消毒剂投加量均满足饮用水出水余氯控制要求(夏季0.7～1.0 mg/L，冬季0.6～0.9 mg/L)，且采用NaClO消毒剂余氯控制效果与液氯消毒剂效果基本一致，满足饮用水出水品质控制要求。在出水浊度控制方面，饮用水出厂浊度控制指标为0.3 NTU，通过对比改造前后水样浊度检测结果，采用NaClO消毒剂对出水咋浊度影响不显著，浊度指标与液氯消毒剂条件下基本相符，能够满足饮用水厂出水品质控制要求[6]。

2.1.2 NaClO消毒剂对饮用水其他指标的影响

对比研究改用NaClO消毒剂对饮用水pH值、硬度、碱度等指标的影响。采用液氯作为消毒剂时，液氯分解为HCl并溶于水，使水体pH值降低，而采用NaClO消毒剂时，由于NaClO水解生成氢氧根离子，导致水体pH值升高。通过对比饮用水厂升级改造前后水质pH值，原水投加液氯后出水水质pH值下降0.1，投用NaClO消毒剂后出水水质pH值较原水增加0.1，水样检测结果与理论分析相符。

同时，采用三氯化铁和聚合氯化铝联合混凝投加的情况下，由于NaClO投加可能造成pH值升高造成出水铝残留浓度升高[7]，因此，本研究增加了对出水水样铝浓度的检测。通过检测，采用液氯作为消毒剂时，铝浓度变化在±0.03 mg/L范围内，出水铝浓度为0.02～0.10 mg/L；改用NaClO消毒剂后，投加消毒剂后铝浓度变化范围为±0.01 mg/L，出水铝浓度为0.02～0.8 mg/L，可见，采用液氯或NaClO作为饮用水消毒剂，出水铝浓度指标均小于0.2 mg/L，符合标准要求。根据升级改造前后水质对比研究，改用NaClO消毒剂对出水水质铝浓度影响不显著[8]。

根据出水水质取样分析投加NaClO消毒剂对硬度和碱度的影响，发现升级改造前后饮用水出水硬度、碱度无显著变化，均能够满足标准要求，表明以NaClO消毒剂替代液氯消毒剂对饮用水硬度、碱度无显著影响。

2.2 NaClO消毒剂投加量与饮用水余氯控制

2.2.1 NaClO消毒剂投加量确定

通过检测饮用水出厂水和管网末梢水余氯浓度，发现NaClO消毒剂替代液氯作为消毒剂后，投加量为20 mg/L，饮用水出厂余氯变化范围在0.70～1.0 mg/L，供水管网内余氯指标符合 标准控制要求。管网各段取水色度均小于5度，且水厂改造完成后持续运用期间均未收到用户投诉。根据水质监测结果，将NaClO消毒剂投加量控制在0.70～0.90 mg/L。针对原水水质恶化等特殊情况时，适当调整NaClO消毒剂投加量为0.70～1.00 mg/L。

2.2.2 补氯条件下余氯控制

由于该饮用水处理厂西区输水管道线路较长，且用户以工业用水为主，居民用水占比较小，根据余氯监测，该段余氯监测点指标偏低。通过对西区管路补加NaClO消毒剂后，检测西区管路饮用水出水余氯指标变化情况。

根据补氯前后出水余氯指标变化情况可知，补氯前西区管路出水余氯均值为0.90 mg/L，西区管网余氯普遍较低，西区供水主干管进口点水样余氯均值为0.31 mg/L(如表1所示)，西区供水管末梢余氯均值为0.18 mg/L。采用补氯工艺后，西区供水管余氯均值为1.21 mg/L。经补氯处理，西区供水管网余氯水平显著提高。经水样取样检测，西区供水主干管取样点经补氯后余氯均值为0.96 mg/L，管网末梢余氯值为0.26 mg/L，最大值为0.43 mg/L。西区管网出水口位置余氯均值为0.65 mg/L，最大值为0.90 mg/L。停止补氯后，西区各取样点余氯水平较补氯前水平有所增加，测得管网末梢取样点水样余氯均值为0.30 mg/L，最低值为0.13 mg/L。符合标准要求。

表1 西区管网补氯前后余氯均值 单位：mg/L

根据西区管网补氯工艺前后水质变化情况分析，长距率供水中，由于供水管路长，管网末梢易出现余氯浓度下降情况，影响出水水质。结合本研究，长距离供水情况下，可采用补加氯方法合理控制饮用水出水余氯指标，确保饮用水出水余氯控制在0.90～1.10 mg/L范围内。当进厂原水水质恶化时，可适当调整补氯后饮用水出厂余氯指标范围为0.90～1.20 mg/L。

2.3 NaClO 消毒成本验算

除安全性提高外，为深入研究NaClO 消毒剂替代液氯的成本变化情况，本研究进行两种消毒剂成本差异分析。饮用水厂升级改造前后，以NaClO 消毒剂有效氯浓度10%验算，其消耗量为11.20～25.83 mg/L，均值为20.00 mg/L；液氯消耗量为在0.70～2.20 mg/L，均值为1.70 mg/L。按NaClO 消毒剂单位成本580元/吨计算，液氯单位成本2 740元/吨计，计算NaClO 消毒剂时，原水消毒处理成本为0.012元/吨，采用液氯作为消毒剂时原水处理成本为0.005元/吨，可见，以NaClO 消毒剂替代液氯作为饮用水处理消毒剂，消毒剂单位成本增加0.07元/吨。

3 结语

通过本研究，得出结论，采用NaClO 消毒剂替代液氯消毒剂时，饮用水出厂指标无显著变化，余氯、浊度、碱度和硬度指标均与升级改造前一致，消毒剂投切变化对饮用水水质无显著影响，可达到饮用水稳定生产要求。同时，由于NaClO 消毒剂投加后会引起pH值略高，因此，在确定NaClO 消毒剂投加量时应充分考虑原水pH值。当NaClO 消毒剂投加量达到20 mg/L时，长距离管网末梢余氯能够满足余氯指标大于0.05 mg/L要求，当出水余氯指标出现波动时，可采用补加氯工艺调整出水管网余氯指标，采用补加氯工艺后，出水余氯应保持在0.90～1.10 mg/L范围内，遇特殊情况可调整为0.90～1.20 mg/L。此外，通过对比两种消毒剂成本，以NaClO 消毒剂替代液氯作为饮用水处理消毒剂，单位成本增加约0.07元/t，NaClO 消毒剂成本较液氯消毒剂成本高，但安全性良好。