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四川齐力绿源水处理科技有限公司

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水厂原水预氧化技术工艺概述及各工艺应用现状

预氧化工艺2

随着社会的发展,很多水资源都受到不同程度的污染,导致自来水厂水源水质下降,原水中存在大量有机物、农药、腐植酸等。这此物质的大量存在导致水厂处理工艺难度增大,为了减轻处理工艺的压力,通常都会在前端增设预处理氧化工艺。

自来水水厂常用的预氧化方式有:液氯、臭氧、10%浓度的商品次氯酸钠溶液、现场电解食盐制备次氯酸钠溶液、高锰酸钾、二氧化氯等。

液氯具有强氧化性,是我国以前使用最为普遍的技术,虽然液氯作为氧化剂较为经济,但该技术的安全性问题越来越为人们所重视。该技术采用的液氯钢瓶可称为是“移动的定时炸弹”,2005年3月29日,京沪高速公路淮安段一辆载有35吨液氯槽罐车发生交通事故,导致槽罐车液氯大面积泄漏,造成28人死亡,350人中毒入院;2008年4月16日,重庆天原化工厂液氯贮槽罐爆炸,造成1人死亡,8人失踪, 15万群众紧急疏散。自来水厂因液氯泄漏造成的人员伤亡事件时有发生。

随着中国城市化进程的不断加速,许多居民区距自来水厂越来越近,有些居民小区建到了自来水厂加液氯间附近,居民的生命财产安全受到了威胁。由于液氯的供应厂家氯碱厂的环境污染及安全性问题,大中型城市离城区较近的氯碱厂纷纷搬迁和关闭,这意味着这些“移动的定时炸弹”需要经长距离运输才能到达水厂,一旦路面冰封或天气恶劣,“炸弹”随时可能爆炸。因此,液氯逐渐退出。

次氯酸钠与液氯一样,是一种强氧化剂。次氯酸钠的获得途径有两种:一、向氯碱厂购买10%浓度的商品次氯酸钠溶液,二、利用水、电、食盐通过电解的方法在水厂现场制备浓度为0.6~0.8%的次氯酸钠溶液。10%浓度的商品次氯酸钠是危险品,陆路运输需要得到公安部门的监管,且不允许在隧道及大桥上运输,某些在岛上的水厂无法使用;投加商品次氯酸钠,运行成本昂贵,折成有效氯,有的地方每吨的价格从2000年0.7万元涨到如今的1.1万元,而且随着原材料及运输成本的上升,这个价格仍会继续上涨;氯碱厂的次氯酸钠为副产物,原料采用工业粗盐制造,杂质含量较高,较难达到自来水加药的卫生许可及品质要求;10%浓度的次氯酸钠极易衰减,每天可达到5%的衰减率,并产生对人体有害的副产物,无法长期贮存。次氯酸钠在储存过程中会发生歧化反应,导致有效氯持续降低并大量产生副产物 氯酸盐,有效氯的衰减量和氯酸盐的生成量均与储存时间成正比;温度是影响次氯酸钠反应速度的重要因素,温度越高,反应速度越快。10%浓度的商品次氯酸钠碱度较高,在投加泵出口及投加管道中有结垢现场,易堵塞管道。

而次氯酸钠现场发生器制备的0.6~0.8%次氯酸钠溶液是安全品,不受安全法规的限制,而且在整个制备过程中没有氯气的产生;现场制备次氯酸钠的运行成本每吨约0.5-0.6万元(折成有效氯),一般2-3年即可收回全部设备投资;原料采用自来水、电及食品级的盐。低浓度的次氯酸钠溶液可较长时间保存,衰减小。但在储存过程中同样会发生歧化反应,产生副产物 氯酸盐,同时电解食盐水制备次氯酸钠过程中会产生大量氢气,如果设备排氢不畅,会发生爆炸,存在重大安全隐患。现场制备次氯酸钠溶液电耗高,受电价影响较大,为节约成本,厂家可夜晚制备;但为满足白天需求,夜晚大量制备,设备的型号就会增大或设备数量增加,投资成本会倍增。

次氯酸钠和液氯一样,以取代反应为主,与水体中有机物反应后会产生大量的三致物质,如三卤甲烷和卤乙酸等副产物;这些副产物对人体危害极大,在水处理后续工艺中无法去除,因此我们不建议采用次氯酸钠作为预氧化处理药剂。

高锰酸钾是强氧化剂,对有机物有很强的氧化作用,溶液制备装置较简单,但材质要求较高。在水处理中投加量控制较难,一但稍微过量,后端水的色度易超标。高锰酸钾的储存也有严格要求,存在安全隐患,遇硫酸铵盐或过氧化氢能发生爆炸。遇甘油、 乙醇能引起自燃。与有机物、还原剂、易燃物如硫、磷等接触或混合时有引起燃烧爆炸的危险。

二氧化氯是强氧化剂,在高浓度时呈红黄色,低浓度时呈黄色,有强烈刺激性臭味气体:11℃时液化成红棕色液体,-59℃时凝固成橙红色晶体。有类似氯气和硝酸的特殊刺激臭味。用作氧化剂、脱臭剂、杀生剂、保鲜剂、 漂白剂等。二氧化氯因为其具有杀菌能力强,对人体及动物没有危害以及对环境不造成 二次污染等特点而备受人们的青睐。二氧化氯不仅是一种不产生致癌物的广谱环保型杀菌消毒剂,而且还在杀菌、食品保鲜、除臭等方面表现出显著的效果。

二氧化氯的氧化性强,是有效氯的2.63倍,二氧化氯与水中有机物的反应为氧化作用,不是氯系的以取代反应为主,不会三致物质;用作自来水原水预氧化效果特别好,投加量少,副产物少,只有亚氯酸盐一种,且可通过后端投加亚铁去除,是自来水原水预氧化工艺其它氧化剂最佳的替代药剂。



现场制备次氯酸钠与液氯、商品次氯酸钠、臭氧、高锰酸钾、二氧化氯的比较

消毒方法

成本分析

消毒副产物

安全性

设备寿命

液氯

设备和运行成本相对较低

氧化过程中会与水中有机物反应产生多种有毒致癌消毒副产物(700多种)

氯气剧毒,腐蚀性也很强烈。气运输、储存不安全,极易造成泄漏和爆炸事故,对人的生命和环境造成巨大的影响。气态投药 ,安全性很差

大于

10

10%商品次氯酸钠

设备成本原料成本高,但运行费用较高

因产品不纯,所含有害杂质会加入水中,同时氧化过程中会与水中有机物反应产生多种有毒致癌消毒副产物(700多种)

危险品,运输、储存不安全,储存时易降解,贮存时间短。液态投加,安全性好

大于

10

现场制备次氯酸钠

设备成本高,运行成本较高,较商品次氯酸钠低

由于氧化能力弱于氯气,但与水中有机物反应同样产生多种有毒致癌消毒副产物(700多种)

制备装置系统较多,操作维护难度较在大,电解食盐水过程中会产生大量的氢气,有爆炸安全隐患;同时,电解电极在使用一段时间后要用盐酸进行清洗,确保电极的性能。所以需要盐酸,盐酸具有强腐蚀性,且会挥发,产生酸雾,对操作人员造成危害,同时酸雾会腐蚀设备间内的其它设施。

大于

10,但电解普遍在3-5年就需更换

高锰酸钾

设备成本相对较低,但运行成本

副产物少

投加量难以控制,影响出厂水色度,高锰酸钾的储存也有严格要求,存在安全隐患,遇硫酸铵盐或过氧化氢能发生爆炸。遇甘油、乙醇能引起自燃。与有机物、还原剂、易燃物如硫、磷等接触或混合时有引起燃烧爆炸的危险

大于

10

二氧化氯

成本较低,二氧化氯纯度,性价比

生成的ClO2纯度很可根据原水流量信号准确控制投药量副产只有亚氯酸盐,且可通过投加亚铁(氯化亚铁、硫酸亚铁)去除

原料采用复合氯酸钠和复合硫酸氢钠,不使用传统原料,没有传统原料的危险性,安全得到保证二氧化氯发生器产生的二氧化氯气体及时通过水射器抽出形成消毒液,使二氧化氯发生器内部和消毒液中的二氧化氯浓度远远低于10%,十分安全

大于

10

注:由于紫外线及臭氧不具备持续杀菌能力,所以不考虑在比较范围之内。




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