產品及服務 工程案例 關于我們 新聞動態 人才引進 聯系我們
農村供水工程消毒技術選擇次氯酸鈉發生器的原因

自 2000 年實施農村飲水解困、2005 年實施農村飲水安全工程建設以來,我國大力發展農村規模化集中供水,截至 2015 年,共解決了 5.2 億農村居民和 4 700 多萬農村學校師生的飲水安全問題。 總體來看,農村供水狀況得到顯著改善,工程建設管理水平不斷提高, 但由于我國國情、水情及區域差異性,現階段農村供水工程的水質狀況仍有不小的提升空間。

一、農村供水工程消毒的

必要性

據世界衛生組織調查, 80% 的人類疾病與 50% 的兒童死亡率與飲用水水質有關,在其制定的《飲用水水質準則》中明確提出:無論在發展中國家還是發達國家,與飲用水有關的安全問題中, 微生物問題仍列于首位。 在我國農村,由于水體污染影響和水源保護工作不到位, 微生物污染是飲用水水源污染的主要類型,是造成農村供水工程水質達標率不高的首要原因。 受病原微生物污染的水體中含有大量的致病菌、 病毒等,可引起傷寒、痢疾、霍亂、脊髓灰質炎、甲肝和腹瀉等疾病,嚴重者甚至可致死亡。

通過消毒技術的正確選擇及應用,即可保障生活飲用水的微生物安全性。 《生活飲用水衛生標準》( GB5749 )、 《 室 外 給 水 設 計 規 范 》 ( GB50013 )和《村鎮供水工程設計規范》( SL 687 )都對生活飲用水必須消毒做出了強制性規定。

目前農村供水工程的水源小而分散,水源地保護不力,水源污染源頭多,僅靠有的水處理手段難以保障用戶末梢的飲用水微生物安全。 通過消毒,一是可以有效殺滅水源水中的微生物, 保證出廠水的微生物安全; 二是可以保留部分消毒劑余量,在出廠后的輸配水管道、容器中起到防御微生物污染的作用。

二、適宜農村供水的主要

消毒技術及設備

1.氯及氯的化合物消毒及其應用形式

氯及氯的化合物消毒包括次氯酸鈉、液氯、漂白粉、漂粉精及次氯酸鈣等, 它們溶解進入水體后的有效消毒成分均為次氯酸, 因此消毒機理也相同。 該種消毒技術適用于原水 pH 值不高于 8.0 、水質較好、未受污染的水源水。 其中次氯酸鈉、液氯應用最多。次氯酸鈉消毒的應用形式為:商品次氯酸鈉溶液配合其投加裝置使用,或采用現場電解食鹽水發生制次氯酸鈉溶液的次氯酸鈉發生器。 液氯的應用形式為:采用液氯鋼瓶配合加氯機使用, 加氯機包括正壓式加氯機、轉子加氯機、真空加氯機等形式。漂白粉、漂粉精、次氯酸鈣為不同形態的固體制劑,其應用形式為:采用手動或自動溶藥裝置將固體制劑溶解后,通過投加裝置投加進入水體。

2.二氧化氯消毒及其應用形式

二氧化氯消毒依靠的是分子態的二氧化氯。 二氧化氯消毒在以下情況的農村中小型供水工程中可重點考慮: ① 受有機物污染的地表水源;

② 藻類、真菌造成的含色、嗅、味的水源;

③pH 值和氨氮含量較高的水源;

④ 鐵、錳含量較高的地下水源。

二氧化氯一般通過現場發生制得,根據其發生技術的不同包括化學法二氧化氯發生裝置和電解法二氧化氯發生裝置,其中電解法二氧化氯發生器電耗、鹽耗高,二氧化氯產率及純度低,維護管理難,不建議農村供水工程采用。 化學法二氧化氯發生裝置根據終產物的不同可分為復合型二氧化氯發生器和高純型二氧化氯發生器。 前者的產物中既有二氧化氯也有氯,而后者的產物中只有二氧化氯一種消毒劑。 復合型發生器一般采用氯酸鈉 + 鹽酸法, 而高純型發生器則分為二元法高純型發生器和三元法高純型發生器。 二元法高純型發生器制取工藝有兩種: 鹽酸 + 亞氯酸鈉法、氯 + 亞氯酸鈉法,前者在國內供水工程中應用實例較多,后者由于原料中仍需用到液氯,因此在國內較少有應用實例。 二元法高純型發生器的制取工藝包括亞氯酸鈉 + 次氯酸鈉 + 鹽酸法、 氯酸鈉 + 硫酸 + 雙氧水法、氯酸鈉 + 硫酸 + 蔗糖法及氯酸鈉 +硫酸 + 尿素法等多種不同反應原理的發生方法。 三元法高純型發生器由于原料較復雜,在農村供水工程中應用也較少。

3.紫外線消毒及其應用形式

紫外線消毒利用 200~280 nm(尤其 253.7 nm )波段的紫外線光來殺菌,單獨紫外線消毒僅適用于無清水池、管網較短的農村小型集中或分散供水工程。 以地下水為水源時,需要濁度、色度、鐵錳、硬度等水質指標較好;以地表水為水源時,需先去除水中的顆粒物和膠體。在農村小型集中或分散供水中應用最多的紫外線消毒設備是過流壓力式紫外線殺菌設備。 此外,在單戶工程中還有間歇式紫外線殺菌設備的應用。

4.臭氧消毒及其應用形式

臭氧消毒主要依賴臭氧進入水體后分解過程中生成的 [O] 和· OH 。 與紫外線消毒相同, 單獨臭氧消毒僅適用于無清水池、 管網較短的農村小型集中或分散供水工程。另外,需要注意的是, 水中溴化物含量在 20 μg/L 以上時, 可能會出現副產物溴酸鹽超標的情況,建議預先進行臭氧投加試驗。臭氧一般通過臭氧發生器現場發生制得,臭氧發生器主要包括以空氣或純氧為原料通過電暈放電產生臭氧的電暈放電法臭氧發生器和以純水為原料通過電解產生臭氧的電解純水法臭氧發生器。

三、飲用水消毒技術發展

趨勢及農村供水消毒存在的

主要問題

1.國內外飲用水消毒技術的發展趨勢氯消毒是使用歷史最長、應用范圍最廣的消毒技術,積累了豐富的實踐經驗,但過去數十年間,人們發現氯消毒不能實現對賈第鞭毛蟲、隱孢子蟲的良好控制,并逐漸重視氯消毒引起的鹵代消毒副產物問題,因而一些替代消毒劑和組合消毒技術逐漸被開發并應用。此外,各種物理消毒法以及新的化學消毒劑也不斷被研制開發。 二氧化氯消毒工藝成熟性比次氯酸鈉略差, 但由于二氧化氯的強氧化性,使其較適合用于污染水源的消毒,高純型化學法二氧化氯發生器產物中二氧化氯純度高,發展趨勢較好。臭氧的持續消毒效果、 生產工藝成熟性及技術經濟性不如氯, 關于其消毒副產物的控制方法還有待進一步深入研究, 因此未來其發展應主要在水處理領域而并非消毒領域。 對于無需持續消毒效果的小規模供水工程, 紫外線消毒是目前最為成熟的物理消毒方法, 并且隨著飲用水處理領域深度處理和管網安全輸送技術的發展,紫外線消毒的應用范圍也將逐漸擴展。盡管氯及氯的化合物消毒存在如前所述的不足, 但通過提高水質、控制消毒劑投加量等措施可以使這些問題基本得到解決。 由于氯氣使用及運輸安全性欠佳,使用液氯消毒的

農村水廠在不斷減少,人們對使用氯的化合物消毒卻表現出日益濃厚的興趣。 尤其對于水源水質較好、不宜購置藥劑的偏遠地區的供水工程,采用食鹽為原料的現場制備次氧酸鈉

消毒技術具有獨特優勢。綜合國內外發展情況, 研究認為:在農村供水領域,液氯消毒應用將逐漸受限,次氯酸鈉發生器雖然目前在飲用水領域應用還不太多,但其未來發展前景看好,尤其是現場發生制次氯酸鈉消毒應用范圍會不斷擴大;二氧化氯及紫外線消毒是非常有

發展前途的消毒技術,特別是高純型二氧化氯發生器產物中二氧化氯純度高,發展趨勢較好;臭氧消毒應用范圍可能會逐漸擴大,但在短期內可能主要局限在小型供水工程中;此外,新型消毒及組合消毒技術的應用領域也會不斷擴展。

2.農村供水工程消毒技術應用中存在的主要問題

通過詳細調研發現,在農村供水工程消毒技術及設備應用過程中普遍存在的共性問題包括下 6項。

① 認識問題:部分行業主管部門和工程管理單位沒有認識到供水消毒的必要性,不配備或配備后不運行消毒設備;此外,部分農村居民不習慣消毒后水的氣味,導致供水工程消毒劑投加量不足, 消毒效果不達標。

② 工程設計問題:消毒技術及設備選型不合理,與供水規模不匹配;消毒劑與水接觸時間不合理; 沒有消毒間,無法保證消毒設備正常運行的環境條件。 ③ 消毒設備采購問題:所采購消毒設備產品質量不過關,技術參數無法達到相關技術標準要求。 ④ 消毒設備運行管理問題:消毒設備不運行,水廠人員不能正確操作、使用和維護, 消毒劑原料采購渠道不暢等。

⑤ 行業監管問題:主管部門對農村供水工程運行管理監督檢查和技術培訓不足, 沒有建立供水安全責任、持證上崗等制度。 ⑥ 其他問題:水處理不達標,導致消毒劑被水中殘留的還原性物質消耗,或濁度不達標導致微生物被掩蔽; 缺少消毒效果檢測手

段,不能及時發現問題等。針對前文所述的 4 類適宜農村供水的主要消毒技術及設備, 分別歸納和分析了其在具體應用中存在的主要問題。

( 1 )氯及氯的化合物消毒應用中存在的主要問題

① 一些采用地表水的供水工程混淆預氧化與消毒環節的加氯,事實上,兩者的投加點分別在混凝劑投加之前和清水池前, 投加量也不同; ②次氯酸鈉發生器所用原料錯誤,采用再生工業鹽或加碘食鹽而非精制食用鹽,采用未經處理的水源水而非濾后水; ③ 沒有清水或清水池體積過大,導致消毒劑與水的接觸時間不足或停留時間過長,從而使出廠水消毒劑余量不足; ④ 采用液氯消毒的工程沒有漏氯吸收裝置,存在安全隱患。

( 2 )二氧化氯消毒應用中存在的主要問題

① 二氧化氯發生器類型選擇不當;

② 復合型二氧化氯反應器不加熱,或加熱溫度不足,發生器產物中二氧化氯比例低,反應未完全的原料一起被投加入飲用水中; ③ 二氧化氯發生器原料輸送采用滴定閥而非計量泵, 無法保障穩定的原料配比; ④配制氯酸鈉、鹽酸溶液操作時存在錯誤導致原料濃度不合理; ⑤ 二氧化氯發生器所用兩種原料與發生器置于同一房間,未設隔離墻,存在安全隱

患;

⑥ 供水工程水質檢測時僅檢測余氯,不檢測二氧化氯,事實上采用高純法二氧化氯發生消毒的水廠僅檢測二氧化氯即可,采用復合法二氧化氯發生器消毒的水廠既要檢測余氯,也要檢測二氧化氯。

( 3 )紫外線消毒應用中存在的主要問題

① 供水管網較長時仍只采用紫外線消毒,管網末梢微生物安全性無法保障; ② 紫外線消毒設備安裝位置錯誤, 安裝在清水池前而非清水池后, 無法保障出廠水的微生物安全性;

③ 紫外線消毒設備型號選擇不當,與處理水量不匹配; ④ 紫外線消毒設備未與供水水泵機組聯動控制;

⑤ 未定期清洗石英套管。

( 4 )臭氧消毒應用中存在的主要問題

① 供水管網較長時仍只采用臭氧消毒,管網末梢微生物安全性無法保障; ② 未檢測原水溴離子濃度并進行臭氧投加試驗即采用臭氧消毒,無法保證消毒副產物溴酸鹽在安全范圍內; ③ 無接觸池或接觸罐,無法保證臭氧在水中充分溶解; ④ 不配備檢測水中臭氧濃度的檢測設備,無法監測出廠水和末梢水的臭氧余量是否達標; ⑤ 未按設計規范控制臭氧尾氣排放。

四、農村供水消毒技術及設備的應用要點

1.水處理效果水處理效果達標是合格并安全消毒的前提。 如出廠水濁度不達標,很可能會出現消毒劑余量合格而微生物指標不合格的情況,因為微生物會附著在顆粒物上,使消毒劑較難對微生物產生直接作用。 如水處理后鐵錳不合格, 采用二氧化氯消毒時,會出現出廠水色度超標的風險。 如水處理后有機物含量過高,可能會出現消毒副產物超標的現象。

2.清水池設計及維護消毒劑與水在清水池中的接觸時間不能過短也不能過長, 應滿足《生活飲用水衛生標準》的相關規定,同時一般應 ≤4h ,以保證清水池出口適宜的消毒劑濃度。 如清水池過大,可進行分格改造或降低水位運行。 另外,每年應至少清洗水池 1 次,以降低清水池的消毒劑消耗量,盡可能減少消毒劑投加量,從而控制消毒副產物的生成。

3.投加點消毒劑投加點應設置在水處理后清水池前,紫外線消毒應設在清水池后。 當需要采用消毒劑氧化處理時, 可在濾前和濾后分別投加消毒劑,不可只在濾前投加。 當管網較長、僅出廠水投加消毒劑、管網末梢消毒劑余量不達標時, 可在加壓泵站、調節構筑物等部位補加消毒劑。

4.投加量以水中雜質消耗的有效氯和滅活致病微生物需要的自由性余氯量計,應滿足 GB 5749 要求,并保證滅活致病微生物,不產生副產物,防止管網二次污染。實際工程中應根據出廠水、末梢水消毒劑余量檢測情況, 不斷調整并最終調試出適宜的投加量。

5.消毒間次氯酸鈉、二氧化氯、臭氧消毒宜單獨設置消毒間;次氯酸鈉、二氧化氯消毒應設置原料間,不同原料應單獨存放。 消毒間和原料間應滿足相應的通風(尾氣吸收、位置)、非明火保溫、沖洗水源、排水管道、照明和分隔要求,應配備個人防護、搶救材料及工具箱。

6.消毒設備運行管理

① 運行管理人員應經過當地水行政主管部門和廠家培訓,使用中嚴格遵循 《村鎮供水工程運行管理規程》( SL 689 )和設備廠家產品說明書、操作規程。

② 設備開機前,應檢查消毒設備及關鍵組件的狀態是否完好, 同時檢查其用水、用電、排風等條件是否具備。

③ 應按時記錄各種藥劑的用量、配制濃度、投加量及處理水量。

④ 消毒劑倉庫的固定儲備量應根據當地供應、運輸等條件,按 15~30 d的最大用量計算,周轉儲備量應根據當地具體條件確定。

⑤ 每天檢查消毒設備與管道的接口、閥門等滲漏情況,定期更換易損部件,每年進行必要的維護保養。

⑥ 如設備要在一段時間內停止運行,應按廠家說明書要求進行必要的清洗養護。

7.消毒相關水質指標檢測目前農村供水工程缺乏對消毒相關水質指標的日常檢測, 包括消毒劑余量、微生物指標和消毒副產物指標。

① 消毒劑余量的檢測用于評價消毒劑的投加量是否適宜。 采用氯及氯的化合物消毒時,檢測余氯;采用高純型二氧化氯發生器消毒時,檢測二氧化氯余量; 采用復合型二氧化氯發生器消毒時,同時檢測二氧化氯余量及余氯含量; 采用臭氧消毒時,檢測臭氧余量。 需要配備分光光度計檢測。

② 微生物指標用于評價消毒設備的運行效果。 包括菌落總數、總大腸菌群、耐熱大腸菌群和大腸埃希氏菌,配備高壓滅菌器、培養箱等設備即可檢測。

③ 消毒副產物指標用于評價消毒的安全性。 采用氯及氯的化合物消毒時,檢測三鹵甲烷、鹵乙酸;采用高純型二氧化氯發生器消毒時,檢測亞氯酸鹽;采用復合型二氧化氯發生器

消毒時,檢測亞氯酸鹽、氯酸鹽和鹵代消毒副產物; 采用臭氧消毒時,檢測溴酸鹽和甲醛。在上述 3 種指標中,消毒劑余量的檢測實現最為方便,建議集中供水工程根據消毒劑類型配備檢測消毒劑余量的水質檢測儀器。