主题：【第十一届原创】单井加氯方式的讨论

一、前言
为保障对管网水余氯量的科学控制，平衡补压井直供对管网水质余氯量的影响，故开展了补压井加氯方式的研究。
目前，我国多数地下水消毒大都采用加氯消毒的方法，其主要目的就是防止水传播疾病，这种方法被使用至今已逾100年，具有较成熟的生产技术和设备。次氯酸在整个消毒过程中起主要作用。对产生臭味的无机物来说，它能将其彻底氧化消毒，对于有生命的天然物质如水藻，细菌而言，它能穿透细胞壁，氧化其酶系统（酶为生物催化剂）使其失去活性，使细菌的生命活动受到障碍而死亡。

结合当前实际情况以及现有的仪器设备情况，我们在此仅讨论单井的加氯方式，即次钠直接投加与次钠发生器自动投加两种方式进行讨论。以下简称直接投加法（下图左）和发生器自动投加法（下图右）。

二、背景介绍
某地区目前有补压井11眼，其中5眼在城北，其余6眼分布在城南。所有补压井中，安装简易加药机的井为6眼；次钠发生器加氯的井为4眼；安装次钠发生器的补压井经过安装并运行后，最早启用的为1号井，于2016年9月使用，但综合使用时间较长的，数据具有比较性和代表性的是2017年5月安装运行次钠发生器的2号井。3号井于2017年9月启用，4号井于2017年5月启用。
三、优缺点比较
1.可操作性
直接投加法和发生器自动投加法在安装完设备后，操作均较为简便，不用人为看守，最大的区别是，次钠浓度不同。直接投加的次钠为天津绿涛化学品有限公司生产的成品，其有效氯含量在10%左右。次钠发生器产生的次钠含量在1%左右，因此在投加剂量调节上，有明显区别。往往直接投加的加药机已经调到最小投加量，但出水依然余氯含量较高，此时就需要往储氯桶中兑水，稀释次钠浓度，而且要反复调试，才能调到理想含量。次钠发生器由于有效氯含量相对较低，因此在投加量上可调节程度也较大，也因此更加容易准确调节，保证消毒效果。
2.安全性
次氯酸钠属于危化品，具有腐蚀性，根据《化学品分类和危险性公示通则》（GB 13690-2009）及化学品分类、警示标签和警示性说明规范系列标准，次氯酸钠属于皮肤腐蚀/刺激，类别8.3。直接投加法由于需要不定时往补压井运送成品次钠，在分装和运输的过程中都有直接接触到次钠的可能性，因此安全系数较低。而且在运输及存储过程中，需要保持容器密闭，避免阳光直晒，远离火种热源。在安全方面来说，是比较危险的。发生器自动投加法采用电解食盐制取次钠的方式，因此不涉及运输、存储危险品，且食盐采购方便，储存灵活，只要定时投加氯化钠即可。生产过程也无腐蚀性，对环境不会造成污染。但电解过程会产生氢气，需要及时排出，避免爆炸。
由此可见，发生器自动投加法不但具有较高的安全性，避免相关操作人员直接接触，还可提升补压井对突发事件的应对能力，尤其像极端天气、雾霾天气限行等特殊的时期、情况下，能够保障供水药剂的投加，从而保证消毒效果，保障管网水水质安全。
图左为存放次钠的桶，图右为发生器存放次钠的柜子

3.消毒效果
细菌表面带有负电荷，次氯酸HOCl是分子量很小的中性分子，可以很快地扩散到细菌表面，并透过细菌的细胞壁和细胞内部的酶发生作用，从而破坏细菌的某些酶的系统，最后导致细菌的死亡起到杀菌作用。
首先，次氯酸钠溶液具有明显的不稳定性，将其放置一个月，其消毒效果就只有原来的一半左右，且随着放置时间的延长，消毒效果会越来越差。也因此，需要不断调试节加氯量，以保证出水余氯含量。其次，直接投加法通过加药机将次钠加到原水中，由于次钠遇水，会产生盐的原因，会堵塞加氯管，如未及时疏通加氯管，会导致无法正常加氯，影响消毒效果，疏通管路周期约15-20天左右，这样就会有管网水因加药机堵塞而无氯的情况发生，导致管网水余氯含量不能达标，风险系数增高，更无从谈及持续有效消毒了。
而采用发生器自动投加法基本不会堵塞加氯管，使得管网水因无氯而不能达标的风险系数大大降低。而且由于是制备以次钠为主的高效复合消毒剂，因此有效氯活性较高，杀毒效果较好。但也因此在生产次钠的过程中，会产生含量1%左右的二氧化氯，导致其与水结合后，除含有余氯外，还会产生新的消毒副产物——亚氯酸盐，但其含量较低，小于检出限0.05mg/L，在国家标准允许范围之内（0.7mg/L）。
再次，次钠发生器制备次钠周期较短，可以保证投加最新鲜制出的次钠，其消毒效果显然相对稳定许多，且有效避免了次钠的储存弊端。其最新的设备还可以根据储液箱存储量，以及有效氯含量，在遇到停电或停泵时间过长再启动的情况下，原生产到 次钠会再次电解，保证次钠浓度，延续消毒效果。因此在这方面，发生器自动投加法更胜一筹。
4.综合成本
在前期投入方面，直接投加需要的设备相对简单，即加药机、储氯桶、次钠成品，成本约6000元。次钠发生器投加需要前期购置设备投入，大概资金为7万元，盐850元/吨。
在运行维护方面，由于次钠会堵塞加氯管，故疏通加氯管以及其他故障问题，也是不小的工作量。发生器自动投加法的设备前期调试相对复杂，但基本不需要疏通管路，如遇设备故障，可联系厂家人员维修，节省人工成本。
在运行成本方面，由于各井安装次钠发生器设备时间较短，且开停时间不规律，也并未单独安装计量电表，因此无法核算加药成本并进行对比。但在2015年，某水厂曾使用过一段时间次钠发生器，用于对出厂水进行消毒。虽然设备型号与井上安装的有所不同，相对功率较大，但数据也具有一定参照性。在3月-6月的运行调试期间，通过单独电表计量、食盐使用情况计算出成本情况，通过药液制作量及制作时间情况计算出单台设备制作能够保证水厂3万吨/日供水量需求。
运行3个月共计耗电3741度，按照每度电0.9元计算共计3366.9元，食盐3.5吨共计3150元，软化水用盐15袋，共计495元，加药设备齿轮油500元，全部费用共计7511.9元，共计制水量972486吨，万吨制水成本77.24元，同等制水量次氯酸钠药液需要7.5吨，共计10125元，万吨加药制水成本104.2元。由此推算，每年可节约加药成本约2万元。
5.环境要求
次钠的储存要求在环境阴凉、干燥、通风的库房，远离火种热源。且次钠随着存放时间的延长，以及周围温度的变化，其有效氯含量也会有变化，需要定期检测（夏季每周一次，冬季十天及到氯检测）。
而采用发生器自动投加法的设备具备盐量预警技术，其有效氯含量可以有很好的保障。无需定期检测，抽测即可。需要注意的是次钠发生设备会产生氢气，需要通风设备，以及相应的报警设备。不过这个量还是比较小的，一般引到室外即可。
四、对比结论
针对传统的加氯方式，我们与其对比了可操作性、安全性、消毒效果、运行成本和环境要求五个方面，通过上述几方面的比较来看，次氯酸钠发生器投加法具有较明显优势，其设备具有操作简单、长期运行加药成本低、安全系数高、消毒效果良好等优点。次钠发生器加氯法可以更科学、准确的控制加氯量，保证了补压井直供地区的管网水消毒效果。可以在今后的实际应用中，逐步替代传统加药机的加氯方式。