二氧化氯在工業(yè)循環(huán)冷卻水處理中應(yīng)用
二氧化氯（ClO2）是一種強(qiáng)氧化劑，也是高效、廣譜、安全的殺菌劑。從七十年代中期，國(guó)外在循環(huán)冷卻水中已將ClO2用于微生物控制，其改善循環(huán)冷卻水系統(tǒng)粘泥沉積、控制系統(tǒng)腐蝕和控制系統(tǒng)菌藻的效果都非常顯著。九十年代開(kāi)始，我國(guó)ClO2產(chǎn)品在循環(huán)冷卻水處理中得到推廣，現(xiàn)在應(yīng)用已相當(dāng)普遍，且效果良好。南京理工大學(xué)是國(guó)內(nèi)最早開(kāi)發(fā)ClO2產(chǎn)品單位之一。南京理工水夫公司依托南理工技術(shù)，結(jié)合近十年的產(chǎn)業(yè)化實(shí)踐，對(duì)ClO2在工業(yè)循環(huán)冷卻水處理中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)作一闡述。
一、二氧化氯的消殺特性
控制冷卻水系統(tǒng)中微生物生長(zhǎng)的方法是投加殺生劑，常用的是液氯、次氯酸鈉、二氧化氯等氧化性殺生劑和季胺鹽、氯酚、有機(jī)胺類等非氧化性殺生劑。其中氯氣使用最普遍，但堿性環(huán)境會(huì)使氯氣的殺生效果嚴(yán)重下降，氯與水中有機(jī)物生成致癌物，且氯氣設(shè)備存在腐蝕泄漏隱患，促使人們尋求更好的替代產(chǎn)品。ClO2作為替代產(chǎn)品，特點(diǎn)如下：
1、ClO2具有廣譜、高效的殺菌能力，其有效氯是氯氣的2.63倍，殺菌效果是氯氣的5倍。
2、ClO2基本不受PH值影響，在堿性處理方案中使用ClO2殺菌更具優(yōu)勢(shì)。另外ClO2不與氨及氨基化合物反應(yīng)，能保持殺生能力，這一特點(diǎn)使ClO2非常適用于合成氨廠和煉油廠等冷卻水處理。
3、ClO2不僅能殺死微生物，且能分解殘留細(xì)胞結(jié)構(gòu)，有效控制細(xì)菌、藻類和粘泥，具剝泥效果，提高換熱效能。
4、ClO2殺菌效果持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，長(zhǎng)期使用不會(huì)對(duì)微生物產(chǎn)生抗藥性，同時(shí)溫度升高，其殺菌能力也增強(qiáng)。
二、ClO2在工業(yè)循環(huán)冷卻水中的應(yīng)用實(shí)例
1、南京某石化公司烯烴廠循環(huán)水系統(tǒng)保有水量7000噸，95年使用南京理工大學(xué)穩(wěn)態(tài)ClO2代替投氯控制菌藻，每次投加2%穩(wěn)定液20PPm（有效ClO20.4PPm），每3天投加一次，細(xì)菌總數(shù)控制在103～105個(gè)/ml。
2、某石化總廠腈綸廠兩組循環(huán)水系統(tǒng)，循環(huán)水量5500t/h，保有水量2600t，濃縮倍數(shù)3.0，用穩(wěn)態(tài)ClO2代替氯的工業(yè)性試驗(yàn)，一次性沖擊投加2%穩(wěn)態(tài)ClO250㎏，有效ClO2濃度0.3mg/L，異養(yǎng)菌總數(shù)投藥后24小時(shí)為1.13×102個(gè)/ml，48小時(shí)為3.73×102個(gè)/ml。
3、某煉油廠循環(huán)水系統(tǒng)采用2%穩(wěn)態(tài)ClO2，投加量20PPM，每三天投加一次，使用半年多，異養(yǎng)菌總數(shù)一般控制在103個(gè)/ml，生物粘泥<1ml/m3，濁度小于10mg/L，在做清洗剝離時(shí)，投加2%穩(wěn)態(tài)ClO2100mg/L，循環(huán)24小時(shí)，經(jīng)分析水質(zhì)變化效果明顯，濁度由4mg/L逐步上升到47mg/L，總鐵由0.4mg/L上升到38mg/L。
三、應(yīng)用效果和存在的問(wèn)題
從現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例可見(jiàn)：ClO2對(duì)系統(tǒng)中的藻類、異養(yǎng)菌、鐵細(xì)菌及硫酸鹽還原菌等均有較好的抑制和殺滅效果，殺菌試驗(yàn)有關(guān)參數(shù)匯集如下：
項(xiàng)目
（菌類）ClO2加藥
濃度（PPM）作用時(shí)間
（小時(shí)）殺菌率
（%）
異養(yǎng)菌0.22499.9
0.424100
藍(lán)藻門微囊藻層0.32480.8
0.52490.6
0.62497.2
鐵細(xì)菌0.4399.7
硫酸鹽還原菌5291.6
硝化細(xì)菌5299.65
使用二氧化氯替代其它氧化性殺生劑，非氧化性殺生劑后，發(fā)現(xiàn)二氧化氯對(duì)其它處理劑使用并無(wú)影響，且有一定除鐵、清洗剝泥和緩蝕效果：
指標(biāo)投加前投加2月后
PH值8.958.92
總磷（mg/L）5.95.95
正磷（mg/L）0.90.81
濃縮倍數(shù)2.692.87
SiO2（mg/L）8.728.54
總鐵（mg/L）0.110.23
Cl－（mg/L）41.445.3
NH4+（mg/L）1180.45
管腐蝕率（mm/a）0.2140.103
目前應(yīng)用最為普遍的是穩(wěn)態(tài)ClO2殺菌劑。但許多企業(yè)在使用中存在一些問(wèn)題：
1、穩(wěn)態(tài)ClO2售價(jià)較高，有些廠家過(guò)分夸大ClO2的殺菌能力，給用戶推薦的投加劑量偏低，使得一些用戶使用效果不理想。
2、目前國(guó)內(nèi)穩(wěn)態(tài)ClO2的濃度定義不嚴(yán)格，如2%濃度的穩(wěn)態(tài)ClO2液體，是指穩(wěn)態(tài)下溶液中含有的ClO2濃度，還是活化后得到的活性ClO2濃度？如是前者，得到多少活性ClO2取決于活化得率，而活化方式不同，其得率從20%～90%以上差別很大，用戶往往不得而知。建議用戶在購(gòu)買穩(wěn)態(tài)ClO2時(shí)要求廠家提供活化后得到的活性ClO2濃度。
3、活化操作方式不當(dāng)將嚴(yán)重影響活化得率，會(huì)造成ClO2大量揮發(fā)損失，及對(duì)操作人員的刺激傷害。南京理工水夫公司為用戶提供一種活化器，其操作原理：從循環(huán)泵后引壓力水作為活化器的射流器動(dòng)力，在射流負(fù)壓下將穩(wěn)態(tài)ClO2和活化劑分別吸入活化器內(nèi)混合活化，活化液再被壓力水帶入貯水池，整個(gè)活化操作勞動(dòng)強(qiáng)度小、無(wú)ClO2氣體揮發(fā)損失，無(wú)ClO2氣味。
四、二氧化氯在工業(yè)循環(huán)冷卻水處理中應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)
多年實(shí)踐證明，ClO2具有很好的殺滅菌藻、控制生物粘泥作用，在堿性處理方案中及在漏氨、漏油的循環(huán)系統(tǒng)中使用效果更為顯著，因此，運(yùn)行成本低、操作簡(jiǎn)便、安全的ClO2產(chǎn)品將更能為用戶接受。其產(chǎn)品種類、特點(diǎn)、運(yùn)行成本及設(shè)備投資介紹如下：（運(yùn)行費(fèi)用：以每千噸保有水投加活性ClO2每天200克計(jì)）
1、穩(wěn)態(tài)ClO2殺菌劑：濃度2%～10%，25㎏塑料桶包裝，存放安全，但濃度低，運(yùn)輸量大，操作勞動(dòng)強(qiáng)度大。產(chǎn)品售價(jià)以2%濃度計(jì)約6000元/噸，活化裝置投入5000元/套，每千噸保有水量每天投加2%穩(wěn)態(tài)ClO210kg，運(yùn)行費(fèi)用為120元。適合小系統(tǒng)或配合加Cl2階段性投加ClO2系統(tǒng)使用，以及適合系統(tǒng)在應(yīng)用試驗(yàn)階段使用。
2、固體穩(wěn)態(tài)ClO2殺菌劑：有效含量10%～30%，1kg塑料袋包裝，10kg一個(gè)紙箱包裝。南京理工水夫公司在國(guó)內(nèi)首創(chuàng)具有國(guó)際領(lǐng)先水平的三元一體包裝固體穩(wěn)態(tài)二氧化氯（含有高活化得率助劑）。可在低酸度（PH=5～6）、低濃度（50～100PPm）、高得率（>95%）、快速度（1～2分鐘）條件下活化出活性ClO2。突出特點(diǎn)是運(yùn)輸、貯存安全、方便，活化得率高，操作簡(jiǎn)便，活化過(guò)程無(wú)刺激性氣味。采用固體直接溶水后投加到工業(yè)循環(huán)冷卻水貯水池中。目前10%含量售價(jià)為32000元/噸，每千噸保有水量每天投加固體穩(wěn)態(tài)ClO22kg，運(yùn)行費(fèi)用為64元。適用于小系統(tǒng)或作沖擊殺菌剝泥使用，以及適合系統(tǒng)在應(yīng)用試驗(yàn)階段使用。
3、化學(xué)法二氧化氯發(fā)生器：為成熟產(chǎn)品，常用規(guī)格有30g/h～10000g/h，由ClO2發(fā)生系統(tǒng)、計(jì)量控制系統(tǒng)、投加系統(tǒng)及鹽槽、酸槽等組成。設(shè)備類型有正壓注入式和負(fù)壓吸入式。反應(yīng)工藝有氯酸鹽法和亞氯酸鹽法。設(shè)備結(jié)構(gòu)合理、設(shè)計(jì)精巧，操作方便，安全可靠，使用壽命長(zhǎng)，可連續(xù)投加或間斷沖擊投加，可配在線檢測(cè)自控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。
△設(shè)備選型參考：
[保有水量（噸）]×[投加劑量0.5（克ClO2/噸水）]÷[投加時(shí)間2～6（小時(shí)/天）]=設(shè)備規(guī)格型號(hào)（克ClO2/小時(shí)）
△設(shè)備投資參考：
[所選規(guī)格（克ClO2/小時(shí)）]÷[100（克ClO2/小時(shí)）]×10000元=二氧化氯發(fā)生器價(jià)格（元）
另外，固體鹽溶解貯槽大約1～1.5萬(wàn)元；
3m3酸貯槽大約1.2萬(wàn)元。
設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用：每千噸保有水量每天投加活性ClO2200克，運(yùn)行費(fèi)用大約4元。
化學(xué)法二氧化氯發(fā)生器特別適合較大循環(huán)水系統(tǒng)使用，選用ClO2發(fā)生器比用穩(wěn)態(tài)ClO2在同等投加量下成本降低93%，一般情況下改用ClO2發(fā)生器后一年內(nèi)運(yùn)行費(fèi)用（比用穩(wěn)態(tài)ClO2）節(jié)省部分要高于ClO2發(fā)生器全套設(shè)備的投入。
五、結(jié)論
ClO2在工業(yè)循環(huán)冷卻水處理中應(yīng)用，不僅具有殺菌除藻效果，而且具有除鐵和剝離粘泥作用。化學(xué)法二氧化氯發(fā)生器運(yùn)行安全可靠，運(yùn)行費(fèi)用低，投加操作方便，在特別注意降耗增效的現(xiàn)代企業(yè)，化學(xué)法二氧化氯發(fā)生器的推廣使用將成為今后幾年工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)技改的重點(diǎn)項(xiàng)目。
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