二氧化氯在工业循环水中杀菌效果的生产性实验研究

张蕾

(黑龙江中医药大学，黑龙江 哈尔滨 150040)

工业发展的命脉就是工业用水，水的质量将直接影响到生产设备是否能够正常运行。在工业循环用水中细菌、真菌、藻类等微生物，利用水中溶解的营养源不断繁衍，并混杂着无机物和尘土等，形成黏泥。轻微时可能导致管道堵塞，加强水流的阻力，造成换热效率过低，能源的浪费，严重时会引起孔蚀，使设备穿孔甚至报废［1－3］。

二氧化氯是一种有效的氧化性杀菌剂，具有强氧化性和较高的氧化还原电势，并具有使用浓度低、杀菌效果好、药性持续时间长等特点。二氧化氯不但灭菌性能很强，还可以分解细菌的尸体，杀死芽孢和孢子，使黏泥生长得到控制［4］。近几年，我国在合成氨厂等工业循环冷却水系统中，对二氧化氯的应用进行了大量试验研究，已在多家大、中型石油化工、煤化工厂的多个循环水系统中推广应用［5－7］。

1 工业循环水中优氯净和二氧化氯杀菌机理的对比

1.1 优氯净的杀菌机理

优氯净遇水发生化学反应，分解产生氯气、二氧化碳、氯化钠及氮氧化合物等。其中氯气和水产生如下反应

其中HClO与ClO－在水中的比例取决于水的pH值。HClO和ClO－都有氧化能力，主要起杀菌作用的是HClO。次氯酸的分子量很小，而且是中性分子，可以扩散到带负电荷的细菌表面，通过细胞壁渗入到细菌体内与构成蛋白质的氨基酸生成氯化氨基酸，使有机的蛋白质发生变性，从而失去原蛋白质的特性，起到对水体消毒杀菌的作用［4］。

1.2 二氧化氯的杀菌机理

二氧化氯的化学性质很活泼，易溶于水，在20℃以下的溶解度为2.9 g/L，是氯气溶解度的5倍。二氧化氯的氧化能力是氯气的2.5倍。在水中几乎全部以HClO中性分子的形式存在，这种中性分子很容易穿透微生物的细胞膜，和蛋白质里的氨基酸产生化学反应，使氨基酸断接，阻止微生物的合成代谢，杀灭细菌［5］。

2 优氯净和二氧化氯对异养菌的杀灭效果的比较

哈尔滨某煤气厂采用二氧化氯发生器现场发生制备二氧化氯水溶液，在循环水给水管路中冲击式投加。其纯度为96.8%，发生原理为

5NaClO2+4HCl=5NaCl+4ClO2+2H2O

该厂每日两次投加二氧化氯，每次在6 h内连续投加，每次分别消耗亚氯酸钠32 kg(1#系统)、13 kg(2#系统)。辅助投加生物黏泥剥离剂ZY－609(主要成分为戊二醛)，夏季每月投加2次，冬季每月投加1次，投加量视生物黏泥严重程度而定，以保证水质达到要求。

2.1 投加优氯净对异养菌的杀灭效果

在实际生产运行中考察未投加二氧化氯，只投加优氯净及1227缓蚀阻垢剂时，循环冷却水中异养菌的总菌数，其结果如表1所示。

表1 各指标及异养菌总菌数

由表1可得出如下结论:3.19～4.13循环水中只投加优氯净杀菌，结果异养菌大量繁殖，有大量生物粘泥产生，异养菌数超标。并且在此期间低pH值运行(6.59～7.19)，碱度低，细菌繁殖量更大。

2.2 投加二氧化氯对异养菌的杀灭效果

考察二氧化氯投加浓度为1.0 mg/L，8～9天进行一次冲击性投加，异养菌总数变化，试验结果如表2所示。由表2可得出如下结论:4.15～5.14在循环水中投加二氧化氯，很好地控制了菌类的繁殖和生物黏泥的形成，异养菌总数不超标。从分析化验结果可以看出，磷、锌、pH值等重要项目均控制在理想状态。可见，在生产实践中使用二氧化氯可以达到很好的杀菌效果。

表2 各指标及异养菌总菌数

3 二氧化氯的实际应用效果

为从整体上考察二氧化氯的杀灭效果，我们对哈尔滨某煤气厂循环冷却水两年度的异养菌和硫化菌年度变化情况进行讨论。

3.1 二氧化氯对异养菌的杀菌效果

(1)某年异养菌变化情况

现将某年哈尔滨某煤气厂循环冷却水现场监测数据取月平均值，绘制异养菌变化曲线，结果如图1所示。

从图1可以看出，某年异养菌变化均符合标准，可以说使用二氧化氯发生器在循环水中投加二氧化氯使循环水中异养菌得到了较好控制。但进入春夏季以后，1#、2#系统中异养菌量均大幅升高，原因如下:进入春夏季风沙大，柳絮、杨花飞入系统;3～4月更是出现沙尘暴，造成敞开式系统内浊度增高。4月系统发生漏氨事故，导致pH升高，生物黏泥繁殖严重。1#系统排污能力差，使浊度居高不下。

(2)次年异养菌变化情况

现将次年哈尔滨某煤气厂循环冷却水现场监测数据取月平均值，绘制异养菌变化曲线，结果如图2所示。

图1 某年异养菌变化规律

图2 次年异养菌变化规律

从图2可以看出，次年2#系统的异养菌得到了非常好的控制，全年异养菌总数在1×104cfu/mL以下;1#系统异养菌总数较某年同时期却有所恶化，夏季峰值更达到1×105cfu/mL以上。原因是:4月份1#系统二氧化氯发生器发生故障，改为每半月投加一次杀菌灭藻剂。5月份1#系统取水管道酚泄漏，引发水质恶变，浊度严重升高，生物黏泥严重超标。1#系统排污能力差，使浊度居高不下。

(3)各项水质指标对异养菌杀灭率的影响

为研究各项水质指标对异养菌杀灭率的影响，现列举次年8月现场监测数据，如表3所示。

通过表3可以发现，随着二氧化氯浓度的增高，异养菌总数逐渐减少。对于2#循环水系统，异养菌总数降至103cfu/mL以下时，二氧化氯在水体中的浓度必须达到7.0 mg/L以上。同时我们发现，浊度和总磷值的升高不利于控制水体中异养菌的繁殖。因此，在生产运行中，应该注意控制循环水的浊度和总磷值。

3.2 二氧化氯对硫化菌的杀菌效果

为了研究了二氧化氯对硫化菌的杀灭效果，现将某年和次年哈尔滨某煤气厂循环冷却水硫化菌变化曲线绘制如图3所示(受条件限制，只对1#循环冷却水系统给水中硫化菌进行测定)。

图3 某年和次年硫化菌变化规律

从图3我们可以看出，次年全年硫化菌总数都严格控制在标准以内;某年5～7月硫化菌总数超标。这主要因为某年春夏季循环水水质较差，粘泥较多，水中浊度很高，产生了较多的沉积物，给硫化菌提供了良好的生长环境。

表3 各指标及二氧化氯浓度

4 结论

通过二氧化氯杀菌效果的生产性实验研究中，可以发现在循环水中投加二氧化氯对异氧菌的杀灭效果明显优于优氯净。两年内异氧菌变化基本符合标准，硫化菌除少数月份超标之外，其它月份均符合标准。二氧化氯来代替优氯净的使用是较为有效的。进一步的改进会更好有效的增强二氧化氯在工业循环用水系统中达到杀菌灭藻的效果。

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