摘要：随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，自来水厂在消毒工艺环节常见的方案有液氯消毒与次氯酸钠消毒。自来水厂生产用液氯是黄绿色的液体，储存于液化氯瓶中，常温常压下会气化成浓度含量大于98%的高纯氯气，高浓度氯气具有剧毒与很强的刺激性与腐蚀性，对人体危害极大。次氯酸钠能与水相互溶解，生产用10%次氯酸钠水溶液是一种微黄色透明液体，具有似氯气的气味，但其对人体的危害远低于氯气。白晓慧、候宝芹、巢猛的研究表明次氯酸钠在保证消毒效果的同时能有效降低消毒副产物的产生，是自来水厂液氯的替代品。
关键词：次氯酸钠;液氯;消毒;制水成本
引言
消毒可以有效杀灭水体中的病原微生物，是保障饮用水水质安全的重要措施。目前，常用的消毒剂包括液氯、次氯酸钠、臭氧和二氧化氯。通过消毒效果、稳定性、安全性和经济性等各方面的比较可以得出，次氯酸钠的消毒效果好，消毒作用持续稳定，运行维护费用低，安全性能高且副产物少，是一种可靠的消毒剂。此外，次氯酸钠发生器经过多年的发展和改进，已成为一种完善的实用性设备，并有严格的国家标准。
1“次钠”溶液的物理及化学性质
“次钠”溶液为微黄色液体，是一种强碱弱酸盐，有似氯气的气味，具有强腐蚀性、强氧化性、强刺激性等，属于第八类危险化学品，无爆炸风险，接触本品需采取适当的防护措施。“次钠”溶液的化学性质不稳定，在受光受热条件下均易分解。“次钠”在水解时产生的次氯酸也会发生分解，分解产生的盐酸还会和次氯酸发生反应，生成氯气。氯气会与液体混合在一起进入消毒投加系统，当气体积聚到一定量后会导致气阻，造成投加系统不稳定以及出厂水质参数受到影响。在15℃以下时，“次钠”溶液相对比较稳定，温度稍高即发生分解。当温度升高到70℃以上时，“次钠”溶液分解强烈，甚至可能发生爆炸。自来水厂使用成品“次钠”溶液中的有效氯质量分数一般大于等于10%，且游离碱、铁、砷、重金属等指标均应满足技术要求。当“次钠”溶液有效率为10%时，可保存5-7d，保存时间越长，它的有效率越低。当“次钠”溶液有效率为3%~5%时，可保存10-15d，且其热稳定性也有所提高。
2分析内容与方法介绍
2.1?分析内容
对实际生产中的次氯酸钠进行周期取样分析测定其有效氯，分析有效氯在不同温度条件下的衰减速度，绘制衰减曲线。选取该水厂生产中砂滤后水、炭滤后水混合水样，梯度投加次氯酸钠溶液，利用实验搅拌器模拟自来水厂实际生产中主投加过程，对比分析水样投加前后的余氯与pH值。结合生产实际，分析该水厂使用次氯酸钠消毒出厂水水质情况，对比工艺改造前后的药耗与电耗，分析其制水成本。
2.2检测方法
根据《次氯酸钠》(GB19106—2013)的要求测定次氯酸钠溶液的有效氯含量。根据《生活饮用水标准检测方法》(GB/T5750—2006)检测如下指标:游离余氯，3，3，5，5-四甲基联苯胺比色法;pH，标准缓冲溶液比色法(酚红比色剂及溴百里酚蓝);总大肠杆菌群，酶底物法;菌落总数，平板菌落计数法。
3结果与讨论分析
3.1次氯酸钠衰减性分析
在实际生产中次氯酸钠有效氯发生了不同程度的衰减，相比于低温，有效氯在高温的情况下衰减速度更快，程度更大，说明高温会促进衰减的进行。由于次氯酸钠有效氯的含量能够直接影响自来水厂的实际投加情况，在7天的衰减期内，高温最大衰减率7.9%，低温度最大衰减率2.7%，相对于厂家配送的10%原始浓度，衰减程度并不大，属于可控制范围，该水厂采购次氯酸钠频率为一周1～2次，能够合理降低有效氯衰减对实际生产的影响。
3.2防爆
项目采用电解法制备次氯酸钠，反应过程中有氢气产生。次氯酸钠发生设备必须配备脱氢系统，并做密封和耐压测试，确保满足氢气防爆要求。为保证室内泄出的氢气无危害排出，在发生器上部设置密封罩收集氢气，经过稀释确保浓度低于爆炸下限后，通过高位专用通风管直接排至室外。由于氢气的密度小于空气，为防止泄露后在屋顶积聚，次氯酸钠发生器所在房间严禁设置吊顶和无通气孔的下翻梁。
3.3对pH值的调节
该水厂所取的水源水pH值常年较低，一般在6.8～7.0。水源水经混凝、沉淀、过滤、臭氧活性炭深度处理、液氯消毒等工艺的处理后，pH值进一步降低，在6.5～6.7之间，呈弱酸性。为了避免对输水管道和设备造成腐蚀，提高管网的稳定性，一般在投加液氯后投加氢氧化钠溶液，以提高出水pH值。该水厂在清水池进口端投加食品级氢氧化钠溶液，以控制出厂水pH值处于7.0～7.3的内控范围。该水厂在完成次氯酸钠消毒工艺代替液氯的改造工作后，氢氧化钠溶液的使用量大幅下降。
3.4管道的选择
由于“次钠”原液的流速相对较慢，还有管道中水解反应生成的NaOH，由于NaOH密度较大，且有一定的粘稠度，流速较慢。因此很容易附着在管道表面，会在管道内结晶或结垢，因为NaOH在低温下容易形成过饱和导致晶体析出，所以在低温环境下容易导致管道堵塞。因此在管道设计时会考虑大一号的管道口径，这样可以延缓结垢。同时项目在流量计后端增加水射器，这样做有以下几个优点：①利用厂内自用水，压力保持0.5MPa，既可以稀释原液浓度，也可以降低高温下次钠分解导致的风险，还可以降低管道因结晶堵塞的风险。②提高液体在管道内的流速，减少次钠到达投加点时间，还可以将液体中混杂的气体及时带走，不停留在管道内形成气阻。设计冲洗管路，当管道内有结垢，可以通过厂内自用水(压力可调整)对管路进行冲刷。
3.5次氯酸钠投加实验分析
以烧杯实验模拟生产中主加次氯酸钠的过程，取砂、炭滤后水混合水样模拟投加点处水样，梯度投加次氯酸钠，匀速搅拌30s，测定余氯与pH值，随着次氯酸钠投加量的增加，实验水样的余氯、pH均会增加，余氯增量为0.75～1.20mg/L，pH增量为约0.12～0.29，说明次氯酸钠能够有效地调节水体的余氯值，又因为次氯酸钠在水解的过程中产生了OH-，能够在保证消毒效果的同时调节水体pH值。虽然以次氯酸钠为消毒剂能调节水体的pH值，但由于该水厂砂滤池、炭滤池出水pH值较低，统计其2017年砂滤后水pH均值为6.84，炭滤后水pH均值为6.73，考虑到生产中次氯酸钠调节能力有限，不符合该水厂出厂水pH值7.0～7.3的内控标准，为了防止供水管道的腐蚀，该水厂保留了原有的酸碱度调节系统，但是相比较液氯消毒而言，能够很大程度降低后续氢氧化钠的投加量。
结语
10%次氯酸钠溶液在实际使用中会发生衰减，衰减速度与温度有关，高温下衰减速度快，低温下衰减速度慢，在实际生产中应协调好厂商的送货量与送货周期，将次氯酸钠置于阴凉避光处，减缓其衰减速度。相比液氯消毒而言，次氯酸钠在起消毒作用的同时具有调节水质pH的作用，但其调节能力有限，并不能够取代该水厂的酸碱调节系统。使用次氯酸钠消毒，出厂水水质指标与使用液氯消毒相近，氨氮、亚硝酸盐氮、耗氧量、菌落总数指标均符合国家饮用水卫生标准，但出厂水氯味更低，口感更好。——论文作者：邢彦彬
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