化工论文:化学法二氧化氯发生器的应用及维护管理

　　化学法二氧化氯发生器的应用及维护管理
　　蒋才芳
　　广西绿城水务股份有限公司广西南宁530031
　　摘要：本文从对二氧化氯性质、化学法二氧化氯制取、发生器原理及应用出发，着重阐述二氧化氯发生器的维护管理，解决生产中突出的实际问题。
　　关键词：性质化学法二氧化氯发生器维护管理
　　饮用水消毒剂作为水质控制的一个重要环节，其效果令人关注，寻找一种广谱杀菌能力、消毒性能持久、副产物特别是有毒副产物较少、使用安全、方便的消毒剂是大家的共同关心的目标。随着我国经济的高速发展，人民生活水平的提高，一方面，人们对水质的要求越来越高，另一方面，发展经济的同时，造成的环境污染问题也日趋严重。而我国目前绝大多数水厂还是沿用传统的混合、絮凝、沉淀、过滤、氯消毒水处理工艺，氯消毒对去除水中的有机物效果不理想，还会生成20多种副产物，包括三卤甲烷THMs等致癌物质。有一些净水厂为此增加了深度处理构筑物（活性炭吸附技术）或预处理构筑物（生物预处理）等，但大都有投资高，占地大的缺点。随着欧美国家在水厂和其他行业广泛使用二氧化氯和国内对其在消毒方面的认识和研究的加深，二氧化氯正逐步成为氯消毒的替代物。二氧化氯作为新型消毒剂，具有多方面的优势：杀菌能力强、消毒性久、副产物少、不生成三卤甲烷等致癌物，还可去除水中色度、臭味、藻类、铁、锰等，世界卫生组织已将其列为AI级、广谱、安全消毒剂，二氧化氯已成为国际上公认的氯系列消毒剂最理想的更新换代产品。它的应用领域也越来越广阔，包括工业、农业、食品加工业、冷却水处理、印染污水处理、医疗卫生、环保等各领域。但是，二氧化氯领域行业的标准化及二氧化氯更科学合理的制备、使用和贮运安全性等问题已日显重要，这方面还有大量的工作要做。
　　1二氧化氯的主要物理化学性质
　　1.1二氧化氯在常温下是黄绿色至橘黄色气体，具有与氯气相似的刺激性气味；比空气重，其氧化能力为氯的2.6倍，具有较强的灭菌能力。二氧化氯易溶于水，其溶解度是氯气的5倍，它在水中是纯粹的溶解状态，不易发生水解反应，所以它的消毒作用受水的pH值影响极小，二氧化氯易挥发，其液态和气态极不稳定，温度升高、曝光或与有机质接触均会发生爆炸。由于二氧化氯对压力、温度和光线敏感，不能压缩进行液化储存和运输，一般都是现场制取和使用。
　　2二氧化氯的消毒机理
　　2.1二氧化氯与无机物的反应：二氧化氯可将水中溶解的还原态铁、锰氧化，对去除铁、锰很有效。反应式如下：
　　2ClO2+5Mn2++6H2O→5MnO2+2Cl-+12H+（1）
　　ClO2+5Fe(HCO3)2+3H2O→5Fe(OH)3+10CO2+Cl-+H+（2）
　　2.2二氧化氯与有机物的反应：二氧化氯与有机物的反应较复杂，主要发生氧化反应，其产物主要有酸、醇、环氧化物等。二氧化氯与酚反应不会生成有异味的氯酚。二氧化氯与腐植酸反应，不会生成三卤甲烷THMs等有机卤代物。
　　2.3据有关专家研究，二氧化氯对细菌的细胞壁有较强的吸附和穿透能力，从而有效破坏细菌内含巯基的酶，可快速控制微生物蛋白质的合成，故二氧化氯对细菌、病毒等有很强的灭活能力。二氧化氯不与氨反应，故氨氮含量高的水采用二氧化氯消毒仍可保持其全部杀菌能力。这些细菌除一般细菌外，还有包括大肠杆菌、异细菌、铁细菌、硫酸盐还原菌、脊髓灰质炎菌病毒、肝炎病毒、兰伯氏贾第虫胞囊、尖刺贾第虫胞囊等。
　　3化学法二氧化氯制取方法及应用
　　目前常用化学方法制取ClO2主要有下面几种：
　　（１）盐酸与亚氯酸钠反应
　　５NaClO2＋４ＨCl＝５ＮaCl＋４ClO2＋２Ｈ2O
　　（２）盐酸与氯酸钠反应
　　２ＮaClO3＋４ＨCl＝２ＮaCl＋２ClO2＋Cl2＋２Ｈ2O
　　（３）液气混合反应
　　２ＮaClO2＋Cl2＝２ＮaCl＋２ClO2
　　由于亚氯酸钠价格昂贵，方法（ｌ）、（３）的成本与运行费用较高，难以在饮用水中推广使用。目前国内许多厂家研制出使用Ｎａｃｌｏ３和Ｈ２ｓｏ４或Ｈｃｌ反应制取二氧化氯的发生器，该设备生产规模较小，设备简单，便于操作和实现自动化。原料价廉易得，适用于给水处理中生产应用，许多中小型水厂都使用此设备生产二氧化氯。该种发生器产生的混合气体中二氧化氯占７０％，其余３０％为氯气。用户再根据需要将气体纯化：
　　２ＮaClO2＋Cl2＝２ＮaCl＋２ClO2
　　使用纯化器后二氧化氯的含量可达９５％。
　　4二氧化氯发生器各系统的运行与维护管理
　　广西绿城水务股份有限公司某水厂从2005年开始使用江苏某品牌的化学法二氧化氯发生器，主要由原料投加系统、反应系统、控制系统、成品投加系统等几部分组成，其主要设备有：原料搅拌及贮存箱、反应器、投加计量泵、恒温控制器、多功能保护器、水射器等，整套系统结构简单，操作简便，采用负压暴气工作，反应效率高，安全性能高，具有断水、断电、过温等安全保护功能。在近几年的生产实践中，使用化学法二氧化氯发生器生产二氧化氯，遇到了棘手的问题：（一）产气量不足；（二）加氯间消毒剂味道大；（三）加氯间、贮酸间设备设施腐蚀严重；（四）单向控制阀失灵；（五）投加计量泵故障或计量不准确。
　　为此，我们通过对存在的问题逐一改进和完善后，达到了预期的效果，成效非常明显。具体做法如下：
　　4.1针对产气量不足的情况
　　在生产中常遇到的问题原水水质没有发生大的异常变化，但按正常量投加二氧化氯，余氯就是上不来。主要原因可能是原料供应不足、暴气不够造成。对此，我们在原料供应不足上采取改进措施是定期用量杯对氯酸钠和盐酸的投加计量泵投加的原料量进行测算，是否达到规定的投加比例量；在暴气不够上，重新改接原水射器压力管到出厂水的压力管上，让压力管上的水压大于0.3MPa，同时在压力管上安装一过滤网，过滤管道中的杂物，并每周定期清洗。通过这些措施，成功解决了产气量不足的问题。
　　4.2针对加氯间消毒剂味道大，设备设施腐蚀严重
　　加氯间消毒剂味道大，主要气体有酸雾、二氯化氯、氯气等挥发物，最主要的是二氧化氯发生器出现故障时的漏氯，产生的原因主要有水射器堵塞、暴气室出口堵塞、水压偏低、管道漏气等，对加氯间的设备设施腐蚀严重，尤其是控制系统的电子配件。如何降低或解决腐蚀问题，我们设计了一套简易漏氯吸收装置，具体做法是：将加氯间五台二氧化氯发生器的溢流管相互并联并通过一条总管连接到一个小型收集箱，在收集箱内的上部安装一个漏氯报警探头，在每条溢流管的最低处设置一个存水湾，平时注满水。当发生漏氯事故时，由于大气压作用，泄漏的气体在收集箱内被迅速反抽入其他输氯管道中，使整个工作间无氯气弥漫，保护了作业环境，同时在漏氯发生时，值班人员能在最短时间内得到漏氯报警信号，及时进行处理。
　　4.3贮酸间、加氯间设备设施腐蚀严重
　　盐酸具有较强的挥化性能，每次卸酸和盐酸罐内盐酸波动时，会形成大量酸雾，对周边环境、设施影响很大，附近居民经常投诉。我们做了一项小技改，基本解决了酸雾的影响，具体做法是：利用水射器的抽吸作用，从盐酸罐顶最高处引出一条DN20管道，与高压水管的水射器连接，水射器两端各安装一组球阀，调节水射器的真空度，酸雾多时，阀门根据酸雾多少来调节开启度。当卸酸和盐酸罐内盐酸波动产生酸雾时，利用水射器的抽取作用，迅速将酸雾吸收，与高压水综合，有效地保护了设备。
　　4.4单向控制阀失灵，复位不到位
　　单向控制阀一失灵，反应罐内就不能形成负压，高压水通过水射器就反向进入反应罐，二氯化氯发生器就没办法正常生产，反应罐内压力迅速增加，压力由负压变成正压，这时反应罐的混合溶液就通过溢流管向外排放，既影响生产，又造成环境污染。单向控制阀失灵的主要原因是复位不到指定位置，造成系统漏气。我们根据单向阀的几何形状，进行了改进：一是用PVC棒代替原因的PVC管，增加单向阀的重量；二是将单向阀的底部密封部分由圆柱状改为圆椎体，增加与管道结合的严密性，防止单向阀打偏。经过改进，有效地解决了复位不到位的问题，降低了事故发生的概率。
　　4.5投加计量泵故障或计量不准确
　　计量泵故障或计量泵计量不准确，影响二氧化氯正常的生产，我们除了加强巡检，加强计量泵出液量监测外，还在原加氯系统投加点处增设了一个投加取样点，通过在线仪实行实时监控，第一时间掌握投加、计量不准确的问题。
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