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二氧化氯在工业循环冷却水处理中的应用及发展趋势
发布时间：2010/10/12  阅读次数：775  字体大小: 【小】 【中】【大】
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二氧化氯在工业循环冷却水处理中的应用及发展趋势
二氧化氯(ClO2)是一种强氧化剂，也是高效、广谱、安全的杀菌剂，特别是在碱性系统中的杀菌能力不受影响，在系统可能有漏氯等情况下，仍能保持高杀菌率。从七十年代中期，国外在循环冷却水中已将ClO2用于微生物控制，其改善循环冷却水系统粘泥沉积、控制系统腐蚀和控制系统菌藻的效果都非常显著。九十年代开始，我国ClO2产品在循环冷却水处理中得到推广，目前在电力、钢铁、化工等系统的循环冷却水中已广泛推广使用。
l二氧化氯的消杀特性
控制冷却水系统中微生物生长的方法是投加杀生剂，常用的是液氯、次氯酸钠、二氧化氯等氧化性杀生剂和季胺盐、氯酚、有机胺类等非氧化性杀生剂。
其中氯气使用最普遍，但碱性环境会使氯气的杀生效果严重下降，氯与水中有机物生成致癌物，且氯气设备存在腐蚀泄漏隐患，促使人们寻求更好的替代产品。ClO2作为替代产品，特点如下：
(1)ClO2具有广谱、高效的杀菌能力，其有效氯是氯气的2．63倍，杀菌效果是氯气的5倍；
(2)ClO2基本不受pH值影响，在碱性处理方案中使用ClO2杀菌更具优势。另外ClO2不与氨及氨基化合物反应，能保持杀生能力，这一特点使ClO2非常适用于合成氨厂和炼油厂等冷却水处理：
(3)ClO2不仅能杀死微生物，且能分解残留细胞结构，有效控制细菌、藻类和粘泥，具剥泥效果，提高换热效能；
(4)ClO2杀菌效果持续时间长，长期使用不会对微生物产生抗药性，同时温度升高，其杀菌能力也增强。
2二氧化氯在工业循环冷却水中的应用实例
(1)南京某石化公司烯烃厂循环水系统保有水量7000t，95年使用南京理工大学稳态ClO2代替投氯控制菌藻，每次投加2％稳定液20mg／L(有效ClO20．4mg／L)，每3天投加一次，细菌总数控制在103-105个／mL。
(2)某石化总厂腈纶厂两组循环水系统，循环水量5500t／h，保有水量2600t，浓缩倍数3．0，用稳态ClO2代替氯的工业性试验，一次性冲击投加2％稳态ClO2 50  gg，有效ClO2浓度0．3mg／L，异养菌总数投药后24h为1．13~102个／mL，48h为3．73~102个／mL。
(3)某炼油厂循环水系统采用2％稳态ClO2，投加量20mg／L，每三天投加一次，使用半年多，异养菌总数一般控制在103个／mL，生物粘泥<1mL／m  ，浊度小于lOmg／L，在做清洗剥离时，投加2％稳态ClO2  lOOmg／L，循环24h，经分析水质变化效果明显，浊度由4mg／L逐步上升到47mg／L，总铁由0．4mg／L上升到38mg／L。
3应用效果和存在的问题
3．1应用效果
从现场应用实例可见：ClO2对系统中的藻类、异养菌、铁细菌及硫酸盐还原菌等均有较好的抑制和杀灭效果.
使用二氧化氯替代其它氧化性杀生剂、非氧化性杀生剂后，发现二氧化氯对其它处理剂使用并无影响，且有一定除铁、清洗剥泥和缓蚀效果.
3．2存在的问题
目前应用最为普遍的是稳态ClO2杀菌剂。但许多企业在使用中存在一些问题。
早期推广使用的是液体稳定性ClO2，浓度2％。曾经试用的单位很多，许多单位试用后发现突出的问题是：①使用不方便，活化时有大量ClO2挥发损失，对操作人员存在刺激性危害；②按产品推荐的活化方式、投加剂量，杀菌效果并不理想。稳定性ClO2产品特点是在使用前要先将稳态ClO2活化成活性ClO2才能有效地发挥ClO2的杀菌作用。活化方式如在槽或桶内将稳态ClO2与活化剂混合，因ClO2浓度高，将有大量ClO2挥发损失，活化方式如采用射流负压式的活化器将避免活化过程中ClO2挥发损失，对操作人员也不会有ClO2刺激性危害。
稳定性ClO2的加药一般都是冲击性投加，每天或几天加一次。不同的系统投加的ClO2有效浓度不一样，应根据现场杀生效果试验确定投药周期和投药量。
有些企业使用ClO2后感到效果不理想，主要原因是供应商推荐的使用方法和投药剂量有问题，而非ClO2杀生效果不好。供应商为自身获取高利润，又不能让用户的使用成本增加，往往过分夸大ClO2的杀菌能力，推荐的投加浓度偏低，投药剂量不够或投药周期太长，自然杀菌效果好不了。一般化工厂循环水投加稳定性ClO2可以2～3h加一次药，每次加活性ClO2浓度按保有水量为0．4mg／L，可以控制异养菌小于105个，除藻剥泥时投药浓度为l～2mg／L，对于系统有漏氯、漏油或还原性物质等情况投加剂量将加大。
ClO2投加剂量是以活性ClO2浓度计，而不是以稳态ClO2浓度计，这很重要。稳态ClO2行标中的ClO2浓度是指在稳态时产品的浓度，但使用时需要将稳态ClO2活化成活性ClO2才能发挥ClO2的杀菌能力。
那么使用时活化得率是多少?不同的活化方式将很大程度的影响活化得率。活化剂成份、活化pH值、活化时间，将影响活化转化率，活化操作中ClO2有无挥发损失将影响活化收率。
所以投加量只计每次加了多少稳态ClO2，不能真正说明实际加人的有效活性ClO2到底是多少?每次加药时，活性clO2的投加剂量不够，效果当然不会好。
总之，液态稳定性ClO2产品只要保证产品质量(含量和稳定性)，有效解决活化操作方式，就能保证ClO2的活化得率，保证投加的活性ClO2剂量是杀菌需要的剂量，ClO2的杀菌效果才能真正得到保证。
由于液态稳定性ClO2浓度低(2％)，运输使用中存在诸多不便，随后生产商又开发出高浓度的液体稳态ClO2(4％～10％)，以及固体稳态ClO2产品(10％～20％)，突出优点是ClO2有效成份含量高，运输、贮存、使用相对简便，生产、运输成本大幅度降低，给用户带来的直接利益是产品相对价格降低，使用成本下降。
南京理工水夫环保科技有限公司在国内率先开发并推出三元组份的固体稳态ClO2产品，与以往两元组份产品(稳态ClO2、活化剂)相比，三元组份产品由稳态ClO2、活化剂、活化助剂组成，突出优点是活化得率高(95％以上)，活化速度快(溶解后即活化完成)，活化条件简单(可以直接溶水，在pH  5～6的低酸度和几十mg／L的低ClO2浓度条件下完成活化)。而二元稳态ClO2产品活化过程必须要在活化酸度(pH1～2)条件下，15min以上才能完成活化，且活化得率较低(20％  ～50％)、活化液ClO2浓度高、挥发损失大。三元稳态ClO2产品的开发成功，大大提高了ClO2产品的技术水平，改善了产品的适用性、经济性，为ClO2产品在工业循环水处理中的推广使用创造了有利的条件。
4二氧化氯在工业循环冷却水处理应用中的发展趋势
多年实践证明，ClO2具有很好的杀灭菌藻、控制生物粘泥作用，在碱性处理方案中及在漏氨、漏油的循环系统中使用效果更为显著。因此，运行成本低、操作简便、安全的ClO2产品将更能为用户接受。
其产品种类、特点、运行成本介绍如下：(运行费用：以每千吨保有水投加活性ClO2每天200
克计)稳态ClO2杀菌剂：浓度2％  ～10％  ，25  kg塑料桶包装，存放安全，但浓度低，运输量大，操作劳动强度大。产品售价以2％浓度计约6000元／t，活化装置投入5000元／套，每千吨保有水量每天投加2％稳态ClO2  10kg，运行费用为120元。适合小系统或配合加c12阶段性投加ClO2系统使用，以及适合系统在应用试验阶段使用。
固体稳态ClO2杀菌剂：有效含量10％～30％，lkg塑料袋包装，10kg一个纸箱包装。南京理工水夫公司在国内首创具有国际领先水平的三元一体包装固体稳态二氧化氯(含有高活化得率助剂)。可在低酸度(pH=5～6)、低浓度(50～100mg／L)、高得率(>95％)、快速度(1～2min)条件下活化出活性ClO2。
突出特点是运输、贮存安全、方便，活化得率高，操作简便，活化过程无刺激性气味。采用固体直接溶水后投加到工业循环冷却水贮水池中。目前10％含量售价为32000元／t，每千吨保有水量每天投加固体稳态ClO2  2kg，运行费用为64元。适用于小系统或作冲击杀菌剥泥使用，以及适合系统在应用试验阶段使用。
化学法二氧化氯发生器：为成熟产品，常用规格有30～10000g／h，由ClO2发生系统、计量控制系统、投加系统及盐槽、酸槽等组成。设备类型有正压注入式和负压吸人式。反应工艺有氯酸盐法和亚氯酸盐法。
化学法二氧化氯发生器特别适合较大循环水系统使用，选用ClO2发生器比用稳态ClO2在同等投加量下成本降低93％，一般情况下改用ClO2发生器后一年内运行费用(比用稳态ClO2)节省部分要高于ClO2发生器全套设备的投入。
5  结论
ClO2在工业循环冷却水处理中应用，不仅具有杀菌除藻效果，而且具有除铁和剥离粘泥作用。化学法二氧化氯发生器运行安全可靠，运行费用低，投加操作方便，在特别注意降耗增效的现代企业，化学法二氧化氯发生器的推广使用将成为今后几年工业循环冷却水系统技改的重点项目。
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