重慶純水設備解讀：水處理中消毒方法大全
【重慶水處理設備網http://xqccscq.com/】消毒在水處理中是必不可少的方法，氯系消毒劑在消毒領域占據了決定性的地位，本文對氯系消毒劑的介紹全部基于現場實際狀況，本文照片均為現場實拍，表格為實際數據總結，未經允許禁止采用！
一、氯系消毒劑--次氯酸鈉
1概述
次氯酸鈉消殺方式和氯氣基本相同，消毒副產物和氯氣也基本相同，但所產生的致癌物質要明顯少于氯氣，其來源主要有兩種，一種是廢品的次氯酸鈉，一種是電解制備的次氯酸鈉，國污水處置廠兩種都有采用，其中廢品次鈉有效氯含量較高，為10%電解次鈉發生器依照有無陽離子交換膜可分為兩種，采用陽離子膜的二氧化氯發生器我國采用的極少，主要為無陽離子膜的二氧化氯發生器，所制取的二氧化氯發生器的濃度均≤1%
2次氯酸鈉的使用應注意的問題
1廢品次鈉
廢品次鈉主要考慮結垢、積氣及衰減的問題，次鈉的衰減主要和環境溫度、光照等因數有關，一般來說廢品次鈉從10%有效氯含量衰減至5%需要140-180天左右，達到5%濃度時候最為穩定，衰減速度大幅放緩，可以較為臨時保管。投加量因污水性質不同而不同，有效氯投加量為給水消毒用的3-5倍左右，約在為3-5mg/L具體投加量應以小試實驗為標準。
廢品次鈉的投加管道多采用CPVC管道，這是因為次鈉有較強的腐蝕性，存儲容器一般采用PE桶和混凝土池（環氧樹脂內壁防腐處置，圖1并遮光隔熱。
圖1廢品次鈉存儲桶
廢品次鈉在稀釋成5%溶液時，需要采用軟水，重慶GMP純化水設備否則很容易結垢（圖2而且廢品次鈉會溶鹽會分解發生大量氣體，所以投加的時候需要考慮排氣。
2電解法制取次氯酸鈉
電解法次氯酸鈉發生器主反應過程可用以下方程式來表示：
電解鹽水型次氯酸鈉發生器的電解過程是一個電化學的反應過程，唯一原材料就是鹽水（非飽和，工業精鹽）沒有別的附加成份，制成次氯酸鈉溶液品質純潔，其工藝流程如圖3所示
電解法次氯酸鈉發生器一般由電解槽（圖4酸洗設備（一般采用檸檬酸或者鹽酸）鹽水配置裝置、氫氣強排裝置、離子交換裝置（軟化溶解食鹽用水）次鈉存儲罐投加設備（圖5組成，其中冷卻、氫氣強排、離子交換裝置與設備運行同期、鹽水配置視生產所需，酸洗一般為每半年一次。
目前我國各省在采用電解法制取次鈉所面臨的問題主要是平安問題，因為次鈉產生氫氣，依照相關要求，氫氣需要高排，但污水及給水廠中，一般難以達到高排的要求，此外稀釋水的軟化及設備要求定期酸洗，系統也較廢品次鈉復雜，對管理水平要求較高。
3電解次鈉與成品次鈉的制水成本對比
相較廢品次鈉而言，電解次鈉一次性投資較大，但是制取成本較低，每消毒1m3自來水（污水性質相差較大，比較較為困難）,利息約為0.009-0.012元，而次鈉與運距有直接關系，10%有效成分廢品約在800-2800元/噸之間，不同地區差異極大，相對制水成本在0.08元-0.12元/噸之間。
二、氯系消毒劑--二氧化氯
1概述
二氧化氯是氣態下是一種黃綠色的氣體，有劇毒，有效氯含量約為氯氣的3倍，理論上消毒能力也強于氯氣，主要通過對細胞壁的穿透殺滅細菌，消毒時一般不發生氯類物質消毒所產生的致癌物質（轉化率降低時除外）但發生一定量的氯酸鹽及亞氯酸鹽。
二氧化氯屬于易燃易爆品，國采用二氧化氯消毒較早，2000年左右在國中小型水廠、醫院污水處置站均有較大范圍使用，使用的時多采用現場制備的方式，現產現用。
現場制備主要采用二氧化氯發生器或AB劑調和的方法，也有少數景區采用二氧化氯泡騰片。污水廠由于二氧化氯投加量較大，多采用現場制備的方式獲得二氧化氯，即二氧化氯發生器。
二氧化氯發生器經過多年研發改進，目前已經是第四代產品，主要有二元法、三元法及電解法三種，二元法及三元法通俗稱為復合法及高純法，復合法以濃鹽酸與氯酸鈉反應為代表，高純法以硫酸與氯酸鈉反應為代表，電解法由于陽離子滲透膜技術問題，使用較少。
上述反應式除電解法外，原料并不唯一，如雙氧水可以用蔗糖代替，但反應式會相應改變，氯酸鈉也有使用亞氯酸鈉作為原料的
一般來說，無論何種二氧化氯發生器，其使用壽命一般在5-7年左右，壽命接近終結后，會發生轉化率大幅下降導致二氧化氯的制備的產物純度降低，氯酸鹽和亞氯酸鹽的生成量爆增的情況，此時應及時更換二氧化氯發生器。
2二氧化氯發生器
二氧化氯發生器一般由控制部分（如圖1反應局部（如圖2及投加部分（如圖3及原料存儲局部組成。發生的時候，由計量泵依照預定比例將原料吸入反應器中，待反應完成后由水射器帶入投加點進行投加，投加量與水質有很大關系，給水中投加量一般在0.1-0.5mg/L范圍內，污水中一般在1-2mg/L范圍內，具體投加量應進行小試實驗，并以出水指標為小試的要求。
圖1二氧化氯控制柜
圖2二氧化氯反應釜
圖3二氧化氯投加水射器
3二氧化氯使用過程中需要注意的問題
1轉化率問題
二元法及三元法的二氧化氯發生器在國經過二十余年發展，已經越來越幼稚，但其所面對的最主要問題仍然是轉化率問題，這是因為轉化率直接制約著二氧化氯的制備的產物純度、氯酸鹽和亞氯酸鹽的生成量、各原材料的用量問題。制約二氧化氯轉化率的因素較多，如原料純度、反應溫度、廢液排放頻次等等，使用二氧化氯的時候可以定期測定二氧化氯發生器的轉換率，如無測定能力，可通過觀察原料消耗情況、氯酸鹽及亞氯酸鹽的生成量、及廢液發生量來判斷，因為轉化率降低生成相同量的二氧化氯消耗的原料、氯酸鹽及亞氯酸鹽的生成量及廢液發生量將明顯增加。
2原料純度
一般來說，采用不同方法制備的二氧化氯發生器所需原料的純度不同，原料純度必需嚴格依照廠家要求進行推銷，如圖4采用濃度過高的硫酸制備會使發生器發生結晶。重慶GMP純化水設備
圖4二氧化氯制備時結晶
3腐蝕
鹽酸法制備二氧化氯有腐蝕設備的問題，鹽酸存儲的時候必需密封處置，對存儲空間應采用防腐蝕瓷磚等保護措施。
圖5被鹽酸氣體腐蝕的欄桿
4鹽酸法及硫酸法的對比
鹽酸法及硫酸法（均采用氯酸鈉為原料）對比如表1所示（由于污水性質較為復雜，利息為某江段同原水，同工藝，同出廠余二氧化氯量所計算成本）
三、氯系消毒劑----氯氣
1概述
目前在國液氯仍然是水處置過程中應用最多的消毒劑，氯氣及游離氯劑用在不同規模的水廠所占比例為46.54%~89.36%二氧化氯在中小型規模的水廠所占比例為10.3%~42.29%主要是由于它應用歷史長，其使用歷史可以追溯到中國的第一座自來水廠--上海楊樹浦自來水廠，漫長的使用過程中，積累了豐富的運行管理經驗，而且氯氣的殺毒效率高、可保持一定的繼續殺菌效果，但也易生成大量的有機鹵代烴類致突變的復雜有機化合物，造成水體的二次污染。氯氣消毒機理目前業界有兩種看法，一種是認為氯氣與水反應生成的新生態氧的強氧化作用，一種認為是氯氣與水反應生成次氯酸鈉對細菌的穿透的殺滅作用。
2氯氣在使用過程中應注意的問題
氯氣在使用過程中主要存在問題主要就是平安問題和投加問題，而平安問題又包括平安距離、存儲、運輸、副產物生成的問題，投加問題主要是折點投加量的問題。
1氯氣的投加
氯氣投加設備主要有真空加氯機及轉子加氯機兩種，其主要原理都是將液氯溶于水中后輸送至投加點進行投加，一些溫度較低加氯量較大的地方還會設置液氯蒸發器。液氯用于存在一定量氨氮的原水消毒或污水消毒中會發生折點加氯效應，即液氯會與污水中的氨氮反應，使得加氯曲線不是一條直線，而是一條折線，這時加氯量應通過反復的小試實驗進行確認。
2液氯的平安
液氯的平安主要涉及平安距離、存儲、運輸、副產物生成的問題的給水廠主要注重的平安距離設置、存儲、運輸、副產物生成，而污水廠主要注重平安距離的設置、存儲、運輸的問題。運輸問題我國各大水務集團均分包給有運輸資質的運輸企業，而平安距離均參照《氯氣安全規程》GB11984-2008要求。
氯氣的存儲要求極高，需要在液氯貯罐區地面應低于周邊地面0.3~0.5m或貯存區周邊設0.3~0.5m事故圍堰（即中和堿池圖3設置漏氯吸收裝置（圖1及噴淋系統（圖2以上措施均需要通過當地安監部門的平安評估。
圖1漏氯吸收裝置
圖2氯庫及噴淋系統
圖3堿池
四、氯類消毒副產物的對比
為真實進行對比，抽取某地3個不同水廠（水源同源，三個水廠取水口相差不超過1km2017年全年檢測數據進行比擬（各廠出廠水水質要求均能滿足GB5749-2006規范要求，且出廠水濁度均在0.3NTU左右）如下表2所示（三個水廠消毒劑投加點均在濾池后，有效氯投加量均在1mg/l左右，表2中一氯二溴甲烷、二氯一溴甲烷、三鹵甲烷、三溴甲烷根據規范要求為半年進行一次分析）
由表2可知，所有消毒方式副產物均能滿足GB5749-2006規范要求，其中：氯氣消毒產生了三氯甲烷、一氯二溴甲烷、二氯一溴甲烷、三鹵甲烷，氯酸鹽和亞氯酸鹽在大多的月份未檢出；次氯酸鈉消毒發生的副產物和液氯消毒基本相同，也產生了三氯甲烷、二氯一溴甲烷、三鹵甲烷，但含量略少于氯氣消毒，有些月份還發生一定量的亞氯酸鹽和氯酸鹽；二氧化氯消毒幾乎沒有檢出三氯甲烷、一氯二溴甲烷、二氯一溴甲烷、三鹵甲烷，但產生了氯酸鹽、亞氯酸鹽的消毒副產物。
不同消毒劑所產生的消毒副產物各有區別，中的來水二氧化氯幾乎不發生鹵代物致癌物質，但發生氯酸亞及亞氯酸鹽，而次鈉及氯氣均發生鹵代物致癌物質，但次鈉發生量明顯低于氯氣的發生量。
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