熊傳家

(南化集團(tuán) 連云港堿廠,江蘇 連云港 222042)

二氧化氯在我廠熱電循環(huán)冷卻水中的應(yīng)用

熊傳家

(南化集團(tuán) 連云港堿廠,江蘇 連云港 222042)

介紹二氧化氯的殺菌特性和在熱電廠循環(huán)冷卻水中的實(shí)際應(yīng)用。為熱電廠改善循環(huán)水殺生效果,保證冷卻水系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行提供了良好的環(huán)境。

二氧化氯;熱電廠;冷卻循環(huán)水

熱電循環(huán)冷卻水環(huán)境非常適宜細(xì)菌、真菌和藻類(lèi)繁殖,其中的某些微生物會(huì)使冷卻水系統(tǒng)降低冷卻效果或加速金屬表面腐蝕。如黏液異氧菌和真菌會(huì)產(chǎn)生附著力很強(qiáng)的黏泥狀沉積物,沉積物覆蓋在熱交換器金屬表面上,一方面會(huì)降低冷卻水的冷卻效果,另一方面會(huì)阻止緩蝕阻垢劑接觸金屬表面,并使金屬表面形成差異腐蝕電池發(fā)生沉積物下腐蝕;鐵細(xì)菌、硫酸鹽還原菌和硝化細(xì)菌會(huì)直接引起金屬腐蝕,腐蝕會(huì)縮短換熱器使用壽命;冷卻水中的藻類(lèi)主要有藍(lán)藻、綠藻和硅藻,藻類(lèi)生長(zhǎng)在水泥塔壁、池壁或塔柱上,死亡后成為懸浮物或沉積物,進(jìn)入換熱器會(huì)堵塞管路,降低冷卻水流量,從而降低其冷卻作用。熱電循環(huán)冷卻水中有害微生物主要是黏液異氧菌和藻類(lèi)。

我廠熱電循環(huán)冷卻水系統(tǒng)地處煤場(chǎng)附近,灰大且容易通過(guò)冷卻塔風(fēng)機(jī)帶入循環(huán)水系統(tǒng),變相的為菌藻類(lèi)增加了營(yíng)養(yǎng)源;另外,該系統(tǒng)的冷卻塔為使用多年的老式機(jī)械排風(fēng)逆流塔,通風(fēng)量下冷卻效率較低,因此水溫也比同等系統(tǒng)的水溫略高,利于菌藻類(lèi)生長(zhǎng);其水泥基礎(chǔ)面表面凹凸不平,菌藻類(lèi)生成后,表面積大,不容易殺死,造成表面難看,也增加了殺菌難度。為保證循環(huán)冷卻水系統(tǒng)正常運(yùn)行,循環(huán)冷卻水必須進(jìn)行殺菌滅藻處理。最有效和最常用的辦法是投加殺生劑,常用殺生劑分兩類(lèi):氧化性殺生劑和非氧化殺生劑。為避免微生物產(chǎn)生抗藥性,二者經(jīng)常交替使用,因氧化性殺生劑成本低,日常處理以投加氧化性殺生劑為主。

1 二氧化氯(ClO2)的特性

二氧化氯具有良好的殺菌和消毒性能,在城市飲用水和污水處理中,二氧化氯是一種較為理想的產(chǎn)品。與氯氣相比,二氧化氯不會(huì)與水中有機(jī)物產(chǎn)生三鹵甲烷,不會(huì)與氨氯反應(yīng),也不會(huì)產(chǎn)生氯化銨,卻能破壞酚、氰化物、硫化物和其它許多有機(jī)物。與臭氧相比,二氧化氯投資少、產(chǎn)率高,在水中的殺菌持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),能夠有效殺除和控制各種細(xì)菌。同時(shí),二氧化氯不會(huì)與水中的溴化物、次溴酸反應(yīng)生成對(duì)人體有害的物質(zhì)。

二氧化氯在室溫下以氣體形式存在,低溫下也可成液態(tài)。氣體在水中的溶解度為2.9 g/L(22℃)。二氧化氯中的氯以正四價(jià)態(tài)存在,其活性為氯的2.63倍,及氯氣的有效氯含量為100%,而二氧化氯的有效氯含量為263%。理論上要將ClO2完全還原為Cl-,每分子二氧化氯需轉(zhuǎn)移5個(gè)電子,然而在與水中大部分物質(zhì)的反應(yīng)中,只能使二氧化氯還原為亞氯酸根,在典型的 冷卻水處理中,二氧化氯不必全部利用5個(gè)電子轉(zhuǎn)移,就是一個(gè)非常有效的殺菌劑。與氯和溴不同,二氧化氯是一個(gè)有選擇性很強(qiáng)的氧化劑,不會(huì)發(fā)生鹵代反應(yīng)。這些性質(zhì)使它作為微生物抑制劑對(duì)細(xì)菌和藻類(lèi)有極好的選擇性。

盡管二氧化氯極易溶于水,但它并不和水反應(yīng)或水解,這一性質(zhì)使得二氧化氯特別適用于處理高p H的水消毒。不管p H如何變化,二氧化氯分子都能保持其完整性,在工業(yè)水處理領(lǐng)域的p H范圍內(nèi),它的效果都能保持穩(wěn)定。與等量的自由氯或剩余氯相比,二氧化氯剩余物的殺菌和殺病毒性更強(qiáng)。

二氧化氯與其它氯系消毒劑不同,在水溶液中不形成次氯酸,而是以ClO2分子形式存在,因此與其它氯系消毒劑相比,與有機(jī)物的反應(yīng)機(jī)理不同,殺生機(jī)理亦不相同。ClO2與有機(jī)物不發(fā)生取代反應(yīng),而是發(fā)生氧化反應(yīng),因此不會(huì)形成有害的氯代有機(jī)物。二氧化氯的殺菌效果受pH影響小,適用的pH值范圍廣,它在pH=3～9的范圍內(nèi)能有效地殺滅絕大多數(shù)的微生物,這一特點(diǎn)適合于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)堿性條件。二氧化氯標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下為黃綠色氣體,有氯的刺激性氣味。ClO2易溶于水,溶解度相當(dāng)于氯氣的5倍。ClO2以分子的形式溶解在水中,不易發(fā)生水解反應(yīng)。

二氧化氯(ClO2)是一種強(qiáng)氧化劑,其強(qiáng)氧化性表現(xiàn)在:

在酸性條件下:

在中性或堿性條件下:

水中少量的 S2-、SO、SnO、AsO、NO2-、CN-均可被氧化除去,水中一些還原狀態(tài)的金屬離子 Fe2+、Mn2+也能被氧化。

2 我廠熱電循環(huán)冷卻水系統(tǒng)基本情況

2.1 基本工藝參數(shù)

保有水量,m3/h 1500

循環(huán)量,m32500

蒸發(fā)量,m3/h 30

溫差,℃ 8～10

濃縮倍數(shù): 2.0～4.0

2.2 基本情況

連云港堿廠熱電循環(huán)水系統(tǒng)原采用非氧化性的異噻唑啉酮類(lèi)殺菌劑和氧化性的二氯異氰尿酸鈉交替沖擊式投加作為殺生劑,以異噻唑啉酮類(lèi)殺菌劑為主,采用交替沖擊加藥的方式來(lái)進(jìn)行殺菌。每周各投加1次,二氯異氰尿酸鈉為20～30 mg/L,異噻唑啉酮類(lèi)殺菌劑的加藥量為100 mg/L。由于裝置的特殊性,殺菌效果不太理想,主要表現(xiàn)在冷卻塔表面可見(jiàn)較多藻類(lèi),掛片上有時(shí)會(huì)有黏泥的存在,而且所需費(fèi)用較高。

為改善循環(huán)水殺生效果,保證冷卻水系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,改用二氧化氯替代二氯異氰尿酸鈉,并將二氧化氯的投加方式改為連續(xù)投加,控制循環(huán)水在余氯0.2～0.5 mg/L,并相應(yīng)減少非氧化性的異噻唑啉酮類(lèi)殺菌劑的投加量(降低為每月2次,每次100 mg/L)以減少費(fèi)用。

3 二氧化氯實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)

3.1 投藥量對(duì)異氧菌殺滅率的影響

測(cè)定不同投藥量條件下循環(huán)水樣的異氧菌殺滅率 ,如表 1。

表1 不同ClO2投加量的異氧菌殺滅率

3.2 p H對(duì)異氧菌殺滅率的影響

調(diào)節(jié)p H值,投加濃度為有效氯0.75 mg/L,作用時(shí)間30 min,測(cè)定不同p H值條件下異氧菌殺滅率,如表2。

表2 不同pH值條件下的異氧菌殺滅率

3.3 藻類(lèi)的殺滅實(shí)驗(yàn)

測(cè)定投藥前后葉綠素a的變化,不同ClO2投加濃度下,反應(yīng)時(shí)間與藻類(lèi)滅活率的關(guān)系,如表3:

表3 不同ClO2投量下,反應(yīng)時(shí)間與藻類(lèi)滅活率的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:二氧化氯的殺菌能力強(qiáng),殺菌作用快,且受p H值影響較小,對(duì)藻類(lèi)具有很好的殺滅作用。

4 實(shí)施方案及實(shí)踐結(jié)果

4.1 實(shí)施方案

循環(huán)水系統(tǒng)采用連續(xù)投加穩(wěn)定性二氧化氯溶液,每月再輔助投加2次異噻唑啉酮類(lèi)殺菌劑,每次100 mg/L。

4.2 實(shí)踐結(jié)果

4.2.1 二氧化氯的殺生效果

連云港堿廠熱電循環(huán)水處理p H控制范圍在8～9,非常適宜二氧化氯的殺生。

二氧化氯投加前,采樣監(jiān)測(cè),水樣余氯為0 mg/L,細(xì)菌總數(shù)為1.2×106個(gè)/mL。連續(xù)投加二氧化氯后,保證系統(tǒng)中水的余氯維持在0.2～0.4 mg/L,細(xì)菌總數(shù)一般維持在1000個(gè)/mL。二氧化氯投加一天后,藻類(lèi)即變黃,第二天后藻類(lèi)呈條狀,部分由于水的沖刷而脫落,5天后藻類(lèi)基本死亡。

4.2.2 系統(tǒng)腐蝕情況

二氧化氯投加后,在冷水池中投入掛片,1個(gè)月后取出檢查。

掛片無(wú)點(diǎn)蝕,銅試片均勻腐蝕速率為0.002403 mm/a(標(biāo)準(zhǔn)為小于0.005 mm/a);

碳鋼試片均勻腐蝕速率為0.0284 mm/a(標(biāo)準(zhǔn)為小于0.075 mm/a),符合《中石化工業(yè)水管理制度》要求。

4.2.3 其它情況

實(shí)驗(yàn)前后系統(tǒng)水質(zhì)變化不大,其它阻垢緩蝕劑投加量維持不變,說(shuō)明二氧化氯與所使用的阻垢緩蝕劑相容性較好。水處理外排水樣中的 COD Mn(COD高錳酸鉀法)維持在1.5～2 mg/L之間,滿足環(huán)保要求。

5 結(jié) 語(yǔ)

使用二氧化氯對(duì)我廠熱電循環(huán)冷卻水進(jìn)行殺菌滅藻處理,p H值在8～9范圍內(nèi)具有良好的殺菌效果,而且能有效、快速的殺滅熱電循環(huán)水中的藻類(lèi)。將二氧化氯與非氧化的異噻唑啉酮類(lèi)殺生劑復(fù)合使用,殺生效果更顯著,且不易使細(xì)菌產(chǎn)生抗藥性,并有一定的除鐵和清洗剝泥效果。

我廠熱電循環(huán)冷卻水殺菌滅藻處理改為以二氧化氯為主,非氧化的異噻唑啉酮類(lèi)殺生劑為輔后,為熱電改善循環(huán)水殺生效果、保證冷卻水系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行提供了良好的環(huán)境,而且經(jīng)濟(jì)效益顯著。

TQ 124.4;TK264.1

:B

:1005-8370(2011)01-43-03

2010-10-29

熊傳家(1977—),大專(zhuān),助工。1996年參加工作,現(xiàn)任熱電車(chē)間工藝組組長(zhǎng)。