氯化銨在國內(nèi)某水廠**中的應(yīng)用

氯化銨在國內(nèi)某水廠**中的應(yīng)用
1氯化銨化學(xué)特性
1.1氯化銨特性
氯化銨呈白色細(xì)顆粒，分子式為NH4Cl，固體密度1.527g/cm3，具有良好化學(xué)穩(wěn)定性，不受溫度和環(huán)境變化影響。氯化銨易溶于水，在水溫0~30℃時(shí)，溶解度為29.7~41.4g/100g水。氯化銨顆粒吸濕性小，但在潮濕陰雨天氣會(huì)吸潮結(jié)塊。水溶液呈弱酸性，腐蝕性小，但固體氯化銨對(duì)金屬有腐蝕性，在儲(chǔ)存中不宜與皮膚多接觸，應(yīng)保持房間通風(fēng)良好。
1.2氯化銨**性
（1）食品級(jí)氯化銨以工業(yè)氯化銨為原料，加工提純到質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于99.5 %。
（2）應(yīng)用于食品面團(tuán)的改進(jìn)劑和制藥；可與氯氣反應(yīng)形成化合氯，用于自來水中**。
（3）產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行Q/CAYM002-2008（參照美國《食品化學(xué)藥典（FCCIV）標(biāo)準(zhǔn)》），確保投加高純度氯化銨后水質(zhì)**。標(biāo)準(zhǔn)與各項(xiàng)指標(biāo)見表1。

（4）固體氯化銨與人體接觸無危害，口感味咸。
（5）無粉塵，對(duì)環(huán)境不會(huì)造成污染。
（6）嗅覺上無明顯刺激性氣味，不燃燒。
1.3氯化銨貯藏
氯化銨固體保質(zhì)期2年，考慮到裝卸和搬運(yùn)量較大，陸家嘴分廠和居家橋分廠采用一年進(jìn)貨一次，實(shí)際使用時(shí)間為8個(gè)多月，用量約30t/a。倉庫內(nèi)設(shè)排風(fēng)扇，保持房間通風(fēng)。在使用過程中因吸潮等原因，小部分氯化銨包裝內(nèi)出現(xiàn)少量疏松小塊，手輕壓就粉碎，不影響溶液配制及使用。
1.4氯化銨溶液的腐蝕性
對(duì)氯化銨溶液進(jìn)行燒杯腐蝕試驗(yàn)，金屬塊浸入溶液中，測(cè)試溶液對(duì)金屬的腐蝕性。試驗(yàn)結(jié)果見表2。

試驗(yàn)可知，1個(gè)月氯化銨溶液對(duì)不銹鋼C304無腐蝕；在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，浸入氯化銨溶液中的不銹鋼潛水泵運(yùn)行3個(gè)多月，未發(fā)現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。
1.5氯化銨溶液的穩(wěn)定性
制成6%氯化銨溶液標(biāo)樣，分別放置1個(gè)月和2個(gè)月，檢測(cè)標(biāo)樣得知濃度未發(fā)生變化。氯化銨塑料貯液簡(jiǎn)放置在露天，在室外高溫期間溶液質(zhì)量未發(fā)生變化。貯液池容量設(shè)計(jì)可考慮7d加藥量。
2氯化銨**原理
次氯酸鈉在水中生成次氯酸：

氯化銨在水中形成氨：

氨和次氯酸反應(yīng)，生成氯胺：

3氯化銨在給水廠中的應(yīng)用
3.1氯化銨加注工藝
加注工藝：固體卸料→溶解池→提升泵→貯液池→計(jì)量泵→電磁流量?jī)x→投加點(diǎn)。
（1）固體卸料。水射器真空抽吸或設(shè)小型混合器，使顆粒和水流高速混合，溶解均勻。大用量可采用吸粉器自動(dòng)卸料，倉庫貯存量按年用量設(shè)計(jì)（30t庫存，25kg包裝）。
（2）溶解池。氯化銨易溶，采用水力攪拌，在池內(nèi)可設(shè)小型混合器，池有效容積為5m3。
（3）貯液池。2座5t容量PE塑料容器筒，防腐輕便，經(jīng)久耐用，可露天放置，占地面積小，塑膠筒體單價(jià)低。
（4）提升泵采用川源不銹鋼潛水泵，將溶解池內(nèi)氯化銨溶液提升至貯液池。
（5）采用計(jì)量泵和電磁流量?jī)x控制加藥量。易威奇計(jì)量泵作為優(yōu)選。
（6）由超聲波液位儀輸出信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)配液和提升，貯液池一用一備，自動(dòng)切換。
（7）投加點(diǎn)設(shè)置為原水混水總管先加氯化銨，后加次氯酸鈉。
3.2配液及加藥自動(dòng)化控制
3.2.1配液
氯化銨溶液按體積法配制，自來水稀釋，溶液濃度的確定可根據(jù)倉庫面積、貯液池容積及配液次數(shù)考慮。某水廠溶解池有效容積為5m3，固體氯化銨質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.5%，配制溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%，密度為1.02g/cm3，在配制過程中，邊卸料邊自來水稀釋，水力溶解。氯化銨產(chǎn)品驗(yàn)收和配制溶液濃度檢測(cè)按折算到有效氨氮成分作為檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)每次配制后溶液進(jìn)行化驗(yàn)得知溶液濃度準(zhǔn)確，誤差很小。氯化銨溶液pH為6.43，不會(huì)使加藥管道產(chǎn)生堵塞。
溶解池內(nèi)設(shè)液位儀（1臺(tái)），液位儀發(fā)出低位信號(hào)報(bào)警時(shí)，人工切換至自動(dòng)控制，水射器壓力水電動(dòng)閥自動(dòng)打開，人工倒入氯化銨固體，進(jìn)行水力混合稀釋。
溶液配制至高液位，液位儀發(fā)出高水位信號(hào)，關(guān)閉進(jìn)水閥。
3.2.2自動(dòng)進(jìn)液
高架池內(nèi)設(shè)液位儀（2臺(tái)），低液位信號(hào)發(fā)出時(shí)，啟用備用高架池，自動(dòng)打開低液位高架池的進(jìn)液電動(dòng)閥，開啟提升潛水泵，輸液至低液位高架池。高架池液位上升至設(shè)定高液位，停提升潛水泵，關(guān)閉進(jìn)液電動(dòng)閥。
3.2.3自動(dòng)投加
濾前加氨：原水氨氮<0.5mg/L時(shí)，根據(jù)原水進(jìn)水量和氨氮濃度，自動(dòng)啟動(dòng)加氨程序加藥計(jì)量泵。。水廠加氨以濾前加氨為主。
濾后加氨：當(dāng)出廠水余氯低于1mg/L，沉后水氨氮<0.2mg/L，或原水水質(zhì)發(fā)生重大變化時(shí)，可手動(dòng)切換到濾后自動(dòng)投加程序。
3.3氯化銨與液氯加注系統(tǒng)設(shè)備比較
4.3.1氯化銨
設(shè)備小型化，簡(jiǎn)單、輕便，設(shè)置提升泵、液位儀計(jì)量泵和流量?jī)x，無需其他輔助設(shè)備。省略增壓泵、水射器及儀表檢測(cè)等，直接液體投加。
3.3.2液氯
設(shè)備復(fù)雜，**性要求高，主要包括起吊設(shè)備、稱重地上衡、漏氨探頭、氨源切換裝置、真空加氨機(jī)、水射器及增壓泵等。投加方式為真空加氨。
在液氨投加系統(tǒng)中，存在水射器喉口結(jié)垢堵塞的問題，給水廠一般通過加氯、加氨水射器切換的方式進(jìn)行酸洗。當(dāng)加氯改為次氯酸鈉時(shí)，結(jié)垢問題無法直接通過加氯酸洗解決。替代方案有：對(duì)水射器壓力水源水進(jìn)行軟化處理，但存在設(shè)備復(fù)雜、耗水耗能、成本高等問題；或水射器改為氣射器，則需配置空氣壓縮機(jī)提供氣源，能耗高，**系數(shù)低，一旦發(fā)生意外氨氣泄漏，影響范圍廣，風(fēng)險(xiǎn)大，不適用于城市中心區(qū)域給水廠加氨方式。
3.4生產(chǎn)運(yùn)行情況
3.4.1氯化銨加藥量
根據(jù)原水氨氮濃度控制氯化銨加藥量，當(dāng)上游原水氨氮低于0.5mg/L時(shí)，投加氯化銨至原水中氨氮為0.5mg/L左右。當(dāng)原水氨氮大于0.5mg/L時(shí)，停止投加氯化銨。氯化銨投加周期為每年8個(gè)月左右。
原水氨氮低于0.5mg/L時(shí)，根據(jù)耗氯試驗(yàn)攪拌試驗(yàn)確定合理的氯化銨投加量。由生產(chǎn)數(shù)據(jù)得知，氯化銨投加系統(tǒng)在夏季運(yùn)行的3個(gè)月中，原水平均氨氮為0.06mg/L，氯化銨平均加藥量為1.52mg/L。氯化銨攪拌試驗(yàn)結(jié)果見表3。

3.4.2次氯酸鈉加藥量
按照原水中氨氮濃度，以有效氯和氨氮之比4: 1投加。當(dāng)原水平均氨氮為0.05~0.1mg/L時(shí)，生產(chǎn)中次氯酸鈉平均投加量為2.42mg/L左右。選用易威奇EHN計(jì)量泵。
4.4.3投加效果比較
采用氯化銨投加，水中氨氮值控制穩(wěn)定，液體投加直接生成有效氨氮，消耗量小。出廠余氯可控，余氯波動(dòng)幅度小，水質(zhì)穩(wěn)定。氨與氯化銨加注效果見表4和表5。

3.4.4氯化銨和氨氣的成本分析（**劑為次氯酸鈉）
全年氨與氯銨原料平均進(jìn)價(jià)之比為1: 3.2（單價(jià)之比為3470元/t: 4000元/ t）。
陸家嘴分廠：全年氯化銨原料成本高于氨氣8.36萬元，每m3水氯化銨比氨氣原料成本增加約0.0026元，核定全年平均加注總成本為3.78元/103m3。
考慮能耗和固定資產(chǎn)折舊，水射器真空加氨的制水成本高于加氯化銨的成本，經(jīng)總成本核算氯化銨要低于氨氣投加成本。加注成本對(duì)比見表6。

4結(jié)論
無論從節(jié)能節(jié)水和制水成本方面，還是**環(huán)保和水質(zhì)方面，氯化銨比氨瓶更明顯地體現(xiàn)出**、環(huán)保、節(jié)能、上等供水的優(yōu)勢(shì)，符合節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)方向。隨著城市發(fā)展和人們對(duì)公共**的日益重視，氯化銨在給水廠**中會(huì)得到越來越多的推廣和應(yīng)用。
（1）給水廠使用氯化銨替代液氨，消除了液氨在運(yùn)輸、使用中泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，有力地保障了城市公共**。
（2）采用氯化銨加注系統(tǒng)，解決了液氨投加系統(tǒng)運(yùn)行中水射器結(jié)垢的問題，并簡(jiǎn)化了運(yùn)行工人的操作步驟。
（3）氯化銨原材料成本比液氨增加2.6元/103m3，但氯化銨設(shè)施造價(jià)低，且能耗、設(shè)備折舊費(fèi)和維護(hù)費(fèi)大大低于液氨，因此氯化銨總制水成本
低于液氨。
（4）氯化銨系統(tǒng)占地面積小，僅占氨庫面積的1/3。某水廠氯化銨加注設(shè)施總面積為50m2，居家橋分廠為80m2。

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