二氧化氯在常溫下是黃色的氣體,具有類(lèi)似氯氣那樣令人不愉快的刺激性氣味,沸點(diǎn)為11℃,比重為2.4。冷卻至—40℃以下,成為深紅色液體溫度低于—59℃時(shí),為橙黃色固體。其分子量為67.47,是自然界中幾乎*以單體游離基形式存在的少數(shù)化合物之一。二氧化氯易溶于水且不與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng),它在水中的溶解度是氯的5倍。二氧化氯氣體溶于水形成黃綠色溶液,作為溶解的氣體保留在溶液中,在陰涼處避光保存并嚴(yán)格密封非常穩(wěn)定,在光線(xiàn)照射下將發(fā)生化學(xué)分解。若貯藏在敞開(kāi)容器中的二氧化氯水溶液,其二氧化氯濃度很易下降。再有二氧化氯很容易爆炸。當(dāng)溫度升高,暴露在光線(xiàn)下或與某些有機(jī)物接觸摩擦?xí)r,都可能引起爆炸,而且液體二氧化氯比氣體更易爆炸。如果空氣中二氧化氯濃度或水中二氧化氯濃度時(shí)都將爆炸。所以工業(yè)上采用空氣或惰性氣體來(lái)沖淡二氧化氯氣體,使其濃度一。由于二氧化氯具有易揮發(fā)、易爆炸的特點(diǎn),故不宜貯存,應(yīng)以現(xiàn)場(chǎng)制取和使用為主。
二氧化氯對(duì)細(xì)菌、病毒及真菌孢子的殺滅能力均很強(qiáng)。二氧化氯對(duì)微生物的殺滅原理是:二氧化氯對(duì)細(xì)胞壁有較好的吸附性和透過(guò)性能,可有效地氧化細(xì)胞內(nèi)含疏基的酶;可與半*、*和游離脂肪酸反應(yīng),快速控制生物蛋白質(zhì)的合成,使膜的滲透性增高;并能改變病毒衣殼蛋白,導(dǎo)致病毒滅活。二氧化氯的消毒能力和氧化能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)氯氣,不會(huì)像氯氣那樣生成對(duì)人體有害的有機(jī)鹵化物和三鹵甲烷等致癌物質(zhì)。能有效的破壞酚、硫化物、氰化物等有害物質(zhì)。二氧化氯消毒劑具有無(wú)毒、無(wú)害等眾多優(yōu)點(diǎn)。ClO2氯原子為正4價(jià),還原成氯化物時(shí)將可得到5個(gè)電子,因此其氧化力相當(dāng)于氯的5倍,有效氯含量為263%。故二氧化氯是極為有效的飲水消毒劑。
化學(xué)法二氧化氯發(fā)生器
濰坊恒遠(yuǎn)環(huán)保水處理設(shè)備有限公司,系列化學(xué)法二氧化氯發(fā)生器采用氯酸鈉亞氯酸鈉兩種化學(xué)法反應(yīng)方法產(chǎn)生二氧化氯。
化學(xué)法二氧化氯發(fā)生器主要由由供料系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、吸收系統(tǒng)、反應(yīng)液自動(dòng)處理系統(tǒng)、安全系統(tǒng)組成,整體為高強(qiáng)度耐腐蝕材質(zhì)。盡管各個(gè)廠(chǎng)家在設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、反應(yīng)過(guò)程、投加方式、控制方式及設(shè)備的外形上都下了很大功夫,努力做到與眾不同,但按照發(fā)生器所采用的反應(yīng)原料、反應(yīng)原理和生成二氧化氯的純度不同來(lái)劃分,不外乎以下幾種類(lèi)型:
1. 氯酸鈉法和亞氯酸鈉法二氧化氯發(fā)生器;
2. 正壓式和負(fù)壓式二氧化氯發(fā)生器;
3. 復(fù)合型和高純型二氧化氯發(fā)生器。
1. 氯酸鈉法ClO2發(fā)生器和亞氯酸鈉法ClO2發(fā)生器
(1)氯酸鈉法ClO2發(fā)生器
國(guó)內(nèi)采用氯酸鈉為原料的二氧化氯發(fā)生器主要反應(yīng)工藝有R5法和R2法:
R2法: 2NaClO3+4HCl→2ClO2+Cl2+2NaCl+2H2O ①
R2法: 2NaClO3+2NaCl+2H2SO4→2ClO2+Cl2+2Na2SO4+2H2O ②
氯酸鈉法二氧化氯發(fā)生器是90年代初國(guó)內(nèi)一些單位開(kāi)發(fā)出的民用ClO2發(fā)生設(shè)備。這種發(fā)生器特點(diǎn)是原料價(jià)格低,反應(yīng)產(chǎn)物是ClO2與Cl2的混合氣體。其設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,售價(jià)電解法二氧化氯發(fā)生器,消毒每噸飲用水費(fèi)用在0.015~0.017元。這種發(fā)生器缺點(diǎn)是用酸較多,反應(yīng)產(chǎn)物比較復(fù)雜,生成的ClO2量占總有效產(chǎn)物(ClO2+ Cl2)量的60%左右。未轉(zhuǎn)化反應(yīng)的氯酸鈉,殘留在飲用水中可能對(duì)人體造成不良影響。
(2)亞氯酸鈉法ClO2發(fā)生器
這是一種采用亞氯酸鈉(NaClO2)為主要原料ClO2發(fā)生器,其主要反應(yīng)工藝有:
5NaClO2+4HCl→4ClO2↑+5NaCl+2H2O ③
2NaClO2+Cl2→2ClO2↑+2NaCl ④
2NaClO2+NaClO+2HCl→2ClO2↑+3NaCl+H2O ⑤
亞氯酸鈉法是國(guó)外飲用水消毒用二氧化氯發(fā)生器的主要工藝方法。國(guó)外多采用式⑤的工藝,亞氯酸鈉在活性氯和酸的作用下通過(guò)氧化還原反應(yīng)生成二氧化氯。而常用的是NaClO2+HCl工藝,該方法反應(yīng)工藝簡(jiǎn)單,耗酸量少,亞氯酸鈉轉(zhuǎn)化率高,ClO2純度可達(dá)90%以上。亞氯酸鈉法的主要缺點(diǎn)是原料成本較高,用該方法每噸飲用水消毒藥劑費(fèi)用至少5分錢(qián)以上,因此,我國(guó)水處理目前行業(yè)還不能*接受。但產(chǎn)物中ClO2的純度較高的優(yōu)點(diǎn),使得該法也有一定的應(yīng)用前景。
2. 正壓式和負(fù)壓式二氧化氯發(fā)生器
(1) 正壓式二氧化氯發(fā)生器
正壓式二氧化氯發(fā)生器由南京理工大學(xué)科研人員于1998年初在國(guó)內(nèi)*推出。稱(chēng)其為正壓式反應(yīng)器是因?yàn)樵摲N發(fā)生器采用計(jì)量泵正壓輸送原料、正壓反應(yīng)和正壓投加藥液。特點(diǎn)是可在正壓條件下反應(yīng)生成消毒劑,直接投加到帶壓的水體中。若與供水泵聯(lián)動(dòng),或與余氯在線(xiàn)檢測(cè)儀表聯(lián)用,可方便的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)比例投加消毒劑。開(kāi)發(fā)這種正壓式發(fā)生器初衷是為解決深井泵直供水泵后直接投加消毒劑問(wèn)題。從應(yīng)用效果看這種發(fā)生器不但能解決深井直供水消毒、高層水箱水塔水消毒,用于其它場(chǎng)合也比負(fù)壓式設(shè)備*。其具有的操作方便,計(jì)量準(zhǔn)確,便于控制等優(yōu)點(diǎn),尤其受到使用者的廣泛好評(píng)。
(2) 負(fù)壓式二氧化氯發(fā)生器
負(fù)壓式二氧化氯發(fā)生器是相對(duì)正壓式二氧化氯發(fā)生器而言的。負(fù)壓式發(fā)生器主要通過(guò)水射器形成真空,在反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓,故稱(chēng)為負(fù)壓式。由反應(yīng)器內(nèi)形成的負(fù)壓將原料吸入,反應(yīng)產(chǎn)生的ClO2經(jīng)水射器與水混合帶出。1998年之前,國(guó)內(nèi)的化學(xué)法二氧化氯發(fā)生器多為負(fù)壓式發(fā)生器。它具有負(fù)壓進(jìn)料、負(fù)壓曝氣反應(yīng)、負(fù)壓吸收、負(fù)壓投加等環(huán)節(jié),全程負(fù)壓運(yùn)行,有較高的安全性和可靠性。負(fù)壓式反應(yīng)工藝的采用,主要是基礎(chǔ)安全上的考慮。由于ClO2是極不穩(wěn)定的氣體物質(zhì),若與空氣混合很容易產(chǎn)生爆炸。反應(yīng)器的全程負(fù)壓反應(yīng)工藝較好地解決了ClO2泄露的問(wèn)題。
3.復(fù)合型和高純型二氧化氯發(fā)生器
(1)復(fù)合型二氧化氯發(fā)生器
所謂復(fù)合型二氧化氯發(fā)生器是指反應(yīng)產(chǎn)物中有ClO2和Cl2混合物的二氧化氯發(fā)生設(shè)備。復(fù)合型二氧化氯發(fā)生器多采用氯酸鈉、鹽酸或氯酸鈉、氯化鈉、硫酸為原料,反應(yīng)生成ClO2和Cl2混合物,理論上,反應(yīng)產(chǎn)物中ClO2占66%,Cl2占34%。由于產(chǎn)物有效成分中Cl2含量較多,“復(fù)合式”由此得名,反應(yīng)式見(jiàn)式①②。由于是以氯酸鈉為主原料,故ClO2的制備成本相對(duì)較低廉,每克ClO2成本在0.01元左右。若以有效氯計(jì)每克有效氯成本僅為0.003元。
(2)高純二氧化氯發(fā)生器
“高純”二氧化氯發(fā)生器是相對(duì)于“復(fù)合”法而言的。一般之發(fā)生產(chǎn)物的有效成分中,ClO2占ClO2+Cl2總質(zhì)量的90%以上,反應(yīng)所采用的工藝主要是亞氯酸鈉法。反應(yīng)式有:
5NaClO2+4HCl→4ClO2↑+5NaCl+2H2O ⑥
2NaClO2+Cl2→2ClO2↑+2NaCl ⑦
2NaClO2+NaClO+2HCl→2ClO2+3NaCl+H2O ⑧
近年來(lái)又出現(xiàn)甲醛還原氯酸鈉法的發(fā)生器
12NaClO3+3CH3OH+8H2SO4→12ClO2+3HCOOH+4Na3H(SO4)2+9H2O ⑨
副反應(yīng):
6NaClO3+CH3OH+45H2SO4→6ClO2+CO2+5 Na3H(SO4)2+2H2O ⑩
亞氯酸鈉法zui早是國(guó)外商用ClO2發(fā)生器常用反應(yīng)工藝,目前國(guó)內(nèi)主流“高純”二氧化氯發(fā)生器多采用此法。
二氧化氯發(fā)生器的常用術(shù)語(yǔ)
由于ClO2是一種不穩(wěn)定化合物,不含H0C和H0Cl-形式的有效氯,然而其濃度常以有效氯以及余氯來(lái)表示。
有效氯:有效氯是衡量含氯消毒劑氧化能力的標(biāo)志,是指與氯消毒劑氧化能力相當(dāng)?shù)穆攘浚ǚ侵赶緞┧攘浚?,其含量用毫克/升或%濃度表示?/span>
余氯是指氯投入水中后,除了與水中細(xì)菌、微生物、有機(jī)物、無(wú)機(jī)物等作用消耗一部分氯量外,還剩下了一部分氯量,這部分氯量就叫做余氯。其含量用毫克/升表示。
各種水處理二氧化氯發(fā)生器設(shè)備的選型計(jì)算方法
1. 生活飲用水
例1:某水廠(chǎng)原水取自水庫(kù),設(shè)計(jì)供水規(guī)模 2萬(wàn)噸/天,請(qǐng)選擇消毒設(shè)備型號(hào)。
① 確定投加量:地表水處理,取1.5g/ m3。
② 計(jì)算供水量 平均供水量:20000 m3/d÷24h=834 m3/h
高峰期水量:834 m3/h×1.5=1251 m3/h
③ 需氯量:1251 m3/h×1.5g/ m3=1877g/h
④ 設(shè)備選型:應(yīng)選2000 g/h型。
例2: 某自來(lái)水廠(chǎng),深井水,設(shè)計(jì)供水規(guī)模5萬(wàn)噸/天。原水中無(wú)鐵錳超標(biāo)的現(xiàn)象。
① 確定投加量:深井水處理,取1g/ m3。
② 計(jì)算供水量 平均:50000 m3/d÷24h=2083 m3/h
高峰期:2083 m3/d×1.5=3125g/h
③ 需氯量:3125 m3/h×1g/ m3=3125g/h
④ 設(shè)備選型:應(yīng)選3000-4000 g/h型。
2. 醫(yī)院污水
選型要點(diǎn):
⑴ 若為重力式一級(jí)流程:考慮小時(shí)zui大污水量。
⑵ 若為泵提升的工藝:按污水泵的流量來(lái)計(jì)算。
⑶ 若為二級(jí)處理工藝:無(wú)小時(shí)zui大污水量數(shù)據(jù)時(shí),可按平均流量計(jì)算。
⑷ 傳染病院、結(jié)核病院:適當(dāng)增加加氯量。
例1:某綜合性醫(yī)院,設(shè)計(jì)床位300張,采用重力式一級(jí)處理工藝。
① 確定投加量:一級(jí)處理,取40g/m3。
② 計(jì)算污水量 污水量:300床×1 m3/d.床=300 m3/d
平均流量:300 m3/d÷24h=12.5 m3/h
zui大流量:300 m3/d÷10h=30 m3/h
③ 需氯量:30 m3/h×40g/ m3=1200g/h
④ 設(shè)備選型:應(yīng)選2000 g/h型。
例2:某結(jié)核病醫(yī)院,設(shè)計(jì)床位800張,污水24h排放,采用二級(jí)生化處理工藝。
① 確定投加量:二級(jí)處理,取20g/ m3。
② 計(jì)算污水量 污水量:800床×1 m3/d.床=800 m3/d
平均流量:800 m3/d÷24h=33.3 m3/h
③ 需氯量:33.3 m3/h×20g/ m3=666.7g/h
④ 設(shè)備選型:應(yīng)選800/1000 g/h型。
3. 游泳池水
例:某游泳池水容積為800 m3,設(shè)計(jì)循環(huán)周期8小時(shí)。
① 泳池水投加量2-5g/ m3,取4g/ m3。
② 循環(huán)水量:800 m3×(1.1-1.2)÷8h=110 m3/h
③ 需氯量:110 m3/h×4g/ m3=440g/h
④ 設(shè)備選型:應(yīng)選500 g/h型。
4. 生活污水
例1:某污水處理廠(chǎng),采用AB工藝處理城市污水,處理量為(8~12)×104 m3/d,同時(shí)配套建設(shè)3000m3/d回用水裝置,現(xiàn)對(duì)中水回用消毒設(shè)備選型。
① 確定投加量:排放水:2-5mg/L,取5g/m3。
② 計(jì)算污水量 污水量:3000m3/d
平均流量:3000 m3/d÷24h=125 m3/h
zui大流量:3000 m3/d÷10h=300 m3/h
③ 需氯量:300m3/h×5g/ m3=1500g/h
④ 設(shè)備選型:應(yīng)選2000 g/h型。
5. 循環(huán)水
例1:某化肥廠(chǎng)8萬(wàn)噸合成氨、13萬(wàn)噸尿素工程與之相配套的循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)水流量為5500m3/h,換熱器材質(zhì)為碳鋼和不銹鋼,補(bǔ)水水質(zhì)為結(jié)垢型,設(shè)計(jì)處理藥劑為堿性有機(jī)磷系配方,主要?dú)⒕鷦槎趸取?/span>
選型要點(diǎn):
發(fā)生器的規(guī)格選用要按保有水量每噸投加二氧化氯0.5克~1克,投藥開(kāi)機(jī)時(shí)間2小時(shí),即保有水量(噸)×(0.5~1)(克/噸)÷2(小時(shí))= 耗氯量(克/小時(shí)),該選用設(shè)備作沖擊性投藥時(shí)可延長(zhǎng)開(kāi)機(jī)操作時(shí)間,以滿(mǎn)足沖擊性投藥需要。
① 確定投加量:每周采用二氧化氯沖擊性殺菌兩次,取1g/m3。
② 計(jì)算循環(huán)水量 循環(huán)水量:5500 m3/d
平均流量:5500 m3/d÷2h=2750 m3/h
③ 需氯量:2750m3/h×1g/ m3=2750g/h
④ 設(shè)備選型:應(yīng)選3000 g/h型。
二氧化氯發(fā)生器設(shè)備保養(yǎng)方法及故障處理
二氧化氯發(fā)生器安裝調(diào)試完成后,必須按時(shí)測(cè)定出水余氯含量及亞氯酸鹽含量是否符合標(biāo)準(zhǔn),以保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。建設(shè)部新出臺(tái)了新的《城鎮(zhèn)供水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定ClO2消毒標(biāo)準(zhǔn):與水接觸30分鐘后出廠(chǎng)水二氧化氯余量≥0.1(mg/L),管網(wǎng)末稍水≥0.02(mg/L)。
發(fā)生器在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中,雖然負(fù)荷變化不大,但卻是*連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的。隨著使用時(shí)間的增加,設(shè)備內(nèi)部和外部的工作條件將不斷惡化,其結(jié)果必然使磨損加劇,性能變差,消耗增多。如再繼續(xù)使用,不僅影響工作效率,還會(huì)發(fā)生更嚴(yán)重的設(shè)備或人身事故。為此,必須加強(qiáng)設(shè)備的技術(shù)保養(yǎng)工作,使設(shè)備維持良好的狀態(tài)。
(1)經(jīng)常保持完好狀態(tài),以便隨時(shí)可以起動(dòng)運(yùn)行;
(2)在合理運(yùn)用的條件下,嚴(yán)格按技術(shù)操作規(guī)程進(jìn)行操作,出現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)維修,這樣就不致因中途損壞機(jī)件而停產(chǎn);
(3)操作人員必須經(jīng)過(guò)培訓(xùn),按章操作;
(4)設(shè)備各附屬裝置及零、部件的技術(shù)狀態(tài)保持均衡,以達(dá)到zui高的大修間隔期;
故障的處理及時(shí)性與可靠性
二氧化氯消毒劑發(fā)生器在現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試合格后,較易發(fā)生故障的點(diǎn)是:
(1)計(jì)量泵由于在運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生振動(dòng)而不精準(zhǔn);
(2)計(jì)量泵由于原料水溶液中有雜質(zhì),造成計(jì)量泵出入口2組4個(gè)單向閥阻塞或背壓閥 阻塞,從而使二種原料進(jìn)料不均勻,反應(yīng)不充分,二氧化氯收率低,消毒成本高;
(3)由于加藥管線(xiàn)匹配不合理或滲漏,造成反應(yīng)器內(nèi)頭不曝氣;
(4)由于動(dòng)力水源壓力不足,造成安全閥跳動(dòng)頻繁;
(5)由于動(dòng)力水中有雜質(zhì),造成水射器阻塞,反應(yīng)器內(nèi)曝氣不充分,二氧化氯不能及時(shí)抽出,安全閥頻繁跳動(dòng);
(6)供電系統(tǒng)電壓波動(dòng)范圍較寬,造成計(jì)量泵被燒毀;
(7)計(jì)量泵再起動(dòng)時(shí),沒(méi)有排出泵體內(nèi)空氣,造成泵頭氣蝕或損壞隔膜,使泵頭損壞;
(8)在市場(chǎng)上采購(gòu)的鹽酸酸度不足,工業(yè)用合成鹽酸出廠(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)是≥31%,有的地方酸度<24%,更嚴(yán)重的是把用過(guò)的廢酸當(dāng)做工業(yè)用合成鹽酸使用,這樣的事情出現(xiàn)多起,造成設(shè)備報(bào)廢。后來(lái)我們給每個(gè)用戶(hù)配一支鹽酸密度計(jì),減少了類(lèi)似事故發(fā)生;
(9)氯酸鈉在加水溶解時(shí)不按1:2比例調(diào)配,有的甚至水的流量表也讀不清,以致原料在反應(yīng)器中不能充分反應(yīng),收率下降,加藥成本升高;
(10)由于電子器材質(zhì)量低下,造成反應(yīng)器液位、水套加熱器液位、以及原料儲(chǔ)罐液位下限不報(bào)警等故障。
發(fā)生器所需原料理化性質(zhì)及儲(chǔ)存運(yùn)輸注意事項(xiàng)