次氯酸钠消毒液在宽扎河净水处理中的应用.docx
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次氯酸钠消毒液在宽扎河净水处理中的应用
2010年笔者参加了安中国际石油有限公司在非洲安哥拉的罗安达水泥有限公司5000t/d生产线的建设工程,期间负责该项目的给排水项目,并建设了自来水水处理设施,现将水处理工程中的一些经验进行总结,希望对其它类似的自来水水处理设施的建设和改造提供一些借鉴。
1
水处理工艺
罗安达水泥有限公司自来水水处理的水源来自
安哥拉的母亲河——宽扎河。
其水处理工艺流程如图1。
自来水水处理设施设有机械搅拌混凝池、斜板沉淀池、浮法过滤净水工艺,混凝剂采用硫酸铝或碱式氯化铝。
由于原水碱度不够,混凝效果差,在投加混凝剂时,絮凝剂水解效果差。
为了提高混凝效果而投加碱的工程实践很常见。
企业的自来水水处理设施的产水量一般都很小,设有混凝——沉淀——过滤净水工艺的小型自来水水处理设施的产水量一般在1000~5000m3/d。
在这样小规模的自来水水处理设施,如增加一套投加碱的设施系统,运行管理比较复杂,明显增加了运行成本。
本项目中确需加碱,我们采用的是一种既行之有效而又方便管理、经济的方法,即采用了次氯酸钠消毒液代替专用的碱液,既消毒,又加碱。
2
水的pH值和碱度对混凝效果的影响
混凝剂硫酸铝、氯化铁水解以后才能起絮凝作用,其在中性条件下的主要水解反应见（1,（2式:
Al2（SO43+6H2O→Al2（OH3↓+H2SO4（1FeCl3+6H2O→Fe（OH3↓+HCl（2从水解反应式可知,铝盐、铁盐类混凝剂的水解反应,需要消耗水中的OH-,而产生H+。
当原水中碱度不足或混凝剂投加过量时,水的pH值大幅下降以至于影响混凝剂继续水解,从而影响混凝效果。
而高分子混凝剂受pH值的影响相对较小,加碱式氯化铝在生产制备过程因已发生过水解反应,所以它对碱度的适应性强。
但是,低盐基度的高分子混凝剂仍然需要一定的碱度。
对远在海外的企业自来水水处理设施,一般是每半年或一年集中购置一次混凝剂,为了便于储存,往往购置固体混凝剂。
如果碱式氯化铝存储时间太
中图分类号:
TQ172
文献标识码:
B
文章编号:
1007-0389（201102-74-03
次氯酸钠消毒液在宽扎河净水处理中的应用
陈国俊,刘水民（安中国际石油有限公司工业项目部,北京100000
次氯酸钠消毒剂
滤清池
沉淀池
机械混合反应池
原水池
用户
溶液箱
自来水蓄水池
宽扎河原水
图1罗安达水泥有限公司自来水水处理流程
摘
要:
非洲安哥拉的罗安达水泥有限公司5000t/d生产线的水处理混凝剂采用了硫酸铝和氯化钠,但效果不佳。
加碱可提高水处理效果,但设施复杂、运行成本高。
经研究采用投加次氯酸钠消毒液办法,既经济且效果又好,使用后水质完全符合生活饮用水国家标准。
但使用中应注意投加方法、投加量的掌控,且次氯酸钠消毒液不可久储,最好应现场配制。
关键词:
次氯酸钠消毒液;碱度;混凝;水处理
ApplicationofJavelwaterinwatertreatmentofCuanzaRiver
ChenGuojun,LiuShuimin（ChinaSonangolInternationalHoldingLimited,Hongkong
Abstract:
Aluminiumsulfateandsodiumchloridewereappliedascoagulantsinthewatertreatmentofthe5000t/dproductionlineofAfricaAngolaLuandaCementLimitedCompany,buttheeffectwasdissatisfied.Ifalkaliwasadded,thewatertreatmenteffectwouldbebetterattheexpenseofhighcostandcomplicatedfacility.Finally,Javelwaterwasselectedandperfectresultofeconomicandef⁃fectwasachievedandthequalityoftheworkedwatermettherequirementofnationalstandardforfinedrinkingwatercompletely.Anditshouldbenoticedthatcontrollingtheaddingmethodandquantity,andastheJavelwatercan'tbekeptforlongtime,itshouldbeconfectedinthefield.
Keywords:
Javelwater;alkalinity;coagulate;watertreatment
-
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长、存储方式不当,产品的盐基度会逐步降低,这样势必会影响其对碱度的适应性。
另外,理论上混凝剂去除浊度的适宜pH范围是6.5~7.5,而在大量工程实践中发现,弱碱性的原水更易混凝,效果好一些。
通过多次检测试验,罗安达水泥有限公司自来水水处理设施的水源水的pH值基本稳定在7左右,时常呈弱酸性,采用硫酸铝和碱式氯化铝的絮凝效果都不太理想;适当增加碱度后,则能大大提高其絮凝速度和效果。
3次氯酸钠消毒液的性质与作用
次氯酸钠（NaClO是用发生器的钛阳极电解食盐水而得,反应如（3式:
NaCl+H2O→NaClO+H2↑（3次氯酸钠在水中水解形成次氯酸和氢氧化钠,反应如（4式:
NaClO+H2O→HClO+NaOH（4从上述反应式（3和（4来看,次氯酸钠消毒液呈碱性。
次氯酸钠消毒液起消毒作用的是HClO,当HClO逐渐因杀菌而消耗后,反应式（4向右进行,能够提供更多的碱度;当消毒液中的OH-逐步减少时,反应式（4也向右进行,能够产生更多的HClO,有利于消毒。
可见,当混凝剂和次氯酸钠消毒液在水中混合,次氯酸钠消毒液的OH-中和混凝剂水解产生的H+,化学式（1,（2,（4所示的水解反应将同时向右进行,水解充分,同时促进混凝、强化消毒。
次氯酸钠消毒液具有消毒作用,同时还能提供碱度,促进混凝,总反应式见（5,（6。
Al2（SO43+6H2O+6NaClO⇄
Al2（OH3↓+Na2SO4+6HClO（5FeCl3+6NaClO+3H2O⇄
Fe（OH3↓+3NaCl+3HClO（6次氯酸钠消毒液用于消毒的有效成份是HClO,而HClO在水中离解,反应如（7式:
HClO⇄H++ClO-（7HClO由于受水中某些杂质或光线的影响,会产生分解,反应如下:
2HClO⇄2HCl+O2↑（8反应（7,（8会降低水的碱度。
但如果HClO因杀菌迅速被消耗掉,或者在消毒液中的碱度很快被利用,则这种影响就微乎其微。
4次氯酸钠消毒液的投加量及影响
如果仅考虑消毒,一定程度的过量投加次氯酸
钠消毒液不会造成恶果,但要考虑混凝效果时,则不能过量投加,否则,形成的Al（OH3沉淀会因为原水碱度过高而溶解为负离子Al（OH4-,从而恶化混凝效果。
消毒液的投加量与原水、絮凝剂和消毒液的碱度有关。
根据化学反应式（5、（6,考虑到原水碱度,消毒液的投加量可按下式估算:
[NaClO]=6[Al2（SO43]-[X]+[σ]
[NaClO]=3[FeCl3]-[X]+[σ]
其中,[NaClO]—消毒液NaClO混凝剂的投放量,[Al2（SO43]—混凝剂Al2（SO43的投放量,[FeCl3]—混凝剂FeCl3的投放量,[X]—原水碱度,[σ]—保证反应顺利进行的剩余碱度,一般取0.25~0.50,以上单位均为mmol/L。
实践中需要试验确定具体的投加量,既要保证混凝效果,还要考虑消毒效果。
如果采取盐基度较低的碱式氯化铝,适当过量投加次氯酸钠消毒液,一般不会影响混凝效果,所以,在试验确定投加量时,完全可以做到既保证消毒又提供足够的碱度。
5次氯酸钠消毒液的投加操作
消毒液与混凝剂的投加次序有以下三种次序:
（1先投加消毒液,后投加混凝剂;
（2消毒液和混凝剂同时投加;
（3先投加混凝剂,后投加消毒液。
投加消毒液的主要目的是为了促进混凝,故消毒液与混凝剂的投加次序必须以促进混凝为主要目标。
是否有利于混凝要看混凝剂是否可以充分水解生成有利于发生絮凝反应的水解产物。
依据反应（5~（8,只有当HClO因杀菌迅速被消耗掉时,消毒液才能最大限度地提供碱度,所以从理论上讲,应先投加次氯酸钠消毒液,接触消毒一定时间后,再投加混凝剂。
在多次的烧杯实验中,我们不难发现,只要絮凝时间充分,以上三种投加次序的效果都是一样的。
在实际应用中,到底采用哪种次序取决于现场条件和对消毒的要求。
虽然在烧杯试验中发现同时投加次氯酸钠消毒液、混凝剂,对促进混凝的效果基本是一样的,但实际应用时,却不可以将消毒液投加到混凝剂溶液池内直接混合。
因为HOCl易分解,这样一来不仅会大大降低消毒作用,提供碱度的能力也降低。
我们经过试验,将消毒液加入到混凝剂溶液池里混合均匀,然后通过混凝剂投加设施与混凝剂同时投加。
多次试验,发现结果很不好,有以下三种弊端:
一是
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将消毒液投加到混凝剂溶液池混合,立即产生大量絮体,这是因为消毒液的碱度促使混凝剂在溶液池内即开始絮凝的缘故;二是溶液池内产生的絮体很容易堵塞水射器,影响投加;三是溶液池内产生的絮体在投加设施里高速流动,絮体会破碎,破碎以后难以再次絮凝,从而适得其反。
根据消毒液的性质和试验结果,最好的投加方式是作为预消毒处理,单独建立一套投加设施,先投加消毒液,后投加混凝剂。
消毒液先于混凝剂的投加时间依据现场条件确定,尽量越长越好,但在半小时内为宜。
由于条件的限制,考虑到Al2（SO43的水解反应迟缓于NaClO的反应,我们把消毒液和混凝剂共用一个投加点和混合器投加。
6效果
通过采用消毒液和混凝剂共用一个投加点和混合器投加的方式,经过反复调整次氯酸钠和硫酸铝的加入量,水处理效果极佳,其水质检验结果如表1。
水质完全符合中华人民共和国《生活饮用水标准》（GB5749-2006。
阳离子
阴离子项目
+
Na+
Ca2+
Mg2+
NH4+
Fe2++Fe3+
3-
CO32-
Cl-
SO42-
F-
NO3-
（mg·l-1
5.13
7.0
3.0
0.02
0.008
0.0
4.3
10.1
0.05
<0.05
（mmol·l-1
0.22
0.35
0.25
0.12
0.21
25.6
40.7
29.0
13.8
24.1
项目
溶解性总固体
游离二氧化硅
偏硅酸
锂
锶
溴化物
碘化物
锌
硒
铜
砷
汞
镉
硼酸
（mg·l-1
13.0
2.2
<0.01
0.618
0.0001
<0.0008
<0.001
<0.00005
<0.00004
项目
银
钡
铬（六价
铅
钴
钒
钼
锰
镍
铝
挥发性酚
氰化物
亚硝酸盐
耗氧量
（mg·l-1<0.0005<0.001<0.0008
0.040<0.001<0.0010.010
项目
总硬度/（mg·l-1总碱度/（mg·l-1总酸度/（mg·l-1总α放射性/（Bq·l-1总β放射性/（Bq·l-1测定结果
27.0
2.5
项目
色度/度
浑浊度/度
臭和味
肉眼可见物
测定结果<2<1无无表1水质检验结果
*总硬度、总碱度、总酸度是以水中CaCO3的质量浓度为计量的
7存在的问题
（1消毒液的投加量不易掌握。
虽然可以通过估算确定消毒液的投加量,但由于消毒液中NaClO的含量、原水碱度均容易变化而不易掌握,所以,估算出消毒液的投量只能作为参考值,实际投加量往往需要通过试验来确定。
（2消毒液不宜长久储存。
消毒液长久储存,NaClO在水中水解产生的HClO逐步分解而失去消毒作用,同时碱度也逐步降低,只能现场制备,如果次氯酸钠发生器因故停产,必然同时影响混凝和消毒。
（3次氯酸钠消毒液产量小。
电解法生产次氯酸钠,产量很小,所以不适于大水厂。
（编辑:
刘翠荣（收稿日期:
2011-01-27
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