二氧化氯的原料配比分析及投加量与C O D去除的关系

柯浪文，夏耿东，冯 珊，徐嘉琪，林婧舒

（广州市污水治理有限责任公司石井分公司，广东广州 510450）

1 二氧化氯原料配比的基本介绍

石井污水处理厂使用复合型二氧化氯发生器，通过计量泵分别把氯酸钠溶液和盐酸输送进发生器。氯酸钠溶液和盐酸在发生器内充分混合反应，生成二氧化氯、水、氯气和氯化钠，所有生成物通过水射器和动力水管投加至接触池，在接触池中与中水混合，对中水进行消毒。

这里的氯酸钠溶液由纯度达99.64%氯酸钠固体在化盐器中配制，经过配制后氯酸钠溶液浓度约为50%。盐酸为工业用盐酸，浓度约为31%。99.64%氯酸钠和31%盐酸为制取二氧化氯的原料。

原料的配比是指同一时间内送进发生器中,制造二氧化氯所需要的原料的比例。氯酸钠需配制成溶液，才能通过计量泵准确地送进发生器。输送盐酸和氯酸钠溶液的计量泵均为相同功率相同型号的计量泵，能保证单位时间内输送的量是相等的。调整计量泵的频率，可以达到调整两种原料配比的目的。

由于不同的发生器对原料配比的要求都不相同，也就是说，不同的原料配比对污水处理工艺存在不同的影响。本文通过几种不同的原料配比，观察实际生产线上CODCr去除率的变化，探讨二氧化氯原料配比对CODCr去除率的关系。

氯酸钠溶液与盐酸混合反应生成二氧化氯、氯气、水、氯化钠。

化学方程式为：

根据方程式计算，99.64%氯酸钠和31%盐酸理论反应配比为1∶2.2左右时，反应最充分。

2 分析项目及方法

围绕理论配比数据，结合我厂药剂一直以来的使用情况，在保证我厂出水消毒效果达标的前提下，从2012年8月至2013年1月，厂内通过采用二氧化氯的原料不同配比，分别取氯酸钠和盐酸1 ∶（2～2.5），1 ∶2.5,1 ∶（2.5～3），1 ∶3 及 1 ∶3 以上的五种比例进行研究，得出以下两部分的数据并进行分析。

（1）调整二氧化氯的原料配比，比较其转化率。

（2）探讨二氧化氯投加量的变化与CODCr的去除是否存在关系

3 结果与讨论

3.1 原料配比对转化率的影响

二氧化氯系统使用的计量泵只能对盐酸与氯酸钠流量进行粗略调整，盐酸与氯酸钠配比控制比较难把握。通过脉冲计量泵准确调节流量，表1为2012年8月～2013年1月平均每日污水处理量与反应量对比。

其中9月设备发生故障，设备发生短暂停运，故总体用量略微偏低。

表1 2012年8月～2013年1月平均每日处理量与反应量对比Tab.1 Average Daily Capacity From Angust 2012 to Jan.2013

3.2 试验阶段

8月份计划取氯酸钠和盐酸1∶（2～2.5），实际配比为2.42，因计量泵控制问题实际配比控制并不稳定，如图1所示。

图1 8月份配比与转化率曲线图Fig.1 Effect of Raw Material Ratios on Conversion Efficiency in August

如图1所示，配比波动幅度不大，转化率主要在25%～30%波动，而且比较集中于两个端点，幅度较大。

9月份计划配比为2.50，由于设备故障及水质原因，为满足出水达标，实际配比为3.00，因计量泵控制问题实际配比控制不稳定，如图2所示。

图2 9月份配比与转化率曲线图Fig.2 Effect of Raw Material Ratios on Conversion Efficiency in September

如图2所示，配比波动幅度较大，转化率变化幅度较大，数据较集中于25%～30%区域，较多位于25%上下，无论是配比及转化率都有较多数据异常。

10月份计划控制配比2.50，实际配比2.52，如图3所示。

图3 10月份配比与转化率曲线图Fig.3 Effect of Raw Material Ratios on Conversion Efficiency in October

如图3所示，配比波动幅度整体平均，个别数据异常，转化率变化幅度稍大，数据较集中于30%上下，转化率相对来说稳定，但仍有个别数据异常。

11月份计划配比为3，实际配比3.23，平均的转化率比10月份有所下降（剔除异常数据），如图4所示。

图4 11月份配比与转化率曲线图Fig.4 Effect of Raw Material Ratios on Conversion Efficiency in November

如图4所示，配比波动幅度变化大，有较多数据异常，转化率变化幅度稍大，数据集中于25%～30%，转化率整体稍低。

12 月、1 月计划配比均为 1∶（2.5～3.0），实际配比为2.66与2.73，并加装加热系统提高转化率。如图5、图6所示。

如图5、图6所示，配比波动幅度变化大，有较多数据异常，转化率变化幅度稍大，数据集中于25%～30%，转化率整体偏低。

图5 12月份配比与转化率曲线图Fig.5 Effect of Raw Material Ratios on Conversion Efficiency in December

图6 2013年1月份配比与转化率曲线图Fig.6 Effect of Raw Material Ratios on Conversion Efficiency in January

小结：经过6个月的试验数据采集，可得图7。

图7 不同配比值对转化率的影响Fig.7 Effect of Raw Material Ratios on Conversion Efficiency

氯酸钠和盐酸配比中，盐酸用量稍大于理论用量，在配比1∶2.5左右时，设备转化率最高，至少可比其他配比提高8.42%，由此推断在相同消毒效果情况下，原材料成本可节约8.42%，降耗效果明显。

3.3 二氧化氯投加量对CODCr的去除的影响

ClO2可以在常温常压下氧化污水中的有机污染物质，使大分子的有机污染物降解为小分子的有机污染物，溶解性的有机污染物被分解为二氧化碳和水。

（1）2012年8月二氧化氯原料（99.64%氯酸钠与31%盐酸）实际配比控制在1∶2～1∶2.5。

图8 8月ClO2投加量与CODCr去除率的关系图Fig.8 Effect of Chlorine Dioxide on CODCrRemoval in August

如图8所示，本月数据无明显趋向性，当ClO2投加量从53.048增加到173.806 kg时，COD去除率比较稳定，在8.23%～29.53%波动，数据分布比较杂乱，规律性较差。

（2）2012年9月二氧化氯原料（99.64%氯酸钠与31%盐酸）实际配比控制在1∶2～1∶2.5。

图9 9月ClO2投加量与CODCr去除率的关系图Fig.9 Effect of Chlorine Dioxide on CODCrRemoval in September

如图9所示，当ClO2投加量由54.311增加到130.725 kg时，COD去除率由8.33%增至53.59%，当ClO2投加量为141.461 kg时，COD去除率增加缓慢。

（3）2012年10月将二氧化氯原料（99.64%氯酸钠与31%盐酸）实际配比控制在1∶2.52左右。

图10 10月ClO2投加量与CODCr去除率的关系图Fig.10 Effect of Chlorine Dioxide on CODCrRemoval in October

如图10所示，当ClO2投加量由127.567增加到 354.283 kg时，COD去除率由 24.02%增至35.64%，当ClO2投加量为396.595 kg时，COD去除率增加缓慢。

（4）2012年11月将二氧化氯原料（99.64%氯酸钠与31%盐酸）实际配比控制在1∶3以上。

图11 11月ClO2投加量与COD去除率的关系图Fig.11 Effect of Chlorine Dioxide on COD Removal in November

如图11所示，当ClO2投加量由56.837增加到269.028 kg时，COD去除率由 13.64%增至35.87%，当ClO2投加量为297.446 kg时，COD去除率增加缓慢。

（5）2012年12月将二氧化氯原料（99.64%氯酸钠与31%盐酸）配比控制在1∶2.5～1∶3。

图12 12月ClO2投加量与COD去除率的关系图Fig.12 Effect of Chlorine Dioxide on COD Removal in December

图13 2013年1月ClO2投加量与COD去除率的关系图Fig.13 Effect of Chlorine Dioxide on COD Removal in January

如图12所示，当ClO2投加量由127.567增加到 195.778 kg时，COD去除率由14.89%增至71.86%，当ClO2投加量为283.553 kg时，COD去除率增加缓慢。

（6） 2013年1月将二氧化氯原料（99.64%氯酸钠与31%盐酸）配比控制在 1∶2.5～1∶3。

如图13所示，当ClO2投加量由70.73增加到184.404 kg时，COD去除率由 27.03%增至48.97%，当ClO2投加量为240.609 kg时，COD去除率增加缓慢。

小结：从6个月的数据分析可知，二氧化氯投加量的变化与COD的去除规律性较差，但都存在一个较高的投加去除范围。

4 结论

（1）原料配比控制在1∶2.5左右时，二氧化氯的转化率最佳，可达37.10%，原材料消耗方面节约比较明显。

（2）二氧化氯投加量的变化与COD的去除存在一定的关系，但规律性不强。去除率最高点涵盖范围较广，难于控制，但总体上随着ClO2投加量的增加，COD的去除率也随之增加。当增加到一定幅度时，COD去除率增加缓慢。