二氧化氯与次氯酸钠联用在自来水处理中的应用

(深圳水务集团深圳市莲塘供水服务有限公司，深圳 518000)

深圳市莲塘水厂设计供水规模5万m3/日，原水取自邻近水库，处理工艺为常规工艺(折板反应池-斜管沉淀池-砂滤池-清水池-重力流供水)，自2006年开始用二氧化氯(CLO2)取代液氯(CL2)作为自来水生产氧化消毒剂,常规投加方式为前加氯预处理+滤后出厂消毒。前加氯常规情况下投加在反应池前，主要用于杀灭藻类及氧化有机物，在特殊时期投加点改在滤前(强化滤池灭菌或强化除锰)，滤后和出厂水加氯主要用作杀菌消毒。为加强水厂生产及水质安全保障，2017年3月，莲塘水厂改造和启用了次氯酸钠投加系统，并进行了二氧化氯与次氯酸钠两种氧化消毒剂联合投加的生产试验，取得了一定经验和效果。

1 水厂原水概况

水库原水通过泵站提升50米扬程，经长度约500米的原水管道输送到莲塘水厂。水库原水水质符合《地表水环境质量标准GB3838—2002》Ⅱ～Ⅲ类标准，原水水质主要风险为突发性高锰、高浊、高藻及其所带来的对生产和供水水质安全的影响。

2 水厂氧化消毒剂投加方式

水厂实际日均供水3万m3/日，最高日4万m3/日，采用二氧化氯(CLO2))作为自来水生产过程中氧化消毒剂，二氧化氯采用现场制备方式，工艺为：盐酸+氯酸钠经过复合式二氧化氯发生器反应制成二氧化氯，反应式：HCL+NaCLO3=CLO2+1/2CL2+NaCL+H2O。水厂处理工艺和二氧化氯投加方式示意如图1所示。

图1 单独使用二氧化氯的投加方式

3 水厂水质保障风险隐患

莲塘水厂原水水质较优良(地表水Ⅱ～Ⅲ类标准)，现状单一氧化消毒剂种类(二氧化氯)及投加方式基本能满足常规情况下水厂除藻、除锰、氧化有机物及供水消毒工艺及水质安全保障要求。在突发或季节性原水水质突变情况下，莲塘水厂存在如下水质保障安全隐患问题

(1)水库原水藻类繁殖爆发和氨氮增高情况下，水厂将增加投氯量进行杀灭藻类、氧化有机物及杀菌等强化工艺处理措施，以保障正常生产及水质安全。

(2)每年10～11月份，季节交替，气温骤降时期，莲塘水厂均会遇到原水锰超标问题(莲塘水厂原水溶解锰最高时达0.3mg/L，分析原因可能是气温骤降时引起水库上下层水体交换，导致水库底层锰元素释放及上升到泵站取水层位置，且莲塘水厂与原水泵站仅500米距离，原水中的锰元素来不及自然氧化就供到了水厂。使用同一原水泵站及原水管路的下游两家水厂没有同类问题，分析原因应该是下游两家水厂的原水管路距离较远(管渠长度分别为6000米和12000米)，且下游两家水厂原水进厂前段各有一段长约2000米输水隧道，原水中的锰元素在输水管渠中氧化和沉淀吸附了)，

在原水锰超标季节，如水厂工艺处理措施不当，将会导致发生管网黄水问题而造成不良影响，2012年11月莲塘水厂供水区域就曾发生过此类问题，引起市民投诉。因此，每当这个时候，水厂为有效除锰，将会采取前加氯(二氧化氯)转到滤前投加，同时增加投氯量等强化工艺处理措施。

以上两点所采取的强化工艺处理措施均会导致二氧化氯设备高负荷运行、出厂水消毒剂嗅味值增高、二氧化氯消毒副产物(亚氯酸盐和氯酸盐)超标等设备和水质安全风险。

4 解决问题思路及方案

为解决莲塘水厂只有单一种类氧化消毒剂(二氧化氯)及此消毒设施无备用的安全隐患问题，决定改造和启用闲置的次氯酸钠投加系统，以次氯酸钠和二氧化氯联合投加方式解决原水突变状况下氧化消毒剂需量增加、投加点灵活选择搭配和氧化消毒设施及药剂安全备用问题。

2017年1～2月，莲塘水厂改造和调试厂内次氯酸钠投加系统，使之与二氧化氯投加系统成为我厂一套能联合使用和灵活搭配的氧化消毒剂投加系统，在综合考虑我厂设计建设时以二氧化氯消毒为主，次氯酸钠作为应急和补充的条件及在参阅相关技术文献[1，2]的基础上， 决定以次氯酸钠(前加氯)+二氧化氯(消毒)的联用方案进行生产试验。改造后的氧化消毒剂投加方式见图2。

图2 次氯酸钠与二氧化氯联用投加方式

2017年2月28日，我厂开始以次氯酸钠+二氧化氯的方式进行实际生产试验，为更好保障生产和水质安全，生产过程关键控制点的参数与之前一致(滤前水余氯控制在0.10～0.15mg/L；出厂水二氧化氯控制在0.10～0.15mg/L)。

5 结果及讨论

次氯酸钠+二氧化氯的方案经过3个月的生产实际运行效果观察及相关生产数据对比，得出以下运行数据及结果。

(1)极大提高了我厂氧化消毒剂投加系统保障能力，消除了风险隐患，能更好保障生产和水质安全。原先我厂只有一套二氧化氯投加系统，在原水水质突变情况下不能很好增加投氯量及更加灵活选择投加点，且次氯酸钠投加系统由于长期闲置，起不到应急和补充作用，存在很大生产和水质安全保障隐患。在次氯酸钠系统启用且与二氧化氯联合使用后，次氯酸钠和二氧化氯投加系统成为我厂一套可灵活搭配，互为补充及备用的氧化消毒剂投加系统，极大提高了我厂生产和水质安全保障能力。

(2)大幅降低了我厂出厂和管网水消毒副产物检测浓度，安全水水质安全得到进一步提高。次氯酸钠和二氧化氯联合投加后，我厂出厂水和管网水的二氧化氧消毒副产物亚氯酸盐检测值下降53～54%，氯酸盐检测值下降73～74%，次氯酸钠消毒副产物三氯乙酫出厂水检测值远低于《生活饮用水卫生标准(GB5749—2006)》限值标准，具体数据见表1和表2。

(3)未增加药剂成本,经测算，两种投加方式(单独二氧化氯和次氯酸钠+二氧化氯)的药剂成本一致。2014～2016年单独投加二氧化氯时的原料(盐酸+氯酸钠)成本为0.01035元/m3， 2017年3～5月次氯酸钠+二氧化氯投加方式时的原料(次氯酸钠+盐酸+氯酸钠)的成本为0.01035元/m3，两者相等，见表3。

表1 莲塘水司2017年3～5月和2016年全年亚氯酸盐和氯酸盐检测值对照表

备注:①以上2016年和2017年均值为月检平均值；

②《生活饮用水卫生标准(GB5749—2006)》亚氯酸盐和氯氯酸盐限值为≤0.01mg/L。

表2 莲塘水司2017和2016年出厂水三氯乙酫检测值对照表

备注:①以上2016年检测值上半年和下半年106项年检平均值(2次平均)，2017年检测值为上半年106项检测值(1次)；

②《生活饮用水卫生标准(GB5749—2006)》三氯乙酫限值为≤0.01mg/L。

表3 两种投加方式单位成本对对照表

6 结论

(1)次氯酸钠和二氧化氯联用可以增加水厂氧化消毒剂投加方案的灵活性，提高水厂生产和水质安全保障能力。

(2)次氯酸钠和二氧化氯联用能降低消毒副产物浓度，提高供水质安全保障。次氯酸钠(前加氯)+二氧化氯(消毒)的投加方式)与单独二氧化氯投加方式(前加氯+消毒)比较，出厂水和管网水二氧化氯消毒副产物亚氯酸盐和氯酸盐的浓度分别下降53%和73%，同时出厂水的次氯酸钠消毒副产物三氯乙酫浓度未检测出变化，均远低于《生活饮用水卫生标准(GB5749—2006)》的限值标准。

(3)次氯酸钠+二氧化氯和单独二氧化氯的两种投加方式的药剂单位成本一致。

[1]刘渊芳，尹世平，李柏敏.广东化工,2011，38(4)：107-109.

[2]吴思宇，卢小艳、刘丽君，张金松.净水技术， 2016，35(2):38-42.