- 産品名稱:
硫酸铝、碳源、次氯酸鈉投加系統加藥裝置
- 所屬分類:加藥裝置
- 碳源（乙酸鈉）、硫酸鋁加藥方式如同次氯酸鈉投加系統。
氯氣消毒曾經是自來水廠普遍采用的消毒方式。但是，液氯在運輸、儲存和操作過程中的潛在不安全性，使尋找和替代氯氣消毒的新消毒方式逐漸得到推廣。次氯酸鈉消毒就是新消毒方式之一。
一般自来水厂使用的次氯酸钠溶液是出厂原液，溶液浓度为10%左右，其化学性质不稳定。在运输、储存和使用过程中，次氯酸钠会发生分解。 ... -
産品描述
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碳源（乙酸鈉）、硫酸鋁加藥方式如同次氯酸鈉投加系統，介紹如下：
碳源（乙酸鈉）投加以滿足生物反應池脫氮除磷要求；次氯酸鈉作爲紫外消毒後補氯，滿足再生水余氯要求。
氯氣消毒曾經是自來水廠普遍采用的消毒方式。但是，液氯在運輸、儲存和操作過程中的潛在不安全性，使尋找和替代氯氣消毒的新消毒方式逐漸得到推廣。次氯酸鈉投加系統消毒就是新消毒方式之一。在此，筆者就次氯酸鈉消毒系統在水廠中的應用與大家進行探討和交流。
次氯酸鈉消毒原理
次氯酸鈉投入水中會迅速水解並發生分解，其中的次氯酸根會與水中氫離子結合形成次氯酸，鈉離子與氫氧離子結合成爲氫氧化鈉。
NaClO + H2O = HClO + NaOH
其中次氯酸也會進一步分解，從而形成鹽酸和新鮮的氧原子。
HClO = HCl +【O】
次氯酸本身具有一定的殺菌功效，會吸附在細菌或病毒的表面，通過滲透細胞壁進入細胞內部，通過強烈的氧化作用改變細菌或病毒內部的蛋白質，從而起到殺菌和消毒作用。
次氯酸鈉的分解
一般自來水廠使用的次氯酸鈉溶液是出廠原液，溶液濃度爲10%左右，其化學性質不穩定。在運輸、儲存和使用過程中，次氯酸鈉會發生分解。在濃度、溫度和壓力不同的條件下，次氯酸鈉發生分解的速度會不同。濃度越高、溫度越高、壓力越低，次氯酸鈉分解越快，反之越慢。
次氯酸鈉化學性質不穩定，光照受熱後會自身分解：
2NaClO = 2NaCl + O2
同時，次氯酸鈉水解産生的次氯酸也會發生分解：
2HClO = 2HCl +O2
分解産生的鹽酸還會和次氯酸發生反應，産生氯氣
HClO +HCl = H2O +Cl2
次氯酸鈉産生的氣體會與液體混合在一起進入消毒投加系統。當氣體積聚到一定量以後，系統內的氣體會直接對系統的工作性能、控制參數産生影響，改變整個系統的控制結果，甚至可能影響水廠的出廠水質。
次氯酸鈉投加系統的流程
通常，次氯酸鈉投加系統由储存槽，计量泵投加系统和原水加注点组成。以下是次氯酸鈉投加系統的流程图。
次氯酸鈉投加系統的排气
在流程圖中已紅色標注的位置是在設計過程中必須加以考慮的排氣點。
次氯酸鈉在儲存過程中會受光照、受熱的影響，以及自身化學性質的不穩定，在儲罐中發生分解。分解産生的氣體與液體混合在一起進入投加系統的管線中，會直接影響計量泵投加精度，流量計的准確檢測和其他附件的正常工作。所以，必須在系統中增加排氣點。
1. 進口管路的排氣
在投加系統的進口管路中，需要在米頓羅計量泵的進口前增加排氣點，目的是保證盡可能少的氣體進入計量泵內部，保證計量泵的投加精度。排放方式可以有以下三種：
第一種排氣方式是聯通立管自動排氣方式：效果最好，投入較小，後期人力消耗最少的方式。但是有些水廠認爲管線布置長，外觀不夠美觀
第二種排氣方式是穩壓筒手動排氣方式：穩壓筒進行氣體和液體的置換，效果較好，投入最小，但是需要後期人力定期排氣，並且在不同季節的排氣周期會不同
第三種排氣方式是穩壓筒自動排氣方式：穩壓筒進行氣體和液體的置換，效果較好，但是投入較大。需要采用液位開關與電磁閥結合，做到自動排氣。
2. 出口管路流量計排氣
出口管線中所用的電磁流量計必須與投加流量適配。通常次氯酸鈉的日常投加量均較小，所以流量計的通流截面應適合小流量應用。如果流量計口徑過大，在小流量應用時産生的偏差也會較大，同時傳感器腔室內也較容易積聚氣體，影響檢測結果。
流量計垂直安裝的方式是最適合于次氯酸鈉應用的，在液體通過流量計時，液體中混雜的氣泡會向上移動，停留在流量計傳感器腔室內的機會比較少，所以氣泡對流量計測量的影響會很小。
對于流量計水平安裝方式，除了在流量計下遊需要增加“拱門”保證流量計充滿以外，也需要在流量計的上遊增加“拱門”，目的是將液體中混雜的氣泡盡可能積聚到管路的高點，減少氣泡對流量計檢測的影響。同時，爲了盡可能減少氣泡進入流量計，所以需要在流量計上遊的高點處增加排氣點，減少液體中氣體的含量。
流量計的設置也需要加以注意。流量計可以適用于各種不同介質和工況條件。在設定時必須考慮到次氯酸鈉的特殊化學形式，選擇合適的工況條件進行設置。
3. 背壓閥安裝
通常，自來水廠加藥泵房與藥劑投加點的距離均比較遠，一般會在100米以上，甚至會有300米左右的距離，所以，背壓閥的安裝位置非常重要。如果背壓閥位置距離泵較近，背壓閥下遊的液體流速均依賴背壓閥設定壓力與投加點之間的壓差。如果壓差較小，那麽流速就會較慢；管線距離越長，末端流速越慢。當管徑較大，投加量較小時，液體就不能充滿管道，帶來的後果是在管道中積聚氣體，影響系統正常工作。
4. 管道的選擇
我們均知道次氯酸鈉會在管道內結晶或結垢，導致管道堵塞，所以會習慣采用較大口徑的管道，延緩結垢的影響。管道內的結垢無法用清水沖洗，必須用酸進行沖洗。事實上，結垢的形成是次氯酸鈉與管道中水分或水蒸汽水解反應産生的NaOH。如果采用較大管徑的管道，次氯酸鈉的投加量較小不能充滿管道。此時，次氯酸鈉的流速較慢，在管道內停留時間較長，有充分的時間與水分反應産生NaOH，NaOH比重較重且有一定粘度，較容易附著在管道表面，液體較慢的流速也不能對附著的NaOH形成沖刷作用，隨著時間積累，該附著物就形成了結垢。環境溫度越低，結垢越容易形成。原因是NaOH在低溫下容易形成過飽和，導致晶體析出。
筆者的觀點是建議將背壓閥的安裝點應放到遠端，接近投加點位置。同時，計量泵出口管路的管徑不可過大，依據實際投加量確定合適的管徑。如此做的好處有以下幾點：
1）保证管道充满并保持一定压力，可以减少次氯酸鈉的分解量，减少管道内积气
2）合適的管徑可以提高液體在管道內的流速，也可以將液體中混雜的氣泡及時帶走，不要停留在管道內形成氣阻
3）合適的管徑可以提高液體在管道內的流速，形成較高流速，對管道內的結垢産生沖刷，延緩結垢的增加
4）合適的管徑便于增加保溫層，可以降低NaOH的晶體析出和結垢增加
5．加注點形式
次氯酸鈉投加系統的加注点是直接与过程原水接触的，在次氯酸钠与原水接触的过程中会发生水解，水解反应式如下：
NaClO + H2O = HClO + NaOH
其中反應産生的NaOH會在加注口發生結垢。如何減少結垢的發生，與加注口的位置以及加注口的形式有直接關系。
1） 如果次氯酸钠是直接加入原水管道中，加注口的位置必须在原水管道的中心位置。原水在管道流动过程中，管道中心的流阻最小，流速最快，所以次氯酸钠在管道中心进入后，会以最快速度进入系统，在加注口停留时间最短。
2） 加注口的形状是小于450的切口。該切口形狀不利于結垢形成和結垢堵塞加注口。
3） 加注口切口方向应该背向原水流动方向。该方向有利于在切口位置形成负压，原水在经过加注口时由于负压作用将次氯酸钠带走，不利于在加注口形成结垢。该原理类似于汽车天窗的作用，利用负压对车厢内进行换气。
下圖爲次氯酸鈉加注點示意圖：
6. 次氯酸鈉投加系統密封件选用
次氯酸鈉是堿性的強氧化劑，所以在選用管件密封材料是必須兼顧堿性和氧化性兩方面的要求。部分用戶會按照習慣選用VITON（氟橡膠）密封件。氟橡膠的耐腐能力確實是強于大部分的材質，但是對于次氯酸鈉溶液，氟橡膠不是最佳選擇。長期與次氯酸鈉接觸後，氟橡膠會出現腐蝕，導致滲漏或泄漏。
也有一些廠商或用戶采用純四氟包覆的密封圈。四氟包覆密封圈的耐腐能力要好于氟橡膠，但是四氟包覆密封圈缺乏彈性，並且四氟材料在長期受壓以後會出現退讓，內部的橡膠密封圈不能有效補償四氟材料的退讓，那麽該類密封圈也會産生滲漏或泄漏。
根據相關化工手冊和長期使用驗證，EPDM（乙丙橡膠）是可以對次氯酸鈉産生有效的耐腐作用。
针对次氯酸鈉投加系統的建议：
1. 在次氯酸鈉投加系統设计阶段，需要预先考虑系统整体排气点的设置与布置。只有合理布置排气点，才能保证投加量的准确。
2. 为了配合自控的要求，电磁流量计的选用已经成为必然。流量计的选用必须考虑小流量使用的要求。同时流量计的安装方式对后续使用会产生直接影响。综合使用效果来看，垂直安装方式是效果最好的方式之一。
3. 管径的确定：由于次氯酸鈉投加系統的管线距离都较长，考虑到次氯酸钠在管线中的结垢问题，一般会习惯采用较大管径，但是较大管径不能最终解决问题。笔者的建议是采用较小管径保证液体的流速。小管径管道可以保证管道充满，减少管内气体产生，流速增加可以提高液体对结垢物的冲刷。由于PVC管线成本在整体系统建设中占有的比例较低，可以适当考虑备用管线的设置，用于在系统冲洗阶段的切换。
4. 管线冲洗：次氯酸钠在投加过程中会在管线中产生结垢，此结垢物为NaOH。结构物累积后会对投加系统产生影响，所以需要考虑管线冲洗。冲洗介质应为酸性溶液，一般会选用盐酸或醋酸。从冲洗效果看，盐酸的效果要好于醋酸。
次氯酸钠投加消毒是有效替换液氯消毒的消毒方法。建设初期的综合考虑，细致设计和合理施工才能保证次氯酸鈉投加系統的长期稳定使用的保证。次氯酸钠是一种安全有效的消毒剂，在自来水厂的会有较好的应用前景。
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