稳定性二氧化氯在工业循环冷却水中的应用.docx

稳定性二氧化氯在工业循环冷却水中的应用周莉萍刘建勇黄燕虹广州华南建设学院西院环工系 (广州 510405)汕头自来水厂摘要工业循环冷却水中存在的主要危害菌种有异养菌、 铁细菌、 硫酸盐还原菌等。C lO 2 对这些菌具有较强的杀灭作用,影响。杀菌效果随温度升高而增强,且不受循环水 pH 值关键词循环冷却水稳定性二氧化氯杀菌(v)= 1. 511- 0. 0473 pH + 0. 0118 lg CC lo /C l- Eo前言20在水处理条件下C lO 2 + e= C lO 2 -(pH = 7)Eo = 0. 95大型火力发电厂与生产规模较大的石油化工、化肥等企业, 需要大量的冷却水, 为了节约水资源, 通常采用循环冷却水及水质稳定技术。 在循环水的 处理中, 需要考虑 4 个方面的问题: 腐蚀、结垢、污(v)C lO 2 - + 2H 2O - 4 e= C l- + 4O H -Eo = 0. 78(v)水 中 少 量 的 S- 、 SO 3 2- 、 SnO 2 2- 、 A sO 3 2- 、S6O 3 2- 、S2O 3 2- 、N O 2 - 和 CN - 等还原性酸根均可被 氧 化 去 除; 水 中 一 些 还 原 状 态 的 金 属 离 子 F e2+ 、M n 2+ 、N i2+ 等也能被氧化。 对水中残存有机物的氧化, C lO 2 比 C l2 要优越。C lO 2 以氧化反应为主, 而 C l2 以亲电取代为主。 经泥生成和微生物繁殖,的危害比较突出。而在某些情况下微生物繁殖在冷却水的循环过程中,由补充水带入或外界漂入大量的微生物或藻类, 它们附着在管壁上, 从冷却水中吸取营养, 不断地生长和繁殖, 在水温约30 38 时繁殖极快1 。许多微生物的新陈代谢产 物对水中的悬浮物能起粘合作用而形成粘泥, 而微生物的死亡脱落更促成粘泥的生成, 造成水质恶化,严重时引起管道堵塞, 降低换热效果, 加速设备腐 蚀。为了控制微生物的生长及防止其造成的危害, 必 须对循环冷却水进行杀菌、 灭藻处理。目前, 常用的杀菌剂可分为 2 类: 氧化型和非氧化型。 氧化型的主要是氯制剂, 如 C l2、 漂白粉、 C lO 2 等。非氧化型的主要有氯酚类及季铵盐类。从 杀菌藻效果、 药剂在水中的稳定性与其它水稳剂的 协同性、 对环境的再次污染、 运行管理、 经济效益等 多方面来考察这些杀菌剂的综合效果, 稳定性C lO 2 的优越性能被愈来愈多的水处理工作者认可。氧化的有机物多降解为含氧基团 (羧酸) 为主C lO 2的产物, 不产生有机氯化物, 也不产生氯酚、 三氯甲烷等嗅味和致癌物质, 对环境不会产生二次污染。 这一点是传统的氯处理方法不能实现的。C lO 2 不与水中的氨和氯胺作用。但 C lO 2 是一种不稳定的氧化物, 其突出表现可 归纳为:a. C lO 2 易溶于水, 长期储存会逐渐分解成氯气 而逸出;b. C lO 2 的沸点在 11 (101. 3 k P a) , 它受热 或遇光易分解生成氧和氯, 引起爆炸;c. C lO 2 还有较强的腐蚀性, 且需低温和避光条 件下保存, 这就给储存和运输带来了不便。这些缺陷使 C lO 2 的推广应用受到限制。1. 2 C lO 2 的杀菌机理In g lo s3 等人提出 C lO 2 对微生物 的 杀 灭 原 理 是: C lO 2 对细胞壁有较好的吸附和穿透性能, 可有 效地氧化细胞内含巯基的酶, 并通过阻止蛋白质的合成过程, 破坏其细胞的外层膜, 抑制微生物细胞 35 稳定性 C lO 2 的性质11. 1 C lO 2 的性质C lO 2 是一种强氧化剂,氧化性2 。在酸性条件下有很强的C lO 2 + 4H + + 5 e= C l- + H 2O1999 年第 3 期湖南电力第 19 卷中的新陈代谢作用, 从而达到杀灭微生物的目的。N aC lO 水溶液 在 低 pH 值 时 主 要 以 H C lO 形 式 存在, 具有较好的杀菌率, 而在高 pH 值时, 发生电离 生成 C lO - , 而 C lO - 的杀菌效果远比 H C lO 差, 因而 N aC lO 在高 pH 值时, 杀菌率降低。稳定性 C lO 2 的性质为了解决 C lO 2 的不安全和不稳定问题, 70 年 代初, 美国开发成功了稳定性 C lO 2 , 结束了 C lO 2 就地制造就地使用的历史。1. 3作用时间对杀菌率的影响 (见表 5)。2. 5稳定性 C lO 2 即 C lO 2 +稳定剂, 它是无色、 无表 5C= 0. 5 m g/L 时,作用臭、 无腐蚀性的透明水溶液, 不易燃、 不挥发, 在- 5 95时质量稳定, 不易分解, 便于运输、储存。 使用时用酸活化, 经活化后的溶液性能与同浓度的C lO 2 溶液完全一样。2 实验研究时间对异养菌杀菌率的影响作用时间10 m in8 hN aC lO 杀菌率/%C lO 2 杀菌率/%43. 610077. 899. 92. 6杀藻实验表 6(见表 6)。投药量对杀藻率的影响不同菌种对 C lO 2 的抗性(见表 1)。2. 1表 1CC lO = 0. 6 m g/L 时的杀菌率投药量/(m gL - 1 )2462N aC lO 杀藻率/%758487菌类异养菌 铁细菌 硫酸盐还原菌亚硝化菌氨化菌 C lO 2 杀藻率/% 84 91 95 杀菌率/%99. 692. 110095. 982. 62. 2水温对 C lO 2 杀菌率的影响(见表 2)。不同温度下3 应用实例3. 1国内应用实例 5 天津石化公司化工厂 DM T 循环水系统使用全 有机缓蚀阻垢剂配方, 在碱性 (pH = 8. 8) 条件下运 行, 浓缩倍数 2 5, 循环水量 5 700 t/h , 最高水温表 2 CC lO = 0. 6 m g/L 时,2异养菌的杀菌率温度/25303540杀菌率/%47. 055. 070. 090. 580 90 , 冷却水温 10 ,总换热面积0. 11 km 。22. 3投药量对杀菌率的影响4(见表 3)。单一使用 C lO 2 杀菌, 以 0. 8 m g/L 浓度运行,杀菌灭藻效果见表 7。表 7杀菌灭藻效果 表 3不同浓度时, 次氯酸钠、C lO 2 对异养菌的杀菌率投药浓度/(m gL - 1)0. 51236作用时间/h杀菌率/%温度 t /灭藻状况N aC lO 杀菌率/%4772798287藻类变白呈黄绿色 藻类腐烂脱落藻类腐烂脱落藻类腐烂脱落2448961201489811 C lO 2 杀菌率/% 90 92 93 95 99. 9 9610由表 1 表 3 可见, 杀菌率随投药浓度增加而增加, 在同一浓度时, C lO 2 的杀菌率大于 N aC lO 。939pH 值对杀菌率的影响(见表 4)。2. 4投药前浊度为 4. 5,藻类。阳面塔池壁上有一层绿色表 4 C= 1 m g/L , 投药接触时间为 5 m in ,pH 值对杀菌率的影响在正常运行情况下, 以 0. 8 m g/L 浓度运行, 杀菌效果可维持 7 d, 对藻类和粘泥的剥离效果好。冬 季以此浓度投加 C lO 2 , 杀菌效果可维持 9 d, 对循环水异养菌的杀菌效果从未低于 90% , 细菌总数保持合格标准。该循环水系统使用优氯净、1227 杀菌剂和 C lO 2的药费比较见表 8。 pH 6 8 9 N aC lO 杀菌率/%725348 C lO 2 杀菌率/% 92 90 87 在高 pH 值时, C lO 2 的杀菌率远较 N aC lO好。这是因为 C lO 2 在水中不发生水解电离, 而以溶解气体的形式存在, 所以杀菌效果基本不受 pH 影响, 而 36 第 19 卷周莉萍等: 稳定性二氧化氯在工业循环冷却水中的应用1999 年第 3 期藻效果较其它氯制剂或非氧化型杀菌剂好, 用量少,且不受 pH 值、氨、酚和水质稳定剂影响, 长期单独 使用未发现抗药性, 与有机物的氧化产物不生成致 癌物质, 适应于环保方面的高要求。生产实际应用还表 8循环水系统中各种杀菌剂比较每次投加量/(m gL - 1 )药剂单价/(万元t- 1)全年投加量/t全年费用/万元杀菌剂及含量投加周期优氯净 (55% )1227 杀菌剂 (45% )一周一周50508. 72510. 671. 652. 214. 4023. 47 C lO 2 (2% ) 6 个月二周0. 8 5. 76 1. 2 6. 91 表明: C lO 2在水系统中, 对水质稳定剂不产生影响;在 高温下 ( 60) 也不影响水质稳定剂缓蚀阻垢效果; 对碳钢和不锈钢设备管道基本无腐蚀。 稳定性C lO 2 的使用只需活化剂兑和即可, 节省了如其它氯 制剂所需的设备费、基建费、运行管理费等, 减轻了操作工人的劳动强度。 总之, 在可以比较的情况下,表 8 中使用优氯净和 1227 杀菌剂时, 全年药费37. 87 万元, 后使用稳定性 C lO 2 杀菌, 全年药费只 用 6. 91 万元, 全年药费比过去节约 30. 96 万元。3. 2国外应用实例 6 循环冷却水中用加氯法和 C lO 2 法进行比较, 见 表 9。表 9循环冷却水中 2 种方法之比较循环冷却水系统使用稳定性 C lO 2可以取得更好的综合效果和经济、环境效益。特别是对于大型火力发电厂, 更具有重要价值与推广应用前景。工厂类型化工厂石油化工厂参考文献循环水量/( k th - 1 )C l2 投量/( k gd- 1)费用/元残余菌数/( 个m l- 1)菌藻情况4. 564998110619. 324549081107氯杨嘉钰编. 工业用水处理. 第 2 版. 高等教育出版社. 1992. 7栾和林等. 水处理技术. 1989, 15 ( 3) : 174 178王福玉. 稳定型二氧化氯溶液消毒效果观察。 消毒与灭菌. 1987,4 ( 2). 102 104王永仪. 工业水处理. 1994, 14 ( 6) : 12 14杨璞忠. 稳定性二氧化氯在化工厂循环水中的应用。 二氧化氯技 术资料 ( 会议论文集). 1997: 75 82贺启环. 工业水处理. 1994, 14 ( 4) : 7 9123法繁殖严重C lO 2 投量/( k gd- 1)费用/元残余菌数/( 个m l- 1)菌藻情况节能/( kW h d- 1)2. 163( 1 3) 104去除24358. 62585103C lO 245法7996506节约杀生剂费用/( 元d- 1 )(收稿日期: 1999202202)4 结束语C lO 2 是一种广谱、高效、安全的杀菌藻剂。杀菌华中 4 省计划加快电力结构调整力度从近日召开的华中电力集团公司工作会议上获悉, 该集团将把华中 4 省的电力结构调整作为电力发展的中心来抓, 坚持速度、结 构、质量、效益相统一的原则, 确保实现华中电力工业与地区经济发 展、资源优化配置、保持生态环境协调统一。据介绍, 华中电力集团公司所辖的 4 省电力公司在初步缓解各 省缺电矛盾的同时, 电力发展过程中积累的一些问题也暴露出来, 而 这其中又以结构性矛盾相对突出, 主要表现在: 电网结构滞后于电源 建设, 城乡电网陈旧老化, 电源结构不合理, 小火电机组发展过多过 滥, 电源调峰能力不足等等。 随着全国经济发展和社会进步, 社会对 电力工业的服务水平和环境保护等方面也提出了众多新的更高的要 求。为此, 华中电力集团今年将大力加强所辖 4 省的电网建设和改造 工作进程, 配合三峡工程投产外送的需要, 加快 500 kV 电网建设。作 为 三 峡 输 变 电 工 程 进 入 大 规 模 建 设 的 关 键 一 年, 在 昌 东500 kV 变电站、双河至南阳 500 kV 线路和凤下I 回 500 kV 线路于 去年开工建设的基础上, 今年该集团电网内又有一批与三峡配套的输 变 电 项 目 开 工 建 设, 即 岗 市 至 长 沙、南 阳 至 郑 西、孝 感 至 玉 贤500 kV 线, 长沙、孝感、南阳、郑西 500 kV 变电站, 华中电力集团公 司及其所辖的 4 省电力公司将协助国家电力公司电网建设工程分公 司做好这些项目的建设和有关前期工作。 同时, 该集团还将集中精 力抓好由集团公司和所辖 4 省电力公司作为业主建设, 并且与三峡 电站送出密切相关的南 阳 500