容城县农村供水站消毒设施改造探讨

赵璐瑶

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250）

1 概况

保定市容城县位于河北省中部， 目前有11座供水站担负着近20万农村人口的安全饮水任务， 供水站设计规模为900～3000m3/d，水源采用深层地下水，消毒设施均为化学法二氧化氯发生器。 二氧化氯发生器通过盐酸和氯酸钠或亚氯酸钠反应， 现场制备二氧化氯溶液并投加使用， 该工艺使用的原料盐酸属于危险化学品， 需公安机关备案并24h在线监督，原料的采购、运输及储存过程复杂，使用技术条件严苛；该工艺对操作人员的技术水平要求较高；致使容城县部分农村供水站的消毒设备闲置且维护保养不到位，为确保农村供水安全，选择一种适合农村供水站的消毒设施尤为重要。

2 常用消毒工艺原理与特点

2.1 液氯消毒

液氯消毒是将液氯汽化后通过加氯机投入水中进行消毒。氯气能溶解于水中，与水发生水解作用生成次氯酸，并进一步离解成离子，溶液中主要以次氯酸、次氯酸根和氯离子的形式出现［1］。 液氯消毒是最常用的消毒方法，其特点是成本低、工艺成熟、具有持续消毒能力；但当原水中有机物含量较高时，会产生有机氯化物，且氯气是一种剧毒气体，需要设置泄氯中和装置，管理起来比较复杂。 该工艺适用于大、中型水厂。鉴于它的安全性和管理复杂性，目前趋于逐步被其他消毒剂所取代。

2.2 二氧化氯消毒

二氧化氯消毒是通过ClO2分子对细胞的吸附和渗透作用，抑制蛋白质的合成来破坏微生物。 二氧化氯是一种强氧化剂，且在广泛的pH范围内都具有氧化性，能去除臭味、色度，不与含氯化合物等反应生成有机氯化物。 但亚氯酸根和氯酸根超标是二氧化氯消毒存在的最大问题， 其原因主要有两个方面：①二氧化氯与水中还原性物质反应生成亚氯酸盐；②因二氧化氯发生器转化率低，引起氯酸盐浓度超标［2］。 二氧化氯一般采用现场制取或成品高纯二氧化氯粉剂，现场制备分为电解法和化学法，容城县农村供水使用化学法， 该工艺适用于原水有机物污染严重时。

2.3 次氯酸钠消毒

次氯酸钠消毒［3］主要是通过它的水解作用形成次氯酸，次氯酸再进一步分解形成新生态氧，新生态氧的极强氧化性使菌体和病毒的蛋白质变性， 从而使病原微生物致死。次氯酸钠有持续消毒能力，可采用次氯酸钠发生器现场制取， 也可直接采购次氯酸钠原液，其运输、储存和投加比液氯更加便捷、安全；但次氯酸钠成品液不易久存，见光易分解。该工艺适用于原液供应方便的地区。

2.4 漂白粉消毒

漂白粉消毒是利用漂白粉氧化作用对饮用水进行杀菌处理，其主要成分是次氯酸钙。 其持续消毒能力强，价格低，投加简单，仅适用于规模小的水厂。

3 二氧化氯粉剂和次氯酸钠原液消毒

本次改造主要针对农村小型供水站， 这些水站受到经济社会条件限制，建设规模较小，从业人员的技术水平和管理水平普遍较低［4］，因此选择的消毒方法必须操作简单，杀菌效果好，有持续消毒能力，消毒后水的口感好，副产物少，通过对比常用的消毒工艺， 成品二氧化氯消毒粉剂和次氯酸钠消毒更为适合小型农村供水站。

3.1 二氧化氯粉剂消毒

3.1.1 特点

二氧化氯粉剂是一种高纯度消毒剂， 转化率高达95%以上，粉剂不需另配活化剂活化，使用方便，贮存、运输安全便捷，使用浓度低，大大降低了消毒剂残余量给用户带来的负面影响， 同时降低了对设备、管道的表面腐蚀等。

3.1.2 投加方式

二氧化氯粉剂消毒的投加方式为压力管道投加或直接投加到水池， 将粉剂倒入设备储药装置中配置二氧化氯消毒液， 由隔膜式计量泵将消毒剂溶液根据流量精确地投加到管道或水池中， 管道上安装流量计，流量计输出的4～20mA信号与消毒投加器建立信号连接，按照过水流量投加二氧化氯消毒剂，从而达到消毒剂定比投加的效果。

3.2 次氯酸钠溶液消毒

3.2.1 特点

外购成品次氯酸钠溶液浓度一般为8%～10%，由专业运输车辆定期运输次氯酸钠原液至各农村供水站，需要有稳定货源，原液储存时注意避光、防腐容器储存，对于设备运行维护无特殊要求，避免了采用次氯酸钠发生器现场制备时危险气体生成的可能。本项目区采用深层地下水，不含有机物，采用次氯酸钠消毒不会产生三卤甲烷、卤乙酸等消毒副产物。

3.2.2 投加方式

次氯酸钠原液通过耐腐蚀泵加入稀释罐中，稀释罐中安装耐腐蚀搅拌器，加水混合均匀，在清水池进水口处设加氯点， 为保证次氯酸钠溶液能够精准投加至清水池， 每个投加点由1台加药泵单独投加，同时安装流量计对投加量进行核准。

4 二氧化氯粉剂和次氯酸钠原液消毒成本对比

4.1 设备成本

以处理1000～3000m3/d水量为准，高纯二氧化氯投加设备包括流量计、溶液箱、计量泵、PLC控制柜、安全阀、底液位报警、就地控制箱及余氯监测仪等，此套设备成本约9.01万元； 次氯酸钠溶液投加设备包括流量计、计量泵、加药稀释罐、耐腐蚀泵、控制箱、阀门及控制线路及余氯监测仪等，此套设备成本约9.47万元。

4.2 原料及运输成本

原料及运输成本费用按照农村供水站日处理规模1000m3/d为标准进行计算。

4.2.1 二氧化氯粉剂原料及运输费用

按消毒液投加量0.1PPM，处理1000t水需要消耗550g二氧化氯粉剂。 4WPL消毒粉按18元/袋计算，每袋220g，消毒1000t水需要二氧化氯原料成本为45元。

二氧化氯粉剂的运输费约15元/箱，每箱30袋粉剂，每袋粉剂重220g，折算成处理1000t水的运输费用为1.25元。

4.2.2 次氯酸钠原液原料及运输费用

投加10%的次氯酸钠溶液， 按有效氯投加量1mg/L计算， 处理1000t水需要消耗10kg次氯酸钠原液。 次氯酸钠溶液的成本费为2000元/t，消毒1000t水需要次氯酸钠原料成本为20元。

次氯酸钠溶液运输至容城县各水厂一趟的费用约1000元，每次储存7d的用量，这11座水厂共需54桶溶液，每桶溶液25kg，一趟运输1350kg，每吨溶液的运输费740元。折算成处理1000t水的运输费为7.4元。

4.3 投资对比

从消毒设备成本、原料及运输成本3个方面进行对比如表1。

表1 两种消毒方式投资成本对比

次氯酸钠投加设备比二氧化氯粉剂投加设备价格高出4600元， 但次氯酸钠消毒设备考虑了两套投加系统，互为备用，保证率较高；对于原料及运输成本，次氯酸钠更为经济；两种方案的消毒剂采购都较为方便， 采用次氯酸钠消毒剂与容城县城区地表水厂消毒方式一致，进货渠道更统一。

5 结语

本次改造的农村供水站供水规模均不超过3000m3/d，这种小型水站的特点决定了选择消毒设施时必须考虑杀菌效果好、经济可行、操作简单、安全可靠等因素， 通过对比次氯酸钠原液消毒和二氧化氯粉剂消毒两种工艺的优缺点、投加方式、设备成本和原料成本等，经技术经济分析，采用次氯酸钠原液消毒优于二氧化氯粉剂消毒， 本次改造采用成品次氯酸钠原液消毒工艺，安装完成后已取得较好效果，采用该消毒工艺需要注意以下几点：

（1）次氯酸钠溶液不宜久存，见光易分解，储存时宜按5%（有效氯）考虑，储备量宜按储存浓度和最大用量的7d左右计算［5］，储存原液的容器耐腐蚀。

（2）消毒间内设置高位通风装置，保证室内空气流通，还需在出入口附近设置洗手池和洗眼器，当输送管道发生事故泄露时， 可为操作人员提供应急自救设施［5］。

（3） 建议农村供水站正式运行前对管理人员进行培训，严格按照标准配置和保存消毒剂，定时监测水质，做好测定和记录工作，加强监督管理。