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)

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;冷卻水中的藻類主要有藍(lán)藻、綠藻和硅藻,藻類生長(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。

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,利于菌藻類生長(zhǎng);其水泥基礎(chǔ)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(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: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(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,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(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。將二氧化氯與非氧化的異噻唑啉酮類殺生劑復(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,助工。1996年參加工作,現(xiàn)任熱電車間工藝組組長(zhǎng)。