二氧化氯的原料配比分析及投加量與C O D去除的關(guān)系

柯浪文，夏耿東，馮 珊，徐嘉琪，林婧舒

（廣州市污水治理有限責(zé)任公司石井分公司，廣東廣州 510450）

1 二氧化氯原料配比的基本介紹

石井污水處理廠使用復(fù)合型二氧化氯發(fā)生器，通過(guò)計(jì)量泵分別把氯酸鈉溶液和鹽酸輸送進(jìn)發(fā)生器。氯酸鈉溶液和鹽酸在發(fā)生器內(nèi)充分混合反應(yīng)，生成二氧化氯、水、氯氣和氯化鈉，所有生成物通過(guò)水射器和動(dòng)力水管投加至接觸池，在接觸池中與中水混合，對(duì)中水進(jìn)行消毒。

這里的氯酸鈉溶液由純度達(dá)99.64%氯酸鈉固體在化鹽器中配制，經(jīng)過(guò)配制后氯酸鈉溶液濃度約為50%。鹽酸為工業(yè)用鹽酸，濃度約為31%。99.64%氯酸鈉和31%鹽酸為制取二氧化氯的原料。

原料的配比是指同一時(shí)間內(nèi)送進(jìn)發(fā)生器中,制造二氧化氯所需要的原料的比例。氯酸鈉需配制成溶液，才能通過(guò)計(jì)量泵準(zhǔn)確地送進(jìn)發(fā)生器。輸送鹽酸和氯酸鈉溶液的計(jì)量泵均為相同功率相同型號(hào)的計(jì)量泵，能保證單位時(shí)間內(nèi)輸送的量是相等的。調(diào)整計(jì)量泵的頻率，可以達(dá)到調(diào)整兩種原料配比的目的。

由于不同的發(fā)生器對(duì)原料配比的要求都不相同，也就是說(shuō)，不同的原料配比對(duì)污水處理工藝存在不同的影響。本文通過(guò)幾種不同的原料配比，觀察實(shí)際生產(chǎn)線上CODCr去除率的變化，探討二氧化氯原料配比對(duì)CODCr去除率的關(guān)系。

氯酸鈉溶液與鹽酸混合反應(yīng)生成二氧化氯、氯氣、水、氯化鈉。

化學(xué)方程式為：

根據(jù)方程式計(jì)算，99.64%氯酸鈉和31%鹽酸理論反應(yīng)配比為1∶2.2左右時(shí)，反應(yīng)最充分。

2 分析項(xiàng)目及方法

圍繞理論配比數(shù)據(jù)，結(jié)合我廠藥劑一直以來(lái)的使用情況，在保證我廠出水消毒效果達(dá)標(biāo)的前提下，從2012年8月至2013年1月，廠內(nèi)通過(guò)采用二氧化氯的原料不同配比，分別取氯酸鈉和鹽酸1 ∶（2～2.5），1 ∶2.5,1 ∶（2.5～3），1 ∶3 及 1 ∶3 以上的五種比例進(jìn)行研究，得出以下兩部分的數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析。

（1）調(diào)整二氧化氯的原料配比，比較其轉(zhuǎn)化率。

（2）探討二氧化氯投加量的變化與CODCr的去除是否存在關(guān)系

3 結(jié)果與討論

3.1 原料配比對(duì)轉(zhuǎn)化率的影響

二氧化氯系統(tǒng)使用的計(jì)量泵只能對(duì)鹽酸與氯酸鈉流量進(jìn)行粗略調(diào)整，鹽酸與氯酸鈉配比控制比較難把握。通過(guò)脈沖計(jì)量泵準(zhǔn)確調(diào)節(jié)流量，表1為2012年8月～2013年1月平均每日污水處理量與反應(yīng)量對(duì)比。

其中9月設(shè)備發(fā)生故障，設(shè)備發(fā)生短暫停運(yùn)，故總體用量略微偏低。

表1 2012年8月～2013年1月平均每日處理量與反應(yīng)量對(duì)比Tab.1 Average Daily Capacity From Angust 2012 to Jan.2013

3.2 試驗(yàn)階段

8月份計(jì)劃取氯酸鈉和鹽酸1∶（2～2.5），實(shí)際配比為2.42，因計(jì)量泵控制問(wèn)題實(shí)際配比控制并不穩(wěn)定，如圖1所示。

圖1 8月份配比與轉(zhuǎn)化率曲線圖Fig.1 Effect of Raw Material Ratios on Conversion Efficiency in August

如圖1所示，配比波動(dòng)幅度不大，轉(zhuǎn)化率主要在25%～30%波動(dòng)，而且比較集中于兩個(gè)端點(diǎn)，幅度較大。

9月份計(jì)劃配比為2.50，由于設(shè)備故障及水質(zhì)原因，為滿足出水達(dá)標(biāo)，實(shí)際配比為3.00，因計(jì)量泵控制問(wèn)題實(shí)際配比控制不穩(wěn)定，如圖2所示。

圖2 9月份配比與轉(zhuǎn)化率曲線圖Fig.2 Effect of Raw Material Ratios on Conversion Efficiency in September

如圖2所示，配比波動(dòng)幅度較大，轉(zhuǎn)化率變化幅度較大，數(shù)據(jù)較集中于25%～30%區(qū)域，較多位于25%上下，無(wú)論是配比及轉(zhuǎn)化率都有較多數(shù)據(jù)異常。

10月份計(jì)劃控制配比2.50，實(shí)際配比2.52，如圖3所示。

圖3 10月份配比與轉(zhuǎn)化率曲線圖Fig.3 Effect of Raw Material Ratios on Conversion Efficiency in October

如圖3所示，配比波動(dòng)幅度整體平均，個(gè)別數(shù)據(jù)異常，轉(zhuǎn)化率變化幅度稍大，數(shù)據(jù)較集中于30%上下，轉(zhuǎn)化率相對(duì)來(lái)說(shuō)穩(wěn)定，但仍有個(gè)別數(shù)據(jù)異常。

11月份計(jì)劃配比為3，實(shí)際配比3.23，平均的轉(zhuǎn)化率比10月份有所下降（剔除異常數(shù)據(jù)），如圖4所示。

圖4 11月份配比與轉(zhuǎn)化率曲線圖Fig.4 Effect of Raw Material Ratios on Conversion Efficiency in November

如圖4所示，配比波動(dòng)幅度變化大，有較多數(shù)據(jù)異常，轉(zhuǎn)化率變化幅度稍大，數(shù)據(jù)集中于25%～30%，轉(zhuǎn)化率整體稍低。

12 月、1 月計(jì)劃配比均為 1∶（2.5～3.0），實(shí)際配比為2.66與2.73，并加裝加熱系統(tǒng)提高轉(zhuǎn)化率。如圖5、圖6所示。

如圖5、圖6所示，配比波動(dòng)幅度變化大，有較多數(shù)據(jù)異常，轉(zhuǎn)化率變化幅度稍大，數(shù)據(jù)集中于25%～30%，轉(zhuǎn)化率整體偏低。

圖5 12月份配比與轉(zhuǎn)化率曲線圖Fig.5 Effect of Raw Material Ratios on Conversion Efficiency in December

圖6 2013年1月份配比與轉(zhuǎn)化率曲線圖Fig.6 Effect of Raw Material Ratios on Conversion Efficiency in January

小結(jié)：經(jīng)過(guò)6個(gè)月的試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集，可得圖7。

圖7 不同配比值對(duì)轉(zhuǎn)化率的影響Fig.7 Effect of Raw Material Ratios on Conversion Efficiency

氯酸鈉和鹽酸配比中，鹽酸用量稍大于理論用量，在配比1∶2.5左右時(shí)，設(shè)備轉(zhuǎn)化率最高，至少可比其他配比提高8.42%，由此推斷在相同消毒效果情況下，原材料成本可節(jié)約8.42%，降耗效果明顯。

3.3 二氧化氯投加量對(duì)CODCr的去除的影響

ClO2可以在常溫常壓下氧化污水中的有機(jī)污染物質(zhì)，使大分子的有機(jī)污染物降解為小分子的有機(jī)污染物，溶解性的有機(jī)污染物被分解為二氧化碳和水。

（1）2012年8月二氧化氯原料（99.64%氯酸鈉與31%鹽酸）實(shí)際配比控制在1∶2～1∶2.5。

圖8 8月ClO2投加量與CODCr去除率的關(guān)系圖Fig.8 Effect of Chlorine Dioxide on CODCrRemoval in August

如圖8所示，本月數(shù)據(jù)無(wú)明顯趨向性，當(dāng)ClO2投加量從53.048增加到173.806 kg時(shí)，COD去除率比較穩(wěn)定，在8.23%～29.53%波動(dòng)，數(shù)據(jù)分布比較雜亂，規(guī)律性較差。

（2）2012年9月二氧化氯原料（99.64%氯酸鈉與31%鹽酸）實(shí)際配比控制在1∶2～1∶2.5。

圖9 9月ClO2投加量與CODCr去除率的關(guān)系圖Fig.9 Effect of Chlorine Dioxide on CODCrRemoval in September

如圖9所示，當(dāng)ClO2投加量由54.311增加到130.725 kg時(shí)，COD去除率由8.33%增至53.59%，當(dāng)ClO2投加量為141.461 kg時(shí)，COD去除率增加緩慢。

（3）2012年10月將二氧化氯原料（99.64%氯酸鈉與31%鹽酸）實(shí)際配比控制在1∶2.52左右。

圖10 10月ClO2投加量與CODCr去除率的關(guān)系圖Fig.10 Effect of Chlorine Dioxide on CODCrRemoval in October

如圖10所示，當(dāng)ClO2投加量由127.567增加到 354.283 kg時(shí)，COD去除率由 24.02%增至35.64%，當(dāng)ClO2投加量為396.595 kg時(shí)，COD去除率增加緩慢。

（4）2012年11月將二氧化氯原料（99.64%氯酸鈉與31%鹽酸）實(shí)際配比控制在1∶3以上。

圖11 11月ClO2投加量與COD去除率的關(guān)系圖Fig.11 Effect of Chlorine Dioxide on COD Removal in November

如圖11所示，當(dāng)ClO2投加量由56.837增加到269.028 kg時(shí)，COD去除率由 13.64%增至35.87%，當(dāng)ClO2投加量為297.446 kg時(shí)，COD去除率增加緩慢。

（5）2012年12月將二氧化氯原料（99.64%氯酸鈉與31%鹽酸）配比控制在1∶2.5～1∶3。

圖12 12月ClO2投加量與COD去除率的關(guān)系圖Fig.12 Effect of Chlorine Dioxide on COD Removal in December

圖13 2013年1月ClO2投加量與COD去除率的關(guān)系圖Fig.13 Effect of Chlorine Dioxide on COD Removal in January

如圖12所示，當(dāng)ClO2投加量由127.567增加到 195.778 kg時(shí)，COD去除率由14.89%增至71.86%，當(dāng)ClO2投加量為283.553 kg時(shí)，COD去除率增加緩慢。

（6） 2013年1月將二氧化氯原料（99.64%氯酸鈉與31%鹽酸）配比控制在 1∶2.5～1∶3。

如圖13所示，當(dāng)ClO2投加量由70.73增加到184.404 kg時(shí)，COD去除率由 27.03%增至48.97%，當(dāng)ClO2投加量為240.609 kg時(shí)，COD去除率增加緩慢。

小結(jié)：從6個(gè)月的數(shù)據(jù)分析可知，二氧化氯投加量的變化與COD的去除規(guī)律性較差，但都存在一個(gè)較高的投加去除范圍。

4 結(jié)論

（1）原料配比控制在1∶2.5左右時(shí)，二氧化氯的轉(zhuǎn)化率最佳，可達(dá)37.10%，原材料消耗方面節(jié)約比較明顯。

（2）二氧化氯投加量的變化與COD的去除存在一定的關(guān)系，但規(guī)律性不強(qiáng)。去除率最高點(diǎn)涵蓋范圍較廣，難于控制，但總體上隨著ClO2投加量的增加，COD的去除率也隨之增加。當(dāng)增加到一定幅度時(shí)，COD去除率增加緩慢。