摘要：在自来水的处理工艺过程中，消毒是必不可少的环节。目前国内外水厂主要采用液氯方式进行消毒，次氯酸钠消毒作为未来发展趋势其应用效果有待考察。本文对比分析了两座中小型水厂分别采用次氯酸钠和液氯消毒时其消毒效果、产生的消毒副产物、及消毒成本、安全性等因素。结果表明，采用次氯酸钠消毒不仅提高了生产流程上的安全性，而且在保证消毒效果的前提下，水质状况要优于液氯消毒。
关键词：次氯酸钠消毒；液氯消毒；中小型水厂
Abstract:Disinfection is an indispensable part in the treatment process of tap water. At present, domestic and foreign water plants mainly use liquid chlorine to disinfect, and the application of sodium hypochlorite disinfection as future development trend remains to be investigated. In this paper, the disinfection effect of the two small and medium water plants were analyzed, and the disinfection effect, the product of disinfection and the sterilization cost and safety were analyzed. The results show that the use of sodium hypochlorite not only enhances the safety of the production process, but also the water quality is better than chlorine disinfection.
Keywords：Disinfection of sodium hypochlorite；liquid Chlorine disinfection；mall and medium-sized waterworks；
目前，国内大多数自来水厂采用的是液氯消毒，其作为传统消毒剂来讲，工艺成熟，成本低。即便是在经济发达的欧美国家，截止2000年，自来水厂中液氯消毒仍占主体地位。而对我国来讲，采用液氯消毒的比例还将更大。但液氯是剧毒，易爆危险化学品，在日常运输和使用过程中的安全隐患也被人们越来越重视。次氯酸钠作为替代消毒剂将会是发展趋势【1】，其消毒原理和液氯相同，最主要的作用方式是通过它的水解形成次氯酸，次氯酸再进一步分解形成新生态氧[O]，新生态氧的极强氧化性使菌体和病毒上的蛋白质等物质变性，从而致死病源微生物。保证水质生物安全的前提下，有必要对比研究这两种消毒剂对供水水质化学安全性方面的影响。笔者根据自身工作，为水厂在保障供水安全的同时，提供供水水质数据支持，以及中小型水厂运用次氯酸钠和液氯消毒时，成本的对比分析，便于参考。
1、试验
1.1、研究对象
芜湖A水厂，日供水8000吨，工艺设备为一体化净水设备，净水剂为聚合氯化铝，消毒方式为液氯消毒。
马鞍山B水厂，日供水13000吨，工艺设备为一体化净水设备（同A水厂），净水剂为聚合氯化铝，消毒方式为次氯酸钠消毒。
两水厂原水均为长江水，水源地处于长江中游，全年原水水质达到国家地表水要求GB3838-2002（Ⅱ类）95%以上，水质情况比较好。供水管网材质（球墨铸铁和PE）基本相同，供水工艺如下：
水源→一级泵房→混合→反应→沉淀→过滤→清水库→二级泵→城镇管网
↑↑
混凝剂（PAC) 消毒剂 (A水厂为液氯、B水厂为次氯酸钠）
1.2、研究方法
在2016全年，平均每月对两水厂取水，包括原水，出厂水，指定的有对比意义的管网水，均做出厂水水质分析。以《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）为标准，主要选取其中的几项指标对比分析，如：消毒副产物（三氯甲烷，四氯化碳）采用顶空气相色谱分析；消毒效果（GB5749-2006中方法测总菌菌落数，总大肠菌群和耐热大肠菌群）采用平面计数法，固定底物技术酶底物法分别测定；有效氯衰减（距离各自水厂位置和用水量相接近的单位）便携式余氯测定仪现场测定。
1.3、结果与分析
1.3.1 三氯甲烷在各自管网水中的变化特性
两水厂水处理工艺相同，从原水到沉淀水均加了混凝剂PAC，经过同样的一体化净水设备，在过滤水后投加消毒剂，A水厂加液氯消毒，B水厂加次氯酸钠消毒。进入清水库，在水泵的机械力作用下，运送到城镇各个管网。A、B两水厂所采用的管网材料一致。纵向比较两水厂水质出厂水到管网水这段过程中，三氯甲烷的含量会因这两种消毒剂的不同有所变化，其具体的变化趋势如下图。
图1是A水厂，液氯消毒后，三氯甲烷在出厂水中和管网水中的变化情况：
图2是B水厂，次氯酸钠消毒后，三氯甲烷在出厂水中和在管网水中的变化情况：
按照《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）规定，饮用水中三氯甲烷的含量不得超过60ug/L,两水厂对于三氯甲烷的控制完全达到国家要求。但综合上面图表对比分析，三氯甲烷在管网水中的含量均大于在出厂水中的含量，说明三氯甲烷会随着各自管网管线长度的增加而增加。A水厂管网水中三氯甲烷增长率为：0%-90.6%，B水厂管网水中三氯甲烷增长率为：3.0%-8.9%。次氯酸钠溶液消毒时与氯气不同，不会在水中产生游离分子氯，一般难以发生因存在分子氯而产生的氯代化合反应，从而大大减少氯代副产物的生成。可见，用次氯酸钠消毒后的管网水中的三氯甲烷增长幅度较小，可控性强，更有效的避免水质的风险性，从水质化学安全控制来讲，次氯酸钠消毒明显优于液氯消毒。
1.3.2四氯化碳的生成特性
两水厂工艺中都只在滤后水中加入消毒剂，过程水水质对比可控性强。2016年全年两水厂出厂水四氯化碳含量都低于检测线0.0001mg/L。按照《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）规定，两水厂对四氯化碳【2】的控制均在国标范围内，且远低于国标，两者差别忽略不计。
1.3.3微生物结果的测定
两水厂全年出厂水总菌菌落数平均小于2CFU/ml，按照《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）的规定，指标小于100CFU/ml均为合格，故而两水厂处理过后的水质指标完全相符。运用固定底物技术酶底物法在37.5℃和44.5℃恒温下培养总大肠菌群和大肠埃希氏菌菌群，全年出厂水均未检出，水质要求完全符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）的微生物要求。综上所述，两种消毒剂都对微生物有很好的消毒效果。
1.3.4有效氯在各自管网中衰减的特性
因A、B两水厂处理水基本工艺类似，管网材质构造相同，故可以主要考虑消毒剂种类对有效氯衰减【3】的影响。我们同一时间段内现场测定出厂水的余氯，再现场测定指定段管网水的余氯，跟各自出厂水余氯作对比，得出衰减率，数据如下图：
综上图所示，分析2016全年中，重点横向比较采用次氯酸钠和液氯消毒时，各自对应的管网水中有效氯的衰减情况，可以发现衰减速率基本上一致，都会随着季节时令温度的变化而发生差异性的变化，均随着管网长度的增加而不断增大，但次氯酸钠消毒中的有效氯衰减率略比液氯消毒中的有效氯衰减率小。
2、成本因素分析
自来水厂采用液氯消毒在消毒过程中存在安全隐患，管理要求较高。A水厂采用液氯消毒，加氯间配置了漏氯报警仪、漏氯中和装置、防毒面具、防化服等各类安防配置多达十几项，同时需要制订各类相关规章制度。操作人员除经专业培训上岗外，还必须参加公司内部培训。即使在操作过程加强管理，仍然存在泄漏的风险。有些水厂/泵站处于人口密集地区，一旦液氯泄漏，会造成较大的社会影响。
次氯酸钠溶液见光易分解，受周围环境影响因素较大，且浓度越高分解越快。次氯酸钠溶液不宜曝晒和久存，要贮藏在密闭容器中，在使用过程中需定期检测浓度，以便及时调整加药量。有研究表明【4】次氯酸钠保持有效氯最佳的环境为：温度在25 ℃以下， pH超过12.6时,次氯酸钠溶液有效氯含量随贮存时间的延长下降较少,稳定性较好。Fe2+ 、Mn2+对次氯酸钠稳定性影响较大,不宜用铁制容器运输和贮存次氯酸钠溶液。B水厂所用消毒剂为成品次氯酸钠溶液，采购浓度为10%以上，采用地下式密闭储液池，并将原液稀释至浓度5%后投加滤后水，可有效降低分解速度。
次氯酸钠不仅仅对周围的投加环境要求严格，其成品的价格因素（包括消毒剂的成本和运输）也是要考虑的。因为两消毒剂投加方式简单，能耗极低，所以可以忽略两者投加时需要的电耗以及其他的次要因素（忽略次氯酸钠投加时对环境控制所消耗的能耗），单单对比主要因素成品价格，用次氯酸钠消毒所产生的每吨水的费用是近20元/千吨，液氯消毒产生的费用为2元/千吨，伴随着液氯投加消毒需要的配套性的投入，折合成费用约为4-5元/千吨。水厂制水过程中能耗最大的是电耗，每千吨出厂水须耗电170-200KW?h，换成单价约为120元/千吨，可见消毒成本占制水成本的比例并不高。
综合因素来考虑，次氯酸钠成本比氯气高4-5倍，但消毒成本占制水成本的比例很低，可不做重点考虑因素。可主要考虑消毒剂的安全性因素，次氯酸钠则是明显优于氯气的。
3、结论
3.1次氯酸钠消毒安全性高，是趋势所向，且它的可行性已被证实，应该是未来的发展方向。
3.2次氯酸钠消毒后的水质优于液氯消毒后的水质，有切实可行的依据，且对于水质安全性控制较好。
3.3综合考虑消毒剂成本和安全因素，次氯酸钠有其优越性。但次氯酸钠成品自身易分解特性，中小型水厂运用次氯酸钠成品消毒务必结合自身水厂特点，因地制宜的改善消毒剂的投加环境。
参考文献：
【1】崔红军，吴东升等自来水厂采用次氯酸钠代替液氯消毒的可行性研究，中国给水排水【J】，32（19）：58-61
【2】白晓慧，2012，次氯酸钠代替液氯消毒对自来水厂供水水质的影响，中国给水排水【J】，2012，28（6）：47-49
【3】张春雷，许光，等，消毒药剂氯气和次氯酸钠的比较【J】，城镇供水，2014,（2）：34-37.
【4】盛梅，次氯酸钠溶液稳定性研究【J】化工技术与开发，2005,34（3）；8-10