氯化銨在國內某水廠**中的應用

氯化銨在國內某水廠**中的應用
1氯化銨化學特性
1.1氯化銨特性
氯化銨呈白色細顆粒，分子式為NH4Cl，固體密度1.527g/cm3，具有良好化學穩(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，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吸潮結塊。水溶液呈弱酸性，腐蝕性小，但固體氯化銨對金屬有腐蝕性，在儲存中不宜與皮膚多接觸，應保持房間通風良好。
1.2氯化銨**性
（1）食品級氯化銨以工業(yè)氯化銨為原料，加工提純到質量分數大于99.5 %。
（2）應用于食品面團的改進劑和制藥；可與氯氣反應形成化合氯，用于自來水中**。
（3）產品質量標準執(zhí)行Q/CAYM002-2008（參照美國《食品化學藥典（FCCIV）標準》），確保投加高純度氯化銨后水質**。標準與各項指標見表1。

（4）固體氯化銨與人體接觸無危害，口感味咸。
（5）無粉塵，對環(huán)境不會造成污染。
（6）嗅覺上無明顯刺激性氣味，不燃燒。
1.3氯化銨貯藏
氯化銨固體保質期2年，考慮到裝卸和搬運量較大，陸家嘴分廠和居家橋分廠采用一年進貨一次，實際使用時間為8個多月，用量約30t/a。倉庫內設排風扇，保持房間通風。在使用過程中因吸潮等原因，小部分氯化銨包裝內出現(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
對氯化銨溶液進行燒杯腐蝕試驗，金屬塊浸入溶液中，測試溶液對金屬的腐蝕性。試驗結果見表2。

試驗可知，1個月氯化銨溶液對不銹鋼C304無腐蝕；在實際生產運行中，浸入氯化銨溶液中的不銹鋼潛水泵運行3個多月，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%氯化銨溶液標樣，分別放置1個月和2個月，檢測標樣得知濃度未發(fā)生變化。氯化銨塑料貯液簡放置在露天，在室外高溫期間溶液質量未發(fā)生變化。貯液池容量設計可考慮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，生成氯胺：

3氯化銨在給水廠中的應用
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→計量泵→電磁流量儀→投加點。
（1）固體卸料。水射器真空抽吸或設小型混合器，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卸料，倉庫貯存量按年用量設計（30t庫存，25kg包裝）。
（2）溶解池。氯化銨易溶，采用水力攪拌，在池內可設小型混合器，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，經久耐用，可露天放置，占地面積小，塑膠筒體單價低。
（4）提升泵采用川源不銹鋼潛水泵，將溶解池內氯化銨溶液提升至貯液池。
（5）采用計量泵和電磁流量儀控制加藥量。易威奇計量泵作為優(yōu)選。
（6）由超聲波液位儀輸出信號進行自動配液和提升，貯液池一用一備，自動切換。
（7）投加點設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倉庫面積、貯液池容積及配液次數考慮。某水廠溶解池有效容積為5m3，固體氯化銨質量分數為99.5%，配制溶液質量分數為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。氯化銨產品驗收和配制溶液濃度檢測按折算到有效氨氮成分作為檢測標準。對每次配制后溶液進行化驗得知溶液濃度準確，誤差很小。氯化銨溶液pH為6.43，不會使加藥管道產生堵塞。
溶解池內設液位儀（1臺），液位儀發(fā)出低位信號報警時，人工切換至自動控制，水射器壓力水電動閥自動打開，人工倒入氯化銨固體，進行水力混合稀釋。
溶液配制至高液位，液位儀發(fā)出高水位信號，關閉進水閥。
3.2.2自動進液
高架池內設液位儀（2臺），低液位信號發(fā)出時，啟用備用高架池，自動打開低液位高架池的進液電動閥，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定高液位，停提升潛水泵，關閉進液電動閥。
3.2.3自動投加
濾前加氨：原水氨氮<0.5mg/L時，根據原水進水量和氨氮濃度，自動啟動加氨程序加藥計量泵。。水廠加氨以濾前加氨為主。
濾后加氨：當出廠水余氯低于1mg/L，沉后水氨氮<0.2mg/L，或原水水質發(fā)生重大變化時，可手動切換到濾后自動投加程序。
3.3氯化銨與液氯加注系統(tǒng)設備比較
4.3.1氯化銨
設備小型化，簡單、輕便，設置提升泵、液位儀計量泵和流量儀，無需其他輔助設備。省略增壓泵、水射器及儀表檢測等，直接液體投加。
3.3.2液氯
設備復雜，**性要求高，主要包括起吊設備、稱重地上衡、漏氨探頭、氨源切換裝置、真空加氨機、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行酸洗。當加氯改為次氯酸鈉時，結垢問題無法直接通過加氯酸洗解決。替代方案有：對水射器壓力水源水進行軟化處理，但存在設備復雜、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提供氣源，能耗高，**系數低，一旦發(fā)生意外氨氣泄漏，影響范圍廣，風險大，不適用于城市中心區(qū)域給水廠加氨方式。
3.4生產運行情況
3.4.1氯化銨加藥量
根據原水氨氮濃度控制氯化銨加藥量，當上游原水氨氮低于0.5mg/L時，投加氯化銨至原水中氨氮為0.5mg/L左右。當原水氨氮大于0.5mg/L時，停止投加氯化銨。氯化銨投加周期為每年8個月左右。
原水氨氮低于0.5mg/L時，根據耗氯試驗攪拌試驗確定合理的氯化銨投加量。由生產數據得知，氯化銨投加系統(tǒng)在夏季運行的3個月中，原水平均氨氮為0.06mg/L，氯化銨平均加藥量為1.52mg/L。氯化銨攪拌試驗結果見表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。當原水平均氨氮為0.05~0.1mg/L時，生產中次氯酸鈉平均投加量為2.42mg/L左右。選用易威奇EHN計量泵。
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，余氯波動幅度小，水質穩(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價之比為1: 3.2（單價之比為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折舊，水射器真空加氨的制水成本高于加氯化銨的成本，經總成本核算氯化銨要低于氨氣投加成本。加注成本對比見表6。

4結論
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，符合節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展的產業(yè)方向。隨著城市發(fā)展和人們對公共**的日益重視，氯化銨在給水廠**中會得到越來越多的推廣和應用。
（1）給水廠使用氯化銨替代液氨，消除了液氨在運輸、使用中泄漏的風險，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)運行中水射器結垢的問題，并簡化了運行工人的操作步驟。
（3）氯化銨原材料成本比液氨增加2.6元/103m3，但氯化銨設施造價低，且能耗、設備折舊費和維護費大大低于液氨，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施總面積為50m2，居家橋分廠為80m2。

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