山西臨汾化學(xué)法二氧化氯發(fā)生器工程案例

濰坊山水環(huán)保機(jī)械設(shè)備有限公司生產(chǎn)商摘　要：本文從對(duì)二氧化氯性質(zhì)、化學(xué)法二氧化氯制取、發(fā)生器原理及應(yīng)用出發(fā)，著重闡述二氧化氯發(fā)生器的維護(hù)管理，解決生產(chǎn)中突出的實(shí)際問(wèn)題。

飲用水消毒劑作為水質(zhì)控制的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其效果令人關(guān)注，尋找一種廣譜殺菌能力、消毒性能持久、副產(chǎn)物特別是有毒副產(chǎn)物較少、使用安全、方便的消毒劑是大家的共同關(guān)心的目標(biāo)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人民生活水平的提高，一方面，人們對(duì)水質(zhì)的要求越來(lái)越高，另一方面，發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，造成的環(huán)境污染問(wèn)題也日趨嚴(yán)重。而我國(guó)目前絕大多數(shù)水廠還是沿用傳統(tǒng)的混合、絮凝、沉淀、過(guò)濾、氯消毒水處理工藝，氯消毒對(duì)去除水中的有機(jī)物效果不理想，還會(huì)生成20 多種副產(chǎn)物，包括三鹵甲烷T(mén)HMs 等致癌物質(zhì)。有一些凈水廠為此增加了深度處理構(gòu)筑物（活性炭吸附技術(shù)）或預(yù)處理構(gòu)筑物（生物預(yù)處理）等，但大都有投資高，占地大的缺點(diǎn)。

隨著歐美在水廠和其他行業(yè)廣泛使用二氧化氯和國(guó)內(nèi)對(duì)其在消毒方面的認(rèn)識(shí)和研究的加深，二氧化氯正逐步成為氯消毒的替代物。二氧化氯作為新型消毒劑，具有多方面的優(yōu)勢(shì)：殺菌能力強(qiáng)、消毒性久、副產(chǎn)物少、不生成三鹵甲烷等致癌物，還可去除水中色度、臭味、藻類、鐵、錳等，世界衛(wèi)生組織已將其列為AI 級(jí)、廣譜、安全消毒劑，二氧化氯已成為上*的氯系列消毒劑較理想的更新?lián)Q代產(chǎn)品。它的應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣闊，包括工業(yè)、農(nóng)業(yè)、食品加工業(yè)、冷卻水處理、印染污水處理、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)保等各領(lǐng)域。但是，二氧化氯領(lǐng)域行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化及二氧化氯更科學(xué)合理的制備、使用和貯運(yùn)安全性等問(wèn)題已日顯重要，這方面還有大量的工作要做。

二氧化氯的主要物理化學(xué)性質(zhì)

二氧化氯在常溫下是黃綠色至橘黃色氣體，具有與CL2相似的刺激性氣味；比空氣重，其氧化能力為氯的2.6 倍，具有較強(qiáng)的滅菌能力。二氧化氯易溶于水，其溶解度是CL2的5 倍，它在水中是純粹的溶解狀態(tài)，不易發(fā)生水解反應(yīng)，所以它的消毒作用受水的pH值影響極小，二氧化氯易揮發(fā)，其液態(tài)和氣態(tài)極不穩(wěn)定，溫度升高、曝光或與有機(jī)質(zhì)接觸均會(huì)發(fā)生爆炸。由于二氧化氯對(duì)壓力、溫度和光線敏感，不能壓縮進(jìn)行液化儲(chǔ)存和運(yùn)輸，一般都是現(xiàn)場(chǎng)制取和使用。

二氧化氯的消毒機(jī)理

二氧化氯與無(wú)機(jī)物的反應(yīng)：二氧化氯可將水中溶解的還原態(tài)鐵、錳氧化，對(duì)去除鐵、錳很有效。反應(yīng)式如下：

2ClO2+5Mn2++6H2O → 5MnO2+2Cl-+12H+（1）

ClO2+5Fe(HCO3)2+3H2O → 5Fe(OH)3+10CO2+Cl-+H+（2）

二氧化氯與有機(jī)物的反應(yīng)：二氧化氯與有機(jī)物的反應(yīng)較復(fù)雜，主要發(fā)生氧化反應(yīng)，其產(chǎn)物主要有酸、醇、環(huán)氧化物等。二氧化氯與酚反應(yīng)不會(huì)生成有異味的氯酚。二氧化氯與腐植酸反應(yīng)，不會(huì)生成三鹵甲烷T(mén)HMs 等有機(jī)鹵代物。

據(jù)有關(guān)專家研究，二氧化氯對(duì)細(xì)菌的細(xì)胞壁有較強(qiáng)的吸附和穿透能力，從而有效破壞細(xì)菌內(nèi)含巰基的酶，可快速控制微生物蛋白質(zhì)的合成，故二氧化氯對(duì)細(xì)菌、病毒等有很強(qiáng)的滅活能力。二氧化氯不與氨反應(yīng)，故氨氮含量高的水采用二氧化氯消毒仍可保持其全部殺菌能力。這些細(xì)菌除一般細(xì)菌外，還有包括大腸桿菌、異細(xì)菌、鐵細(xì)菌、脊髓灰質(zhì)炎菌病毒、肝炎病毒、蘭伯氏賈第蟲(chóng)胞囊、等。

化學(xué)法二氧化氯制取方法及應(yīng)用

目前常用化學(xué)方法制取ClO2 主要有下面幾種：

1）鹽酸與亞氯酸鈉反應(yīng)

5NaClO2 ＋４HCl ＝５NaCl ＋ 4ClO2 ＋２H2O

2）鹽酸與氯酸鈉反應(yīng)

2NaClO3 ＋ 4HCl ＝ 2NaCl ＋ 2ClO2 ＋ Cl2 ＋２Ｈ 2O

3）液氣混合反應(yīng)

2NaClO2 ＋ Cl2 ＝ 2NaCl ＋ 2ClO2

由于亞氯酸鈉價(jià)格昂貴，方法（1）、（3）的成本與運(yùn)行費(fèi)用較高，難以在飲用水中推廣使用。目前國(guó)內(nèi)許多廠家研制出使用Naclo3和H2SO4 或HCl 反應(yīng)制取二氧化氯的發(fā)生器，該設(shè)備生產(chǎn)規(guī)模較小，設(shè)備簡(jiǎn)單，便于操作和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。原料價(jià)廉易得，適用于給水處理中生產(chǎn)應(yīng)用，許多中小型水廠都使用此設(shè)備生產(chǎn)二氧化氯。該種發(fā)生器產(chǎn)生的混合氣體中二氧化氯占70％，其余30％為CL2。用戶再根據(jù)需要將氣體純化：

2NaClO2 ＋ Cl2 ＝ 2NaCl ＋ 2ClO2

使用純化器后二氧化氯的含量可達(dá)95％。

二氧化氯發(fā)生器各系統(tǒng)的運(yùn)行與維護(hù)管理

濰坊山水環(huán)保機(jī)械設(shè)備有限公司制造的山水牌化學(xué)法二氧化氯發(fā)生器，主要由原料投加系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、成品投加系統(tǒng)等幾部分組成，其主要設(shè)備有：原料攪拌及貯存箱、反應(yīng)器、投加計(jì)量泵、恒溫控制器、多功能保護(hù)器、水射器等，整套系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，采用負(fù)壓暴氣工作，反應(yīng)效率高，安全性能高，具有斷水、斷電、過(guò)溫等安全保護(hù)功能。在近幾年的生產(chǎn)實(shí)踐中，使用化學(xué)法二氧化氯發(fā)生器生產(chǎn)二氧化氯，遇到了棘手的問(wèn)題：（一）產(chǎn)氣量不足；（二）加氯間消毒劑味道大；（三）加氯間、貯酸間設(shè)備設(shè)施腐蝕嚴(yán)重；（四）單向控制閥失靈；（五）投加計(jì)量泵故障或計(jì)量不準(zhǔn)確。為此，我們通過(guò)對(duì)存在的問(wèn)題逐一改進(jìn)和完善后，達(dá)到了預(yù)期的效果，成效非常明顯。具體做法如下：

針對(duì)產(chǎn)氣量不足的情況

在生產(chǎn)中常遇到的問(wèn)題原水水質(zhì)沒(méi)有發(fā)生大的異常變化，但按正常量投加二氧化氯，余氯就是上不來(lái)。主要原因可能是原料供應(yīng)不足、暴氣不夠造成。對(duì)此，我們?cè)谠瞎?yīng)不足上采取改進(jìn)措施是定期用量杯對(duì)氯酸鈉和鹽酸的投加計(jì)量泵投加的原料量進(jìn)行測(cè)算，是否達(dá)到規(guī)定的投加比例量；在暴氣不夠上，重新改接原水射器壓力管到出廠水的壓力管上，讓壓力管上的水壓大于0.3MPa，同時(shí)在壓力管上安裝一過(guò)濾網(wǎng)，過(guò)濾管道中的雜物，并每周定期清洗。通過(guò)這些措施，成功解決了產(chǎn)氣量不足的問(wèn)題。

針對(duì)加氯間消毒劑味道大，設(shè)備設(shè)施腐蝕嚴(yán)重

加氯間消毒劑味道大，主要?dú)怏w有酸霧、二氯化氯、CL2等揮發(fā)物，主要的是二氧化氯發(fā)生器出現(xiàn)故障時(shí)的漏氯，產(chǎn)生的原因主要有水射器堵塞、暴氣室出口堵塞、水壓偏低、管道漏氣等，對(duì)加氯間的設(shè)備設(shè)施腐蝕嚴(yán)重，尤其是控制系統(tǒng)的電子配件。如何降低或解決腐蝕問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)了一套簡(jiǎn)易漏氯吸收裝置，具體做法是：將加氯間五臺(tái)二氧化氯發(fā)生器的溢流管相互并聯(lián)并通過(guò)一條總管連接到一個(gè)小型收集箱，在收集箱內(nèi)的上部安裝一個(gè)漏氯報(bào)警探頭，在每條溢流管的低處設(shè)置一個(gè)存水灣，平時(shí)注滿水。當(dāng)發(fā)生漏氯事故時(shí)，由于大氣壓作用，泄漏的氣體在收集箱內(nèi)被迅速反抽入其他輸氯管道中，使整個(gè)工作間無(wú)CL2彌漫，保護(hù)了作業(yè)環(huán)境，同時(shí)在漏氯發(fā)生時(shí)，值班人員能在短時(shí)間內(nèi)得到漏氯報(bào)警信號(hào)，及時(shí)進(jìn)行處理。

貯酸間、加氯間設(shè)備設(shè)施腐蝕嚴(yán)重

鹽酸具有較強(qiáng)的揮化性能，每次卸酸和鹽酸罐內(nèi)鹽酸波動(dòng)時(shí)，會(huì)形成大量酸霧，對(duì)周邊環(huán)境、設(shè)施影響很大，附近居民經(jīng)常投訴。我們做了一項(xiàng)小技改，基本解決了酸霧的影響，具體做法是：利用水射器的抽吸作用，從鹽酸罐頂處引出一條DN20 管道，與高壓水管的水射器連接，水射器兩端各安裝一組球閥，調(diào)節(jié)水射器的真空度，酸霧多時(shí)，閥門(mén)根據(jù)酸霧多少來(lái)調(diào)節(jié)開(kāi)啟度。當(dāng)卸酸和鹽酸罐內(nèi)鹽酸波動(dòng)產(chǎn)生酸霧時(shí)，利用水射器的抽取作用，迅速將酸霧吸收，與高壓水綜合，有效地保護(hù)了設(shè)備。

單向控制閥失靈，復(fù)位不到位

單向控制閥一失靈，反應(yīng)罐內(nèi)就不能形成負(fù)壓，高壓水通過(guò)水射器就反向進(jìn)入反應(yīng)罐，二氯化氯發(fā)生器就沒(méi)辦法正常生產(chǎn)，反應(yīng)罐內(nèi)壓力迅速增加，壓力由負(fù)壓變成正壓，這時(shí)反應(yīng)罐的混合溶液就通過(guò)溢流管向外排放，既影響生產(chǎn)，又造成環(huán)境污染。單向控制閥失靈的主要原因是復(fù)位不到位置，造成系統(tǒng)漏氣。我們根據(jù)單向閥的幾何形狀，進(jìn)行了改進(jìn)：一是用PVC 棒代替原因的PVC 管，增加單向閥的重量；二是將單向閥的底部密封部分由圓柱狀改為圓椎體，增加與管道結(jié)合的嚴(yán)密性，防止單向閥打偏。經(jīng)過(guò)改進(jìn)，有效地解決了復(fù)位不到位的問(wèn)題，降低了事故發(fā)生的概率。

投加計(jì)量泵故障或計(jì)量不準(zhǔn)確

計(jì)量泵故障或計(jì)量泵計(jì)量不準(zhǔn)確，影響二氧化氯正常的生產(chǎn)，我們除了加強(qiáng)巡檢，加強(qiáng)計(jì)量泵出液量監(jiān)測(cè)外，還在原加氯系統(tǒng)投加點(diǎn)處增設(shè)了一個(gè)投加取樣點(diǎn)，通過(guò)在線儀實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，*時(shí)間掌握投加、計(jì)量不準(zhǔn)確的問(wèn)題。

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