北方农村小型次氯酸钠消毒水厂运行效果研究

赵 微，李铁男，高雪杉，杨继富

(1.中国水利水电科学研究院，北京 100038；2.黑龙江省水利科学研究院， 黑龙江 哈尔滨 150080)

北方农村小型次氯酸钠消毒水厂运行效果研究

赵 微1,2，李铁男2，高雪杉2，杨继富1

(1.中国水利水电科学研究院，北京 100038；2.黑龙江省水利科学研究院， 黑龙江 哈尔滨 150080)

K水厂是北方小型集中式供水工程的典型代表，供水人口2000人，水源类型为地下水，水源水质好。为了给水源水质较好的北方农村小型集中式供水工程的建设模式提供依据，本文采用仪器分析等方法，开展了水处理工艺的选择、水质化学分析以及水厂运行成本计算等研究。研究表明，在水源水质达标条件下，水厂净水工艺宜选择次氯酸钠消毒技术。水厂运行3个月过程中，次氯酸钠发生器运行稳定，出厂水及末梢水水质稳定并能达标。水厂用电及药品的成本为0.51元/t。

小型集中式供水工程；地下水；次氯酸钠消毒；运行效果

在我国农村饮水安全保障体系中，小型集中式供水工程占具重要的比例。黑龙江省农村饮水提质增效 “十三五”规划将农村水利与供水安全作为重点研究方向，计划总投资31.55亿元，实施工程5754处(有90%为小型集中式供水工程)，全面提高432.9873万农村人口饮水质量。黑龙江省部分地区水源水质较好，其中13个市103个乡镇农村饮用水水源地水质调查数据显示，地下水型水源地98个，其中27个合格(合格率为28%)。即便是在水源水质较好的地区，工程在运行管理中也不同程度的存在建设标准低[1-2]，采用的技术落后[3-4]等问题，进而影响水质合格率。因此，本文首先对以地下水为水源的水处理工艺的选择进行研究，然后采用仪器分析等方法，分析了水厂的运行效果。以期为北方农村小型集中式供水工程建设模式的研究提供可靠的实践经验和技术支持。

1 水厂概况

K水厂位于我国北方地区，供水范围1个行政村，供水人口2000人，571户。供水规模为日供水量160 m3。水源井1眼，井深140 m，单井出水量20 t/h。铺设输配水管网19 714 m。管材PE，管顶埋深2.8 m。K水厂采用的水源井在水量上满足《村镇供水工程技术规范》(SL 678-2014)[5]中取水量的设计要求，水质满足《地下水质量标准》(GB/T 14848-1993)中Ⅲ类水的标准[6]，可作为生活饮用水水源，且水质较好。

2 净水工艺的选择及设计

K水厂净水工艺的选择主要从两方面考虑，一是净化处理工艺，二是消毒工艺。K水厂供水所用的水源是地下水且水质较好，因此不需要通过混凝沉淀、过滤等净化处理。依据《农村饮水安全巩固提升工程“十三五”规划》中的建设要求，需要配备完善和规范使用水质净化消毒设施，使供水水质达到《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)的要求[7]。因此，水厂需要配置消毒设备。消毒设备的选择应从原水水质出发，当原水水质较差，如以地表水为水源，应优先考虑采用氧化能力较强的消毒方式，建议配置高纯型二氧化氯消毒设备[8]。当原水水质较好，如以地下水为水源，则应优先考虑采用氧化能力相对较弱的消毒方式[9-10]，建议配置电解食盐法次氯酸钠消毒设备。因此，K水厂选择配置次氯酸钠消毒设备。

依据《村镇供水工程设计规范》(SL 678-2014)中4的规定设计K水厂的清水箱，清水箱体积60 t，材质为玻璃钢。依据SL 678-2014中11.3的规定选择次氯酸钠消毒设备，选定次氯酸钠发生器1台(北京资顺晨化科技有限公司、zls-cl-L-100)。配置深井泵1台，供水泵1台，提水设备的选择应遵循SL 678-2014中6的有关规定。另外配置余氯在线监测仪1台(普罗名特科技有限公司、CLE3-mA-2ppm)。水厂技术流程图见图1。

图1 水厂技术流程

3 工程运行效果分析

为了考察在水源水质较好的条件下，K水厂(小型次氯酸钠消毒水厂)运行的稳定性，开展出厂水中余氯的在线监测以及水源水、出厂水及末梢水水质常规35项指标的化学检测分析。

3.1 消毒剂在线监测效果

为了考察次氯酸钠消毒效果及设备运行的稳定性，采用余氯在线监测仪对出厂水中的余氯含量进行检测，数据采集方法为在仪器上直接读数，数据采集时间为水厂开始系统运行第1～91天的每日上午9时。

图2 不同时间水中游离氯的监测值

由图2可知，水厂开始系统运行从第1～91天，水中余氯的值保持在0.14～0.15 mg/L，水中余氯的监测值在国标规定的范围内。试验结果表明，K水厂出厂水中消毒剂指标合格，采用次氯酸钠消毒方式的消毒效果较好，次氯酸钠发生器运行稳定。

3.2 水质常规35项指标

为了考察水厂各环节的水质是否符合生活饮用水水质卫生要求，分别取水源水、出厂水及末梢水的水样进行水质分析。试验设置三个取水口(见图1)，从取水口1～3可取得的水样分别为水源水、出厂水及末梢水。水样采集、处理、及运输方法按照《生活饮用水标准检验方法》(GB/T 5750-2006)中GB/T 5750.1执行[11]。水样采集设置2个重复，每个采样点采集2瓶(600 mL娃哈哈纯净水瓶)。水质检测采样时间为水厂开始系统运行第1、3、5、8、11、16、21、31、61、91天的每天上午9时。检测指标为水质常规35项，参见《生活饮用水卫生标准》(GB/T 5749-2006)。水样检测方法按照《生活饮用水标准检验方法》(GB/T 5750-2006)执行，每个水样的检测重复3次。水质常规指标主要包括微生物指标、毒理指标、感官性状和一般化学指标、放射性指标，以及消毒剂常规指标等，水源水、出厂水及末梢水的水质各项常规指标分析结果见表1～4。

由表1～4可知，K水厂系统运行3个月，水源水、出厂水及末梢水的消毒剂指标符合《生活饮用水卫生标准》(GB/T 5749-2006)的要求，消毒效果稳定，水源水、出厂水及末梢水的其他35项常规指标也均符合GB/T 5749-2006的规定，水厂运行性稳定。

3.3 运行成本分析

为了考察K水厂运行成本的合理性，本文对水厂的制水成本进行了分析。制水成本即为水厂每生产1 t水需要的成本，由深井泵耗电成本、次氯酸钠消毒剂投加成本、余氯在线监测仪器耗电成本，及供水泵耗电成本组成。

本研究采用的深井水泵型号为200QJ20-133/10(380 V、50 Hz，流量20 m3/h、扬程140 m，15 kW)，经计算耗电0.75 (kW·h)/t，农村供水按每度电0.51元计算，每生产1 t水需要0.3825元。供水泵型号为65ZX25-32(220 V、50 Hz，流量25 m3/h、扬程32 m，5.5 kW)，经计算耗电 0.22 (kW·h)/t，每生产1 t水需要0.1122元。消毒设备选择资顺牌次氯酸钠发生器(型号：zls-cl-L-100，1 kW)，按经验值该设备每小时消毒100 t水，电费成本0.0051元/t。工业食盐按5600元/t计算，消毒设备消耗食盐量按1 g/t计算，需要成本0.0056元/t。余氯检测设备设备(普罗名特科技有限公司、CLE3-mA-2ppm，10 w)，按日供水量160 m3计算，需要成本0.0008元/t。合计成本0.51元/t。魏向辉等[12]对农村小型供水工程制水成本进行了研究，结果表明，水厂用电及药品的成本0.5～2.0元/t，K水厂的制水成本与其研究结果相近，符合实际生产需求。

4 结 论

以K水厂作为水源水质较好的北方小型供水工程的代表，本文开展了水处理工艺的选择、水厂的运行效果以及运行成本分析等研究，主要研究成果如下：

(1)在水源水质达标条件下，北方小型供水工程的净水工艺宜选择次氯酸钠消毒技术。

(2)K水厂运行3个月过程中，次氯酸钠发生器运行稳定，出厂水及末梢水水质稳定达标。

(3)K水厂用电及药品的成本为0.51元/t。

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Study on the operation effect of small sodium hypochlorite disinfection water works in northern rural areas

ZHAO Wei1,2, LI Tienan2,GAO Xueshan2,YANG Jifu1

(1.ChinaInstituteofWaterResourcesandHydropowerResearch,Beijing100038,China; 2.HeilongjiangProvinceHydraulicResearchInstitute,Harbin150080,China)

K water treatment works were the typical representatives of small centralized water supply project in northern rural areas, the water supply has a population of 2000, groundwater type, and the water quality was good. In order to provide a basis for the construction of a small centralized water supply project in northern rural areas.The instrument analysis method was adopted and the selection of water treatment process, chemical analysis of water quality, waterworks operation cost calculation were researched. The results showed that under the condition of the water quality can reach the standard, water treatment works should choose sodium hypochlorite disinfection technology. In 3 months of operation process, sodium hypochlorite generator running stability, the finished water and tap water quality is stable and can reach the relevant standards. The cost of electricity and drugs for water works was 0.51yuan/t.

small centralized water supply project; ground water; sodium hypochlorite disinfection; operation effect

X321

A

2096-0506(2017)09-0029-06

黑龙江省科研机构创新能力提升专项计划项目(YC2015D006-1)；黑龙江省科技专项(201601)

赵 微(1982-)，女，黑龙江富锦人，工程师，研究方向为农村饮水安全。E-mail: zhaoweiysaq@163.com。