桐乡市水务集团供水范围已全面覆盖整个桐乡市,供水量逐年递增。桐乡市3家水厂(总供水能力45万m³/d)均采用氯气消毒的方式,每年需用200t左右液氯。氯气属于重大剧毒化学危险品,虽然使用成本较低,且水厂已经制定了一整套严密安全管理制度并配备相应安全应急处理设施,但液氯在运输、搬运、使用过程中存在较大安全隐患不能从根源上杜绝氯气意外事故发生的概率。

　　 随着桐乡城乡一体化建设的快速推进,早期建设的水厂现已被居民区、学校等包围。特别是在乌镇被确定为世界互联网大会永久性会址后,安保等级全面升级,加上2016年G20峰会在杭州召开,继续使用液氯将对水厂的安全管理和生产运行带来很大的压力,已不适应新形势要求。因此,公司于2015年3月组织相关技术人员开展了将液氯消毒方式改为次氯酸钠消毒方式的可行性调研等工作。5月份开始了设计、土建、设备、安装等招投标工作,7月中旬启动了运河水厂、果园桥水厂改造工程,至9月底全面完工。

　　 改造工程先从果园桥水厂开始,首先安装集成的临时投加系统(主要为3个20m³的立式储罐和6台投加泵以及玻璃管流量计等),待投加系统运行稳定后,拆除原加氯间内的加氯设施,并按规范做好液氯钢瓶的无害化处理及报废工作;运河水厂也采用相同方式稍后跟进实施改造(放置4个20m³的立式储罐和4台投加泵),至8月初两水厂全部采用临时系统投加次氯酸钠消毒。因7~9月正值高温期间,考虑到温度对次氯酸钠溶液衰减度的影响,采取搭建遮阳网以及设置喷淋水管等措施对桶体降温,经检测配置成5%的次氯酸钠溶液相对稳定,达到预期效果(见图1)。在改造完成正式使用后,委托浙江省化工产品质量检验站有限公司对稀释后的实际溶液浓度进行检测,稀释后4.5%的实际使用溶液符合一般化学品的管理要求,提高了供水安全性。改造过程中对两水厂原加氯间进行了土建基础加固及装修改造。9月中旬投加系统安装完成后,对该系统进行了流量信号与余氯反馈相结合的自动投加方式调试,实现了与原来加氯相同的自动投加。到目前为止,整个次氯酸钠投加系统运行效果稳定,投加精度良好。

　　 改造成本分为土建费用和设备费用两部分,土建费用约为35万元,设备改造费用约为135万元,合计约170万元。

　　 对改造前后的管网水进行跟踪比较,重点是水厂附近、市域管网末梢以及氯气消毒(同福水厂因验收原因还未改造)与次氯酸钠消毒供水的交汇点,从目前数据可以看出,两种消毒方式并行对水质、管网余氯影响甚微,结果表明改用次氯酸钠消毒效果稳定。具体监测数据如表1所示。

　　 改造前公司消毒剂药耗为1.79 mg/L,成本为0.005 2元/m³;改造后消毒剂药耗为16.33mg/L,成本为0.009 8元/m³。可以看出,采用次氯酸钠消毒剂后,生产成本有所上升,与改造前同期采用液氯时相比增加了0.004 6元/m³;但由于由于稀释后次氯酸钠属于一般化学品,可以节省每年的人员培训费、安评费以及自耗压力水(水射器用水)电费,经比较药耗成本,增加的费用在可接受范围内。从表2中可知,氯气消毒改成次氯酸钠消毒后消毒综合成本经测算增加了0.003 3元/m³。

　　 (1)本次改造工程中的投加泵选用了较为先进的ALLDOS数字隔膜计量泵,该型号数字投加泵虽然价格较高,但投加精度高于普通机械隔膜泵,其自带流量计量功能,整体系统可省去流量计的安装投入,两者相抵、投资相当,目前投加泵运行稳定,管理方便。

　　 (2)因嘉兴地区河网水硬度普遍偏高,出厂水中钙镁离子容易与次氯酸钠反应生成沉淀。在次氯酸钠投加系统运行早期发现了投加设备及部分管道结晶的现象,及时查找原因,分析问题后在现场增设了一台软水装置(价格2.3万元)对稀释用水进行处理后水的硬度(以CaCO₃计)有了明显降低(从100mg/L以上降到10mg/L以下)。从运行情况来看,软水装置设备运行稳定、管理方便,现投加系统各管路通畅无结晶,系统整体运行情况良好。而省内完成改造的其他水厂因大部分采用水库水源,水质硬度较低,未出现结晶现象,所以较少使用此装置。

　　 (3)次氯酸钠药剂采购的基本情况。本次药剂采购采取委托中介机构以邀请招标的方式进行招标,共有4家有资质单位参与投标,中标单价为700元/t(含税),为目前浙江省最低价。药剂招标中,着重把握3个关键点:(1)次氯酸钠溶液产品必须具有省级卫生监督部门发放的涉水产品许可证;(2)需专车专人运输;(3)次氯酸钠溶液必须符合国家标准《次氯酸钠》(GB 19106-2013)A型Ⅱ级要求,标准见表3。如出现产品质量问题,及时终止采购合同,并就因此而导致的损害向乙方索赔。通过以上措施严格控制产品质量,保障人民群众饮用水安全。通过本次次氯酸钠溶液的招投标工作,在降低药剂投加成本的同时,还开拓了省外的采购渠道,保证了次氯酸钠供货渠道的多样性。

　　 (4)4.5%次氯酸钠溶液存储与衰减分析。本次投加系统改造每个水厂设立6个20 m³的立式储罐,按照正常投加量折算,预计存储总量可满足正常投加的时间约为27天,足量的存储有利于应对各种突发情况,且两个水厂之间可实行错时灌装,确保水厂在出现应急情况时互为备用。次氯酸钠溶液衰减度情况分析如图2所示,可见次氯酸钠溶液衰减度随着次氯酸钠溶液浓度的下降而降低,当达到4.5%时其衰减度趋于稳定,考虑最大存储量等因素,综合比较存储以4.5%较为适宜,所以改造后一直以4.5%的含量进行存储和使用。

　　 (5)委托有资质的设计单位对原加氯间内的地基进行加固设计,并按设计要求进行地基处理,确保了原加氯间房屋的安全性。

　　 目前该消毒工艺已不间断运行半年多,虽然采用次氯酸钠消毒后制水成本稍有增加,但安全系数高,设备故障率低,持续消毒效果良好,解决了水厂在使用液氯过程中存在的安全隐患问题。同时还有以下几方面的好处:

　　 (1)使用次氯酸钠消毒虽然稍增加了生产成本,但在安全监管方面投入的人力、财力、物力等也将随着液氯改次氯酸钠消毒逐步降低。从公共及人身安全、技术、水质角度综合考虑,对改善水质、提高安全生产等都有益处,也可以减轻水厂在重大节日、重要会务期间等的安保压力。

　　 (2)次氯酸钠投入使用后,操作简单,设备故障少,维修频率低,维修费用少,能更好地实现自动化控制。

　　 (3)采用次氯酸钠消毒工艺取消了水射器等用水设备,起到了节能降耗的作用。

　　 (4)生产实践表明,次氯酸钠消毒可以获得与氯消毒相同的处理效果,且次氯酸钠在保证消毒的前提下能够降低水中消毒副产物的产生,获得更好的出水水质。同时因次氯酸钠对环境没有特殊要求,便于采购、运输和储存。