二氧化氯在我厂热电循环冷却水中的应用

熊传家

(南化集团 连云港碱厂,江苏 连云港 222042)

二氧化氯在我厂热电循环冷却水中的应用

熊传家

(南化集团 连云港碱厂,江苏 连云港 222042)

介绍二氧化氯的杀菌特性和在热电厂循环冷却水中的实际应用。为热电厂改善循环水杀生效果,保证冷却水系统稳定运行提供了良好的环境。

二氧化氯;热电厂;冷却循环水

热电循环冷却水环境非常适宜细菌、真菌和藻类繁殖,其中的某些微生物会使冷却水系统降低冷却效果或加速金属表面腐蚀。如黏液异氧菌和真菌会产生附着力很强的黏泥状沉积物,沉积物覆盖在热交换器金属表面上,一方面会降低冷却水的冷却效果,另一方面会阻止缓蚀阻垢剂接触金属表面,并使金属表面形成差异腐蚀电池发生沉积物下腐蚀;铁细菌、硫酸盐还原菌和硝化细菌会直接引起金属腐蚀,腐蚀会缩短换热器使用寿命;冷却水中的藻类主要有蓝藻、绿藻和硅藻,藻类生长在水泥塔壁、池壁或塔柱上,死亡后成为悬浮物或沉积物,进入换热器会堵塞管路,降低冷却水流量,从而降低其冷却作用。热电循环冷却水中有害微生物主要是黏液异氧菌和藻类。

我厂热电循环冷却水系统地处煤场附近,灰大且容易通过冷却塔风机带入循环水系统,变相的为菌藻类增加了营养源;另外,该系统的冷却塔为使用多年的老式机械排风逆流塔,通风量下冷却效率较低,因此水温也比同等系统的水温略高,利于菌藻类生长;其水泥基础面表面凹凸不平,菌藻类生成后,表面积大,不容易杀死,造成表面难看,也增加了杀菌难度。为保证循环冷却水系统正常运行,循环冷却水必须进行杀菌灭藻处理。最有效和最常用的办法是投加杀生剂,常用杀生剂分两类:氧化性杀生剂和非氧化杀生剂。为避免微生物产生抗药性,二者经常交替使用,因氧化性杀生剂成本低,日常处理以投加氧化性杀生剂为主。

1 二氧化氯(ClO2)的特性

二氧化氯具有良好的杀菌和消毒性能,在城市饮用水和污水处理中,二氧化氯是一种较为理想的产品。与氯气相比,二氧化氯不会与水中有机物产生三卤甲烷,不会与氨氯反应,也不会产生氯化铵,却能破坏酚、氰化物、硫化物和其它许多有机物。与臭氧相比,二氧化氯投资少、产率高,在水中的杀菌持续时间长,能够有效杀除和控制各种细菌。同时,二氧化氯不会与水中的溴化物、次溴酸反应生成对人体有害的物质。

二氧化氯在室温下以气体形式存在,低温下也可成液态。气体在水中的溶解度为2.9 g/L(22℃)。二氧化氯中的氯以正四价态存在,其活性为氯的2.63倍,及氯气的有效氯含量为100%,而二氧化氯的有效氯含量为263%。理论上要将ClO2完全还原为Cl-,每分子二氧化氯需转移5个电子,然而在与水中大部分物质的反应中,只能使二氧化氯还原为亚氯酸根,在典型的 冷却水处理中,二氧化氯不必全部利用5个电子转移,就是一个非常有效的杀菌剂。与氯和溴不同,二氧化氯是一个有选择性很强的氧化剂,不会发生卤代反应。这些性质使它作为微生物抑制剂对细菌和藻类有极好的选择性。

尽管二氧化氯极易溶于水,但它并不和水反应或水解,这一性质使得二氧化氯特别适用于处理高p H的水消毒。不管p H如何变化,二氧化氯分子都能保持其完整性,在工业水处理领域的p H范围内,它的效果都能保持稳定。与等量的自由氯或剩余氯相比,二氧化氯剩余物的杀菌和杀病毒性更强。

二氧化氯与其它氯系消毒剂不同,在水溶液中不形成次氯酸,而是以ClO2分子形式存在,因此与其它氯系消毒剂相比,与有机物的反应机理不同,杀生机理亦不相同。ClO2与有机物不发生取代反应,而是发生氧化反应,因此不会形成有害的氯代有机物。二氧化氯的杀菌效果受pH影响小,适用的pH值范围广,它在pH=3～9的范围内能有效地杀灭绝大多数的微生物,这一特点适合于循环冷却水系统碱性条件。二氧化氯标准状态下为黄绿色气体,有氯的刺激性气味。ClO2易溶于水,溶解度相当于氯气的5倍。ClO2以分子的形式溶解在水中,不易发生水解反应。

二氧化氯(ClO2)是一种强氧化剂,其强氧化性表现在:

在酸性条件下:

在中性或碱性条件下:

水中少量的 S2-、SO、SnO、AsO、NO2-、CN-均可被氧化除去,水中一些还原状态的金属离子 Fe2+、Mn2+也能被氧化。

2 我厂热电循环冷却水系统基本情况

2.1 基本工艺参数

保有水量,m3/h 1500

循环量,m32500

蒸发量,m3/h 30

温差,℃ 8～10

浓缩倍数: 2.0～4.0

2.2 基本情况

连云港碱厂热电循环水系统原采用非氧化性的异噻唑啉酮类杀菌剂和氧化性的二氯异氰尿酸钠交替冲击式投加作为杀生剂,以异噻唑啉酮类杀菌剂为主,采用交替冲击加药的方式来进行杀菌。每周各投加1次,二氯异氰尿酸钠为20～30 mg/L,异噻唑啉酮类杀菌剂的加药量为100 mg/L。由于装置的特殊性,杀菌效果不太理想,主要表现在冷却塔表面可见较多藻类,挂片上有时会有黏泥的存在,而且所需费用较高。

为改善循环水杀生效果,保证冷却水系统稳定运行,改用二氧化氯替代二氯异氰尿酸钠,并将二氧化氯的投加方式改为连续投加,控制循环水在余氯0.2～0.5 mg/L,并相应减少非氧化性的异噻唑啉酮类杀菌剂的投加量(降低为每月2次,每次100 mg/L)以减少费用。

3 二氧化氯实验室试验

3.1 投药量对异氧菌杀灭率的影响

测定不同投药量条件下循环水样的异氧菌杀灭率 ,如表 1。

表1 不同ClO2投加量的异氧菌杀灭率

3.2 p H对异氧菌杀灭率的影响

调节p H值,投加浓度为有效氯0.75 mg/L,作用时间30 min,测定不同p H值条件下异氧菌杀灭率,如表2。

表2 不同pH值条件下的异氧菌杀灭率

3.3 藻类的杀灭实验

测定投药前后叶绿素a的变化,不同ClO2投加浓度下,反应时间与藻类灭活率的关系,如表3:

表3 不同ClO2投量下,反应时间与藻类灭活率的关系

实验结果表明:二氧化氯的杀菌能力强,杀菌作用快,且受p H值影响较小,对藻类具有很好的杀灭作用。

4 实施方案及实践结果

4.1 实施方案

循环水系统采用连续投加稳定性二氧化氯溶液,每月再辅助投加2次异噻唑啉酮类杀菌剂,每次100 mg/L。

4.2 实践结果

4.2.1 二氧化氯的杀生效果

连云港碱厂热电循环水处理p H控制范围在8～9,非常适宜二氧化氯的杀生。

二氧化氯投加前,采样监测,水样余氯为0 mg/L,细菌总数为1.2×106个/mL。连续投加二氧化氯后,保证系统中水的余氯维持在0.2～0.4 mg/L,细菌总数一般维持在1000个/mL。二氧化氯投加一天后,藻类即变黄,第二天后藻类呈条状,部分由于水的冲刷而脱落,5天后藻类基本死亡。

4.2.2 系统腐蚀情况

二氧化氯投加后,在冷水池中投入挂片,1个月后取出检查。

挂片无点蚀,铜试片均匀腐蚀速率为0.002403 mm/a(标准为小于0.005 mm/a);

碳钢试片均匀腐蚀速率为0.0284 mm/a(标准为小于0.075 mm/a),符合《中石化工业水管理制度》要求。

4.2.3 其它情况

实验前后系统水质变化不大,其它阻垢缓蚀剂投加量维持不变,说明二氧化氯与所使用的阻垢缓蚀剂相容性较好。水处理外排水样中的 COD Mn(COD高锰酸钾法)维持在1.5～2 mg/L之间,满足环保要求。

5 结 语

使用二氧化氯对我厂热电循环冷却水进行杀菌灭藻处理,p H值在8～9范围内具有良好的杀菌效果,而且能有效、快速的杀灭热电循环水中的藻类。将二氧化氯与非氧化的异噻唑啉酮类杀生剂复合使用,杀生效果更显著,且不易使细菌产生抗药性,并有一定的除铁和清洗剥泥效果。

我厂热电循环冷却水杀菌灭藻处理改为以二氧化氯为主,非氧化的异噻唑啉酮类杀生剂为辅后,为热电改善循环水杀生效果、保证冷却水系统稳定运行提供了良好的环境,而且经济效益显著。

TQ 124.4;TK264.1

:B

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

2010-10-29

熊传家(1977—),大专,助工。1996年参加工作,现任热电车间工艺组组长。