二氧化氯在我廠熱電循環冷卻水中的應用

熊傳家

(南化集團 連云港堿廠,江蘇 連云港 222042)

二氧化氯在我廠熱電循環冷卻水中的應用

熊傳家

(南化集團 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冷卻水中的實際應用。為熱電廠改善循環水殺生效果,保證冷卻水系統穩定運行提供了良好的環境。

二氧化氯;熱電廠;冷卻循環水

熱電循環冷卻水環境非常適宜細菌、真菌和藻類繁殖,其中的某些微生物會使冷卻水系統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產生附著力很強的黏泥狀沉積物,沉積物覆蓋在熱交換器金屬表面上,一方面會降低冷卻水的冷卻效果,另一方面會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生沉積物下腐蝕;鐵細菌、硫酸鹽還原菌和硝化細菌會直接引起金屬腐蝕,腐蝕會縮短換熱器使用壽命;冷卻水中的藻類主要有藍藻、綠藻和硅藻,藻類生長在水泥塔壁、池壁或塔柱上,死亡后成為懸浮物或沉積物,進入換熱器會堵塞管路,降低冷卻水流量,從而降低其冷卻作用。熱電循環冷卻水中有害微生物主要是黏液異氧菌和藻類。

我廠熱電循環冷卻水系統地處煤場附近,灰大且容易通過冷卻塔風機帶入循環水系統,變相的為菌藻類增加了營養源;另外,該系統的冷卻塔為使用多年的老式機械排風逆流塔,通風量下冷卻效率較低,因此水溫也比同等系統的水溫略高,利于菌藻類生長;其水泥基礎面表面凹凸不平,菌藻類生成后,表面積大,不容易殺死,造成表面難看,也增加了殺菌難度。為保證循環冷卻水系統正常運行,循環冷卻水必須進行殺菌滅藻處理。最有效和最常用的辦法是投加殺生劑,常用殺生劑分兩類:氧化性殺生劑和非氧化殺生劑。為避免微生物產生抗藥性,二者經常交替使用,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品。與氯氣相比,二氧化氯不會與水中有機物產生三鹵甲烷,不會與氨氯反應,也不會產生氯化銨,卻能破壞酚、氰化物、硫化物和其它許多有機物。與臭氧相比,二氧化氯投資少、產率高,在水中的殺菌持續時間長,能夠有效殺除和控制各種細菌。同時,二氧化氯不會與水中的溴化物、次溴酸反應生成對人體有害的物質。

二氧化氯在室溫下以氣體形式存在,低溫下也可成液態。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態存在,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移5個電子,然而在與水中大部分物質的反應中,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個電子轉移,就是一個非常有效的殺菌劑。與氯和溴不同,二氧化氯是一個有選擇性很強的氧化劑,不會發生鹵代反應。這些性質使它作為微生物抑制劑對細菌和藻類有極好的選擇性。

盡管二氧化氯極易溶于水,但它并不和水反應或水解,這一性質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,在工業水處理領域的p H范圍內,它的效果都能保持穩定。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。

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,與有機物的反應機理不同,殺生機理亦不相同。ClO2與有機物不發生取代反應,而是發生氧化反應,因此不會形成有害的氯代有機物。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的范圍內能有效地殺滅絕大多數的微生物,這一特點適合于循環冷卻水系統堿性條件。二氧化氯標準狀態下為黃綠色氣體,有氯的刺激性氣味。ClO2易溶于水,溶解度相當于氯氣的5倍。ClO2以分子的形式溶解在水中,不易發生水解反應。

二氧化氯(ClO2)是一種強氧化劑,其強氧化性表現在:

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,水中一些還原狀態的金屬離子 Fe2+、Mn2+也能被氧化。

2 我廠熱電循環冷卻水系統基本情況

2.1 基本工藝參數

保有水量,m3/h 1500

循環量,m32500

蒸發量,m3/h 30

溫差,℃ 8～10

濃縮倍數: 2.0～4.0

2.2 基本情況

連云港堿廠熱電循環水系統原采用非氧化性的異噻唑啉酮類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,以異噻唑啉酮類殺菌劑為主,采用交替沖擊加藥的方式來進行殺菌。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,主要表現在冷卻塔表面可見較多藻類,掛片上有時會有黏泥的存在,而且所需費用較高。

為改善循環水殺生效果,保證冷卻水系統穩定運行,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投加,控制循環水在余氯0.2～0.5 mg/L,并相應減少非氧化性的異噻唑啉酮類殺菌劑的投加量(降低為每月2次,每次100 mg/L)以減少費用。

3 二氧化氯實驗室試驗

3.1 投藥量對異氧菌殺滅率的影響

測定不同投藥量條件下循環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對異氧菌殺滅率的影響

調節p H值,投加濃度為有效氯0.75 mg/L,作用時間30 min,測定不同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 藻類的殺滅實驗

測定投藥前后葉綠素a的變化,不同ClO2投加濃度下,反應時間與藻類滅活率的關系,如表3:

表3 不同ClO2投量下,反應時間與藻類滅活率的關系

實驗結果表明:二氧化氯的殺菌能力強,殺菌作用快,且受p H值影響較小,對藻類具有很好的殺滅作用。

4 實施方案及實踐結果

4.1 實施方案

循環水系統采用連續投加穩定性二氧化氯溶液,每月再輔助投加2次異噻唑啉酮類殺菌劑,每次100 mg/L。

4.2 實踐結果

4.2.1 二氧化氯的殺生效果

連云港堿廠熱電循環水處理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,采樣監測,水樣余氯為0 mg/L,細菌總數為1.2×106個/mL。連續投加二氧化氯后,保證系統中水的余氯維持在0.2～0.4 mg/L,細菌總數一般維持在1000個/mL。二氧化氯投加一天后,藻類即變黃,第二天后藻類呈條狀,部分由于水的沖刷而脫落,5天后藻類基本死亡。

4.2.2 系統腐蝕情況

二氧化氯投加后,在冷水池中投入掛片,1個月后取出檢查。

掛片無點蝕,銅試片均勻腐蝕速率為0.002403 mm/a(標準為小于0.005 mm/a);

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

4.2.3 其它情況

實驗前后系統水質變化不大,其它阻垢緩蝕劑投加量維持不變,說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,滿足環保要求。

5 結 語

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

我廠熱電循環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殺生劑為輔后,為熱電改善循環水殺生效果、保證冷卻水系統穩定運行提供了良好的環境,而且經濟效益顯著。

TQ 124.4;TK264.1

:B

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

2010-10-29

熊傳家(1977—),大專,助工。1996年參加工作,現任熱電車間工藝組組長。