二氧化氯在工業循環冷卻水處理中的應用
來源：http://www.ssygc.com/ 作者：余氯檢測儀 時間：2019-07-25
摘 要：闡述了循環冷卻水系統中微生物的一些危害及控制微生物生長的藥劑應具備的條件;介紹了二氧化氯的性能與特點及在工業循環冷卻水處理中的發展趨勢;列舉了二氧化氯在工業循環冷卻水處理中的應用效果，并指出二氧化氯將在循環冷卻水處理中得到廣泛的應用。
關鍵詞：二氧化氯;循環冷卻水系統;殺菌
1、概述
循環冷卻水系統的環境為微生物繁殖提供了優越的條件。適宜微生物滋長的水溫25℃～40℃，飽和的溶解氧，適中的PH值，豐富的營養源，濃縮倍數提高，導致含鹽量的增加，工藝介質泄漏，以及傾向于采用堿性有機磷系配方作為水質穩定劑，充足的陽光等都為循環冷卻水微生物滋長營造一個理想的環境。以這些微生物為主體，混雜泥砂、無機物和塵土等，形成生物粘泥附著與堆積，因而產生粘泥故障，引起設備、管道的局部腐蝕、堵塞等不良問題，降低換熱器的熱交換效率而且隔絕緩蝕阻垢劑對金屬表面的保護作用造成垢下腐蝕，甚至使管道穿孔，設備損壞。因此，必須在循環冷卻水中投加殺菌劑，以控制微生物的生長。
目前用于循環冷卻水的殺菌劑分為兩類，氧化性和非氧化性殺菌劑。其中氧化性二氧化氯殺菌劑一種值得廣泛推廣的循環水殺菌除藻劑。
2、氧化氯的性能與特點
2.1高效性
循環冷卻水系統結垢、腐蝕與微生物繁殖是相互聯系的，控制微生物即可控制循環冷卻水系統結垢、腐蝕等問題，從而提高冷卻效率，降低操作及維修費用。
二氧化氯是一種強氧化劑，殺菌效果好且藥效持續作用時間長，在水中穩定，溶解性也很高。與氯相比，二氧化氯不僅能有效的殺滅細菌，還能殺滅芽孢和孢子、病毒、真菌及藻類，且藥效持續時間長。試驗表明通常二氧化氯對厭氧菌的殺滅率在12小時內保持在99%左右，即使在作用時間長達24小時后，殺菌率仍可保持在86%左右。而5ppm氯氣的殺菌率只能達到75%左右，且作用時間只能保持數小時。在循環水系統中，異養菌濃度為108～109個/升時，0.1ppm的二氧化氯達到99%殺菌率時只需要5分鐘，且二氧化氯殺菌效果持續時間長。
2.2藥劑用量少
由于二氧化氯的高效性，其有效氯是氯氣的2.63倍，殺菌效果是氯氣的5倍，是次氯酸鈉的50倍以上，所以，二氧化氯用量相對較少，循環水中采用2.0mg/L的二氧化氯，作用5分鐘后，維持游離氯0.1～0.3mg/L，相當于有機非氧化性殺菌劑使用劑量20～50mg/L。
2.3殺菌效果不受pH值影響
二氧化氯適用的pH值范圍廣。在pH值為6～10的范圍內，都具有很強的殺菌能力，因此殺菌效果基本不受pH值影響。如當pH值從7增加到9.5時，氯的殺菌效果大大降低，但二氧化氯的殺菌效果大致相同。這使二氧化氯特別適用于堿性條件下(pH≥8)循環冷卻水系統中。為避免腐蝕，循環冷卻水的pH值一般控制在8.0～9.5之間，而一般以氯為主的微生物控制方案的pH值最佳范圍為6.5～7.5。
2.4不與氨及氨基化合物反應
在堿性處理方案中配用二氧化氯殺菌效果非常好，尤其由于二氧化氯不與氨及氨基化合物反應，其殺生效果不受氨及氨基化合物影響，這在氨泄漏的循環冷卻水處理系統中不僅不會增加二氧化氯的消耗，而且也不會產生有毒的反應產物，能維持較高余量，保持殺菌效果。在化肥廠應用更有益處，對氨氮含量高的水域更顯其應用價值。
2.5綠色環保
氯氣的氧化作用是無選擇性的，常通過原子取代而發生氯化反應，這種反應將產生大量有機氯化物，特別是氯代烷烴(如THM)等強致癌性物質，增大循環水排水的污染性，而且氯氣殺菌投入量比二氧化氯高很多，為了保持殺菌率，還要維持高的余氯濃度，這將造成系統排污水量處理成本的增加。
二氧化氯雖是強氧化劑，但不是氯化劑，被世界衛生組織卻認為1A級高效安全殺菌劑。不污染環境，它與有機物等不產生發散性的有機鹵化物，不生成有致癌性的三氯烷烴、鹵仿等致癌物質，減少了循環水排水的污染性。
例如，采用氯氣氧化時，酚類有機物被氧化成氯化酚，將造成相對較高的化學需氧量(理論上2.4mgO2/mg)，在環境中不易分解。而二氧化氯可以氧化酚類化合物，使其成為環境所能接受的產物，如草酸和馬來酸。因此，使用二氧化氯有助于酚類和氯化酚類符合排放標準。故從衛生環保發展來說，用二氧化氯法取代傳統氯氣法有特別重要的意義。
2.6不會產生抗藥性且易與其它水處理藥劑匹配
由于二氧化氯是強氧化性殺菌劑，不會產生抗藥性，而通常非氧化殺菌劑使用久了，會使微生物產生抗藥性，如目前常用的季胺鹽殺菌劑;此外許多水處理藥劑會受到氯的影響，如緩腐劑三唑、EDTA 、NTA等，二氧化氯對其則沒有影響。
3、二氧化氯在實際應用中的效果
二氧化氯在工業循環冷卻水處理中的應用效果
某化工廠循環冷卻水量5000m3/h，緩蝕阻垢劑采用磷系配方，在采用液氯作為殺菌劑后，因成本高且藥效不穩定，最終采用二氧化氯消毒劑作為投加裝置，該裝置運行后，每周加藥20次，每次投加有效氯4～5mg/1，異養菌投加三次后可控制在103個/ml。
某化肥廠合成氨循環冷卻水。原來采用液氯殺菌劑，開始應用時，加入少量即可起到理想的殺菌除藻效果，但由于漏氨，水中的pH值偏高，加之水處理劑為有機磷系配方，致使液氯的藥效降低，繼之細菌抗藥性的增加，到夏季把藥量加大到200mg/L，仍然無明顯效果，費用猛增，換熱效果變差。后改為二氧化氯殺菌劑，每三天為一周期，投加二氧化氯濃度為0.6mg/L，在基本不排污的情況下，循環了48小時，水體明顯變渾，濁度增加，冷排管上包覆的綠藻48小時內開始由綠變灰，最后剝離分解。運行三周期后，水質惡化情況明顯好轉，后改為8～9小時進行一次性沖擊投加，投加量為1.0～2.0 mg/L，經運行檢測，循環冷卻水中微生物得到有效控制，冷卻設備熱交換效率明顯提高。
4、二氧化氯在工業循環冷卻水處理中的發展趨勢
多年實踐證明，二氧化氯具有很好的殺滅菌藻、控制生物粘泥作用，在堿性處理方案中及在漏氨、漏油的循環系統中使用效果更為顯著。尤其是二氧化氯的生產過程簡單、投資少、見效快、操作簡便、運行成本低、安全、環保，不僅能有效地發揮其本身的特性，長期使用還可節省設備的更換與維修，減少了經常開停車及維修帶來的經濟損失，具有長遠的經濟效益和社會效益。因此二氧化氯產品將更能為許多用戶接受。
5、結論
近年來，隨著有機聚電解質和有機磷酸酯等高效阻垢劑的開發使用，冷卻水的堿性處理方式越來越普遍，并且趨向高濃縮倍數、高pH方向發展。通常當原水中pH在7.7～8.1，濃縮倍數為3～4時，循環水中pH將在8.7～9.0，而此時，氯氣的殺生效果大為下將;同時，由于堿性運行藥劑多為微生物的營養劑，所以更加劇了微生物的生長和繁殖。在這種情況下，將二氧化氯用于循環冷卻水中常見的亞硝化細菌、反硝化細菌、硫酸鹽還原菌等的殺滅效果良好;而且與有機磷系水質穩定劑配伍使用時，對水質穩定劑的緩蝕效果沒有明顯的影響，不產生環境污染物，二氧化氯的殺菌效果也沒有改變。因此二氧化氯應用于工業循環冷卻水處理將大有可為。
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作者簡介：劉江(1979.2.28-)，男，天津人，機械工業第五設計研究院，助理工程師。
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