上海城投水务（集团）有限公司制水分公司杨树浦水厂 上海 200082
摘要：随着消毒工艺的发展，现大多水水厂已实现由次氯酸钠替代液氯消毒工艺的改造，次氯酸钠在水厂已得到广泛的推广和使用。虽然次氯酸钠的安全性高，但由于其强腐蚀性的特点，对存储设施和投加设备存在一定的技术要求。本文简要介绍次氯酸钠投加系统及设备在特大型水厂的运行、使用。
关键词：次氯酸钠；系统；投加；流量调节阀；
一.引言
液氯作为一种较成熟的消毒剂，已有一百余年的应用历史。但氯气消毒有许多缺点：氯气运输、储存的不安全；突发事件急救抢险难；在投加方面，气体同水体的溶解性较低，容易散失，水中留存余量难以达到标准；以及氯气极强的扩散性对环境存在毒害作用。因此，液氯消毒在使用及运输过程中引发的环境与安全问题，越来越引起人们的重视。次氯酸钠液作为一种高效、广谱、安全的強力灭菌、杀病毒药剂，它不存在液氯、二氧化氯等药剂的安全隐患，且其消毒效果被公认为和氯气相当。
笔者所在的净水厂最大日供水能力达到100万m3/d以上，供水区域覆盖市内众多繁华商业区、工业区，供水区内居住人口密集，对供水水量、水质的要求敏感性强。因此为适应消毒工艺的发展，进行了次氯酸钠替代氯气的升级改造，废除氯气加氯系统，新建了次氯酸钠投加系统。由于供水量大，加氯点多，次氯酸钠投加系统的工艺布置和大多数水厂的工艺布置有所区别。
二、次氯酸钠投加系统概况：
次氯酸钠投加系统按最大日供水量140万m3/d设计，分为沉前加氯（前加氯）和滤后加氯（后加氯）两个工艺加氯点，前加氯点15个，后加氯点6个。设计时按前加氯加氯平均投加量为4ppm，后加氯平均投加量为2ppm进行考虑。
按就近储存和投加的原则，因此分别设置两套次氯酸钠投加系统，即1#次氯酸钠和2#次氯酸钠投加系统。2套次氯酸钠投加系统，均有数个次氯酸钠投加点，分别设置次氯酸钠待检池1个，2台提升泵，2个储液池。压力和流量提供是4台磁力离心泵，每个加氯点的管道沿管沟敷设，每个加氯点配1个流量调节阀，2台流量仪。全套系统实现远程自动化控制。次氯酸钠溶液采用地下混凝土池进行储存，投加采用压力投加方式，即磁力离心泵和流量调节阀形式投加，区别于大多数水厂采用的计量泵布置工艺。
次氯酸钠采用化工厂提供的成品次氯酸钠溶液，有效氯含量为10%，商品次氯酸钠溶液采用槽车输送。
图：次氯酸钠投加系统设备组成简图
二.次氯酸钠投加系统设备及使用
1.待检池及储液池：
1）待检池1只：该池主要作用是作为原料次氯酸钠槽车的卸料池，以及验收原料的计量池。
2）储液池2只：该池主要作用是作为生产投加用池。一用一备，轮流切换使用。
3）10%商品次氯酸钠溶液不稀释直接投加。
4）待检池及储液池均为全封闭的地下混凝土结构，池体内壁六面均采用PVC板进行包覆，两板之间的缝隙用pvc焊条进行焊接密封，所有紧固件也采用pvc材料进行包覆，有效地防止了次氯酸钠对池体结构的腐蚀。使用至今，池体结构良好。
5）每格待检池、储液池配置了1个超声波液位传感器，对液位进行实时监控。
2.储液提升泵：
1）2台储液提升泵，作用是将待检池的次氯酸钠溶液提升至2只储液池。
3.磁力离心泵：
1）磁力离心泵，作用是为次氯酸钠的投加提供压力和流量，是整套加注系统的核心和关键设备。
2）每个储液池配备2台加注泵，一用一备。
3）磁力离心泵出口并联布置，出口管路布置成环状总管，所有至各加氯点的加注管道，从环状总管上接出，环状总管上安装压力变送器。
4）环状总管采用恒压控制，环状总管上设置回流管及流量调节阀。采用流量回流的调节方式进行恒压控制。
5）环状总管上安装隔离检修阀门，任一管段节点发生泄漏，只要关闭隔离泄漏管段，不影响整套系统的使用，避免影响生产。
6）同一储存池的2台加注泵，一用一备，分别接于2路不同电源，避免电源跳电、失电的影响。
7）加注泵采用真空灌引水方式，出口管路安装电动球阀，便于远程和自动控制启动。
4.加氯管道
1）每个加氯点敷设DN25 UPVC材质的加氯管2根，其中一根加氯管作为备用。管道全部敷设于管沟内。
2）每个加氯点起端设置1个流量调节阀和1个流量仪，终端设置1个流量仪。
3）加氯量通过控制流量调节阀进行，可调加氯流量范围10 L/时~600L/时。阀门运行质量可靠，运行至今无一例故障发生。
4）流量调节阀对极小流量的控制，精度非常高、流量平稳。
5）沉前加氯（前加氯）加氯点：按流量比例模式进行自动投加。
滤后加氯（后加氯）加氯点：按余氯反馈和流量比例闭环模式进行自动投加。
6）流量调节阀电动执行机构采用24V电源，由UPS（不间断电源）提供电源，避免了电源跳电、失电的影响。
7）每个加氯点起端流量仪，该流量仪参与控制加氯量。后端流量仪监测次氯酸钠在管道内的输送情况，当加氯管道由于半途爆裂、渗漏引起流量损失时，及时提示和报警，以避免水质事故的产生。
5.自动化控制
次氯酸钠加注系统的设备实现了远程手动和自动控制。远程手动操作是利用上位机实现设备和阀门的手动操作，自动控制是利用设定程序实现全自动和无人干预操作、自动化控制模式具有以下功能：
1）根据待检池液位、储液池液位自动开、停对应的储液提升泵，实现自动进料系统。
2）根据储液池液位进行自动切换工作，并自动开停对应的加注泵。
3）加注泵及环状总管进行恒压控制，自动调节回流流量。
4）当运行中的加注泵发生机械、跳电、失电突发故障时，备用泵自动启用。
5）自动控制加氯量：
沉前加氯（前加氯）加氯点：按流量比例模式进行自动投加。
滤后加氯（后加氯）加氯点：按余氯反馈和流量比例闭环模式进行自动投加。
6）当自动控制模式计算出的加氯量和实际加药量有差别时，实时提供报警，便于人工干预，及时排除故障。
7）每个加氯点起、末端流量仪流量有差别时，报警提示，以提醒管路有漏失，避免影响水质。
三.次氯酸钠有效成分的衰减及储存
次氯酸钠原料的有效成分含量在10%左右，此产品需存放在避光、密封环境中。在使用和储存过程中，有效成分的挥发和衰减，在生
试验结果表明：
1）次氯酸钠浓度越高，有效氯成分挥发衰减下降速率越大，当次氯酸钠原料新进时7天内，下降幅度最大。
2）下降速度随着浓度的下降有所减慢。
3）本实验是在现有储存设施的条件下进行取样检测，下降的速度与储存次氯酸钠原料的设施有一定关系。
4）储存次氯酸钠的存储设施应尽量密封以减少有效氯的挥发，同时宜存放在室内。
5）次氯酸钠尽量采用快周转、少备用的模式。由于本厂供水量大、次氯酸钠消耗快，一般周转天数在7~10天，有效成分的衰减对消毒效果的影响不大。
6）在储存设施容许的情况下，将次氯酸钠稀释至有效氯含量5%左右，可大大减少有效氯成分的挥发。
四、次氯酸钠投加系统使用总结
1）贮液池防腐处理：混凝土池体结构的防腐处理，常规情况下进行涂覆环氧树脂，考虑到在实际使用中，次氯酸钠和混凝土发生化学反应，并且池壁和环氧树脂都要逐渐侵蚀和剥落。因此混凝土池壁采用PVC板进行覆盖处理。
2）泵的选型，过流部件采用防腐蚀材料包覆，一般选用PTFE，抗腐蚀能力强，质量好成本低。阀门宜选用 UPVC材质。
3）管路：全部采用U-PVC材料，尽量用专用胶粘接。管道尽量避免阳光直射，敷设于室内和管沟里。对于法兰连接及阀门的密封材料，采用三元乙丙橡胶（EPDM）。
4）次氯酸钠在不稀释使用的情况下有结垢现象，结垢物质经检测为碳酸钙，需定期进行疏通。
5）流量调节阀选型时，应选择化工级小流量阀门，控制精度高，流量平稳，可调范围大的产品。
6）在加氯点多的情况下，相对于采用计量泵布置的工艺形式，极大的降低了设备采购、检修维护、和人工成本，同时也极大的降低了管理工作量。
7）次氯酸钠储存和投加设备的环境，应加强通风，次氯酸钠对金属设备及外观有腐蚀现象。
8）配电设备与加注管路、设备及贮液池隔开，防止次氯酸钠溶液挥发造成对电气设备的腐蚀。
9）次氯酸钠溶液应采取快周转的模式，次氯酸钠有效氯成分的挥发和衰减，对消毒效果造成的影响不明显。
五、结语
在大型水厂中，由于供水量大、生产线多、次氯酸钠投加点多，如果采用常规的计量泵布置模式，将使得设备数量多，建设和生产成本高昂，管理和维护极其复杂。而本厂采用采用磁力离心泵泵加流量调节阀的工艺模式，通过近几年时间的使用和运行，表明此系统可靠性高，加药精确，易于操作、维护工作量极小，可以在保证精确加氯的同时，大幅度节省设备、人工和维护成本、同时也降低了管理成本和风险成本。
参考文献：
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[2]秦晔.次氯酸钠消毒工艺在水厂中的应用[J].《供水技术》， 2014（8）
[3]潘伟文等.次氯酸钠消毒剂在闸北水厂的应用及其有效成分衰减试验[J]《上海水务》， 2007（23）
论文作者:邵文杰
论文发表刊物:《基层建设》2017年第33期
论文发表时间:2018/3/9
标签：次氯酸钠论文; 加氯论文; 流量论文; 系统论文; 水厂论文; 环状论文; 设备论文; 《基层建设》2017年第33期论文;