二氧化氯在水廠消毒中的應(yīng)用
一、概述
消毒是自來水廠處理工藝中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，長期以來人們對水廠水源的污染認識不足，致使水廠的處理工藝一直以去除水中的濁度及致病菌為目的。但隨著社會工業(yè)化進程的不斷加速，人們在提高物質(zhì)文明的同時卻在犧牲著自己的生存環(huán)境。大量的水源遭到工業(yè)污染，水媒疾病也時有爆發(fā)，另外，通過病原學關(guān)系的調(diào)查和實驗表明，氯消毒副產(chǎn)物的存在對人體健康也存在著極大的危害。正是由于以上原因，自七十年代中期以來人們對自來水的消毒工藝及氯消毒的替代產(chǎn)品進行了廣泛深入的研究，并同時對飲用水的水質(zhì)標準作了嚴格的規(guī)定。
我國自1956年頒發(fā)《生活飲用水衛(wèi)生標準（試行）》至1986年實施《生活飲用水衛(wèi)生標準》的30年間，共進行了4次修訂。部分項目也參考了國外發(fā)達國家的水質(zhì)標準，其中與消毒有關(guān)的指標如下：GB5749-85
為了保障人民的身體健康，消除或減少消毒副產(chǎn)物，國內(nèi)外已對氯消毒的替代產(chǎn)品進行了應(yīng)用研究。研究表明，二氧化氯作為飲用水消毒劑較氯氣及其他消毒產(chǎn)品具有明顯的優(yōu)越性。首先，它具有廣譜高效的消毒效果，其殺菌效率與臭氧相當，遠高于氯氣。其次，二氧化氯不與水中的有機物反應(yīng)生成氯代產(chǎn)物，有效地控制了THMs的形成。第三，它還可以對飲用水中的Fe2+，Mn2+，嗅和色等都有很好的去除效果，改善了出水水質(zhì)。國外尤其是歐洲水廠，已廣泛的采用二氧化氯進行飲水消毒。我國一些水廠已意識并采用了二氧化氯替代氯氣，并在逐漸推廣。
二、設(shè)備選型
按照現(xiàn)行國家飲用水衛(wèi)生標準中規(guī)定，出廠水中余氯應(yīng)高于0.3ppm，否則無法滿足管網(wǎng)末端的殺菌效果。但過量的余氯不僅增加了制水成本，也對人體健康不利，因此，保持穩(wěn)定的加藥量對水廠來說至關(guān)重要。二氧化氯發(fā)生器型號的選擇應(yīng)根據(jù)每小時的最大處理水量來確定，如按有效氯計算，一般地下水投加有效氯0.5～1g/m3，地表水投加有效氯1～2g/m3，以此即可選擇相應(yīng)型號的設(shè)備。另外，還要根據(jù)水廠的工藝條件，選擇不同類型的二氧化氯發(fā)生器。例如：有清水池的水廠，可選擇ZH系列復合二氧化氯發(fā)生器，將消毒液直接加入到清水池中即可。ZH系列二氧化氯發(fā)生器不僅產(chǎn)率高，而且自動化程度高，可以根據(jù)處理水量或出水余氯或兩者組成的閉合回路來控制二氧化氯的投加量，也可以根據(jù)處理水量和出水余氯在中心控制室對二氧化氯發(fā)生器進行遙控，以滿足水廠穩(wěn)定投加消毒劑的要求。水廠可根據(jù)自己的實際情況選擇相應(yīng)的控制方式。
三、工藝流程圖
四、控制方案
控制部分可根據(jù)廠方要求配置。
方案一：采用德國ProMinent余氯自動測控裝置，通過進水流量和出廠水余氯量自動控制二氧化氯發(fā)生器計量泵的運行頻率，調(diào)節(jié)發(fā)生器的產(chǎn)量。該方案需在清水池進水處安裝電磁流量計，余氯自動測控裝置接收4～20mA信號，經(jīng)運算后轉(zhuǎn)化成脈沖信號控制二氧化氯發(fā)生器。方案二：采用德國ProMinent余氯自動測控裝置，通過水中余氯量自動控制二氧化氯發(fā)生器計量泵的運行頻率，調(diào)節(jié)發(fā)生器的產(chǎn)量。該方案要求檢測水盡量離加氯點近，以便能將水中余氯量的變化迅速反饋到控制器。方案三：值班人員根據(jù)余氯顯示，通過控制器手動調(diào)節(jié)二氧化氯發(fā)生器計量的運行頻率，調(diào)節(jié)發(fā)生器的產(chǎn)量。
五、運行成本分析
ZH系列復合二氧化氯發(fā)生器使用鹽酸和氯酸鈉為原料，鹽酸（30%）的價格800元/噸，氯酸鈉的價格為4200元/噸。根據(jù)該發(fā)生器的額定消耗量計，一般每生產(chǎn)1克有效氯消耗氯酸鈉0.65g、鹽酸1.3g，折合人民幣約0.004元。投加量通常為1～2ppm，則：噸水成本約為：0.004～0.008元/噸。ZH型純二氧化氯發(fā)生器使用鹽酸和亞氯酸鈉為原料，鹽酸（31%）的價格800元/噸，亞氯酸鈉的價格為19000元/噸。根據(jù)該發(fā)生器的額定消耗量計，一般生產(chǎn)1克ClO2消耗亞氯酸鈉（82%NaClO2）2.2g、鹽酸（31%HCl）2.0g。折合人民幣約0.043元，折合成有效率約為：0.043÷2.63=0.016元。有效氯投加量通常為1～2ppm，則：噸水成本約為：0.016～0.032元/噸。
運行費用比較見下表：
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