二氧化氯在工業(yè)循環(huán)冷卻水中的應用

南京理工水夫環(huán)?？萍加邢薰綨ANJINGLIGONGSHUIFUEP.TECH.CO.,LTD.南京理工水夫環(huán)?？萍加邢薰綨ANJINGLIGONGSHUIFUEP.TECH.CO.,LTD.2/5二氧化氯在工業(yè)循環(huán)冷卻水中的應用概述循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的環(huán)境為微生物繁殖提供了優(yōu)越的條件。適宜微生物滋長的水溫25～40℃，飽和的溶解氧，適中的PH，豐富的營養(yǎng)源，濃縮倍數(shù)提高，導致含鹽量的增加，工藝介質(zhì)泄漏，以及傾向于采用堿性有機磷系配方作為水質(zhì)穩(wěn)定劑，充足的陽光等都為循環(huán)冷卻水微生物滋長營造一個理想的環(huán)境。以這些微生物為主體，混雜泥砂、無機物和塵土等，形成生物粘泥附著與堆積，因而產(chǎn)生粘泥故障，引起設備、管道的局部腐蝕、堵塞等不良問題，降低換熱器的熱交換效率而且隔絕緩蝕阻垢劑對金屬表面的保護作用造成垢下腐蝕，甚至使管道穿孔，設備損壞。因此，必須在循環(huán)冷卻水中投加殺菌劑，以控制微生物的生長。目前用于循環(huán)冷卻水的殺菌劑分為兩類，氧化性和非氧化性殺菌劑。其中氧化性二氧化氯殺菌劑是一種值得廣泛推廣的循環(huán)水殺菌除藻劑。二氧化氯的性能與特點高效性：循環(huán)冷卻水系統(tǒng)結垢、腐蝕與微生物繁殖是相互聯(lián)系的，控制微生物即可控制循環(huán)冷卻水系統(tǒng)結垢、腐蝕等問題，從而提高冷卻效率，降低操作及維修費用。二氧化氯是一種強氧化劑，殺菌效果好且藥效持續(xù)作用時間長，在水中穩(wěn)定，溶解性也很高。與氯相比，二氧化氯不僅能有效的殺滅細菌，還能殺滅芽孢和孢子、病毒、真菌及藻類，且藥效持續(xù)時間長。試驗表明通常二氧化氯對厭氧菌的殺滅率在12H內(nèi)保持在99%左右，即使在作用時間長達24H后，殺菌率仍可保持在86%左右。而5ppm氯氣的殺菌率只能達到75%左右，工作用時間只能保持數(shù)小時。在循環(huán)水系統(tǒng)中，異養(yǎng)菌濃度為108～109個/L時，0.1Pppm的二氧化氯達到99%殺菌率時只需要5min后，且二氧化氯殺菌效果持續(xù)時間長。藥劑用量少：由于二氧化氯的高效性，其有效氯是氯氣的2.63倍，殺菌效果是氯氣的5倍，是次氯酸鈉的50倍以上，所以，二氧化氯用量相對較少，循環(huán)水中采用2.0mg/L的二氧化氯，作用5min后，維持游離氯0.1～0.3mg/L，相當于有機非氧化性殺菌劑使用劑量20～50mg/L。殺菌效果不受PH影響：二氧化氯適用的PH范圍廣。在PH為6～10的范圍內(nèi)，都具有很強的殺菌能力，因此殺菌效果基本不受PH影響。如當PH從7增加到9.5時，氯的殺菌效果大大降低，但二氧化氯的殺菌效果大致相同。這使二氧化氯特別適用于堿性條件下(PH﹥8)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中。為避免腐蝕，循環(huán)冷卻水的PH一般控制在8.0～9.5之間，而一般以氯為主的微生物控制方案的PH最佳范圍為6.5～7.5。綠色環(huán)保：氯氣的氧化作用是無選擇性的，常通過原子取代而發(fā)生氯化反應，這種反應將產(chǎn)生大量有機氯化物，特別是氯代烷烴(如THM)等強致癌性物質(zhì)，增大循環(huán)水排水的污染性，而且氯氣殺菌投入量比二氧化氯高很多，為了保持殺菌率，還要維持高的余氯濃度，這將造成系統(tǒng)排污水量處理成本的增加。二氧化氯雖是強氧化劑，但不是氯化劑，被世界衛(wèi)生組織確認為A1級高效安全殺菌劑。不污染環(huán)境，它與有機物等不產(chǎn)生發(fā)散性的有機鹵化物，不生成有致癌性的三氯烷烴、鹵仿等致癌物質(zhì)，減少了循環(huán)水排水的污染性。例如，采用氯氣氧化時，酚類有機物被氧化成氯化酚，將造成相對較高的化學需氧量(理論上2.4mgO2/mg)，在環(huán)境中不易分解。而二氧化氯可以氧化酚類化合物，使其成為環(huán)境所能接受的產(chǎn)物，如草酸和馬來酸。因此，使用二氧化氯有助于酚類和氯化酚類符合排放標準。故從衛(wèi)生環(huán)保發(fā)展來說，用二氧化氯法取代傳統(tǒng)氯氣法有特別重要的意義。不會產(chǎn)生抗藥性且易與其他水處理藥劑匹配：由于二氧化氯是強氧化性殺菌劑，不會產(chǎn)生抗藥性，而通常非氧化殺菌劑使用久了，會使微生物產(chǎn)生抗藥性，如目前常用的季胺鹽殺菌劑；此外許多水處理藥劑會受到氯的影響，如緩腐劑三唑、EDTA、NTA等，二氧化氯對其則沒有影響。二氧化氯的殺菌原理二氧化氯消毒劑可以滅殺一切微生物，包括細菌繁殖體、細胞芽孢、真菌、分枝桿菌和肝炎病毒。各種傳染病毒菌等。其對微生物的殺菌機理為：二氧化氯對細胞壁有較強的吸附穿透力，可有效地氧化細胞內(nèi)含琉莖的酶，快速的抑制微生物蛋白質(zhì)的合成來破壞微生物的活性。二氧化氯也能有效的控制藻類生長。二氧化氯能氧化藻類葉綠素中的吡咯環(huán)，使環(huán)開裂，葉綠素失活，藻類因失去葉綠素無法進行新陳代謝而死亡。目前應用狀況二氧化氯在國內(nèi)工業(yè)循環(huán)冷卻水中作為殺菌劑使用，已有十多年時間，應用已相當普遍。行業(yè)涉及到電廠、石油化工、煤化工、鋼鐵等。因二氧化氯具有很好的殺滅菌藻，控制生物粘泥作用，尤其是在堿性處理方案及在漏氨、漏油的循環(huán)系統(tǒng)中使用效果更為顯著。二氧化氯的投加方式一般有連續(xù)加藥和沖擊加藥兩種，連續(xù)加藥一般控制水體中游離性氯為0.1～0.3mg/L(應根據(jù)系統(tǒng)所控制的異養(yǎng)菌和藻類情況做調(diào)整)；而沖擊式加藥一般按系統(tǒng)的保有水量投加1.0～2.0mg/L(應根據(jù)系統(tǒng)所控制的異養(yǎng)菌和藻類情況做出沖擊投加量或沖擊周期的調(diào)整)，都可以對循環(huán)冷卻水中微生物得到有效控制。二、二氧化氯產(chǎn)品形式及操作特點目前在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中廣泛作用的二氧化氯產(chǎn)品有兩種：一種是二氧化氯發(fā)生器，是現(xiàn)場發(fā)生二氧化氯的裝置，用氯酸鈉和鹽酸為原料，在反應器中反應生成二氧化氯后直接投加到循環(huán)水中，特點是設備一次性投資較大，日常運行費用較低，用酸量較多?？赡苓@些酸帶進水體后會對堿性處理方案有影響，設備運行安全、穩(wěn)定，操作維護方便。另一種是使用廠家制作好的穩(wěn)定性二氧化氯產(chǎn)品。該產(chǎn)品在現(xiàn)場使用前只需活化即可。而活化操作簡單方式就是將穩(wěn)定液和活化劑按比例倒入一塑料容器內(nèi)，攪拌一下，放置15分鐘后，倒入循環(huán)水中即可。特點是不用設備，但活化過程有CLO2揮發(fā)損失，對操作人員有刺激性傷害。另一種活化方式就是用活化設備，特點是需設備投資。使用活化設備可以實現(xiàn)自動控制加藥，操作也安全、方便。二氧化氯發(fā)生器或穩(wěn)定液的活化裝置。都是采用壓力水作為射流器的動力水，在射流器的抽吸作用下，反應器或活化器負壓反應生成二氧化氯。其生成的二氧化氯被射流器吸入，被動力水稀釋后投加到加氯點。因射流負壓運行，其二氧化氯的生成過程是安全的。二氧化氯的加氯點一般為冷卻塔集水池或循環(huán)泵吸水池的水流主體。這種投加方式便于加入的藥劑迅速混合，此處的循環(huán)水溫度低，藥劑的揮發(fā)分解損失小，加藥后的水體，能很快被吸入泵進入冷卻系統(tǒng)。能更有效的發(fā)揮殺菌作用和效果。三、二氧化氯產(chǎn)量，水體中投加量和效果的檢測方式：1、簡單活化方式：按系統(tǒng)保有水量，計算投加一次需要的穩(wěn)定液和活化劑的量，并將兩者混合后放置15分鐘，取樣分析二氧化氯濃度(產(chǎn)品標準中有五步碘量分析方法)，算出二氧化氯總量，并可算出投加到水體中二氧化氯的加入量或投加濃度。2、設備活化或發(fā)生方式：從二氧化氯設備的動力稀釋水出水口取樣分析其中二氧化氯濃度，并測量動力水流量，即可算出二氧化氯產(chǎn)量，并據(jù)保有水量可算出投加量。3、效果：由現(xiàn)場取水樣，做微生物含量檢測，得到殺菌是否達標。四、與氯使用成本比較使用二氧化氯產(chǎn)品與使用氯氣等產(chǎn)品的成本對照應在某個系統(tǒng)做對比應用試驗所得數(shù)據(jù)才比較有說服力。如：1、這個例子是在加氯效果很差的系統(tǒng)，改用二氧化氯后，充分發(fā)揮了二氧化氯殺菌能力情況下，對微生物得到有效控制。2、①②投加穩(wěn)態(tài)二氧化氯(4%)，用二氧化氯不需要加非氧化性殺菌劑。每周投加2-3次，每月12次，每次按二氧化氯0.4mg/L投加4%商品穩(wěn)定液10kg，4%穩(wěn)定液市場價按8元/kg計，每月費用為10kg/次×12次/月×8元/③用二氧化氯現(xiàn)場發(fā)生器。即使每天加0.5mg/L的二氧化氯，每月的投加藥劑成本也只有30天/月×0.5mg/L×1000噸×0.025元/克CLO2=375元/月?？梢娪枚趸茸鳛闅⒕鷦┍纫郝葰⒕Ч?，成本也比液氯殺菌的綜合費用低。五、影響二氧化氯產(chǎn)品使用效果的因素1、二氧化氯產(chǎn)品質(zhì)量：①目前穩(wěn)定性二氧化氯產(chǎn)品有一個國家標準GB/T20783-2006，二氧化氯濃度為2%，市售的產(chǎn)品可能有多種，如4%、6%、8%等。這些產(chǎn)品含量與指標是否達標。分析方法不同，可能結果不同。一種方法是不同濃度的產(chǎn)品按2%方法檢測，一種方法是將不同濃度的產(chǎn)品先稀釋成2%濃度，再按2%濃度的方法檢測。應按后者檢測。②標準2%濃度產(chǎn)品，在概念上該產(chǎn)品每升應含有20克的二氧化氯。這個概念是模糊的。穩(wěn)態(tài)二氧化氯產(chǎn)品在應用時，先應活化，把二氧化氯活化出來使用，才能發(fā)揮二氧化氯的作用效果。那么穩(wěn)態(tài)二氧化氯的活化方法，活化得率如何，決定實際有效的活性二氧化氯得率，標準未規(guī)定活化方法，未規(guī)定活化應有的得率。所以各種穩(wěn)態(tài)二氧化氯產(chǎn)品在應用中實際得率各廠家可能相差很大。有的廠家只提到產(chǎn)品穩(wěn)態(tài)二氧化所氯的濃度或含量，不提活化問題。有的廠家售出的產(chǎn)品濃度就是按廠家提供的活化方法，應得到活性二氧化氯的濃度或含量。這兩者相差很大，可能報出的濃度一樣，但實際得到的活性二氧化氯含量也許相差一倍或更多。2、穩(wěn)態(tài)二氧化氯的活化方法，活化條件，對穩(wěn)態(tài)二氧化氯的得率有較大影響。①敝口容器活化：該活化方式有二氧化氯揮發(fā)損失，操作環(huán)境差，相對得率低。②③活化條件：用何種活化劑，穩(wěn)定液和活化劑的比例，活化時間等對活化得率都有很大影響，如強酸性活化劑活化得率大于80%，弱酸性活化劑，活化得率只有20%-40%?；罨瘎┑耐都恿勘仨氝_到一定的酸度，才能保證活化的高轉化率，即量不夠也影響得率；活化反應的時間(用活化器方式就是在活化器中停留時間)過短活化末完成，轉化率不高，時間過長，則因二氧化氯發(fā)生歧化反應又降低了得率。3、二氧化氯發(fā)生設備或活化設備的工藝技術水平，對二氧化氯的得率也有較大影響。發(fā)生或活化設備的流量控制是否準確，影響原料按比例進料。反應器的結構設計是否能確保幾個組份的混合、接觸良好，這影響原料是否參加反應而不是直流排出。反應器的容積是否滿足反應所需的停留反應時間，停留時間短轉化率不高、停留時間過長會發(fā)生歧化反應、或二氧化氯分解造成損失等等。都對反應或活化過程得率有較大的影響?？傊?，廠家產(chǎn)品的質(zhì)量，廠家推薦的產(chǎn)品活化方式，活化設備的活化操作條件，都與廠家所具有的技術水平有關。影響到產(chǎn)品的活化得率。當然也直接影響到產(chǎn)品的使用效果