稳定性二氧化氯在高炉净循环冷却水中的应用

项爱霜

(马钢供排水厂安徽省马鞍山市243000)

【摘  要】通过对稳定性二氧化氯现场活化和加药技术的研究，阐述了现场活化装置和操作的要求.通过应用说明了二氧化氯具有优良的杀生性能和良好的配伍性能。

【关键词】稳定性二氧化氯活化加药杀菌灭藻

Application of Stable Chlorine Dioxide in Clean Circulation

Cooling Water of a Blast Furnace

          Xiang Aishuang

[Abstract]  Based on investigations of in－situ activation of chlorine dioxide and agent adding techniques，in－situ activating devices and requirements of operation are presented. The practice shows that chlorine dioxide has good characteristics of living things killing and compatibility of medicines.

[Keywords]  stable chlorine dioxide，activation，addition of agent，destruction of bacteria and algea

1  引言

二氧化氯自1944年美国NiagareFalls水厂为控制水中微生物，率先使用获得成功以来，作为高效、广谱、快速、无毒的杀菌灭藻剂已被国内外公认^[l]，权威机构世界卫生组织(WHO)和美国环保署(EPA)等机构已确认为氯系列杀生剂理想的更新产品图。美国、欧洲等国家已普遍使用。但由于二氧化氯具有安定性差、制水成本高、运输困难等缺点，我国尚未推广使用，国内有关应用方面的研究还很少见。本文利用稳定性二氧化氯在马钢2500m³高炉净循环冷却水中的应用，对稳定性二氧化氯的现场活化，加药技术及杀生效果进行研究。

2  马钢2500m3高炉净循环冷却水系统工艺、水处理方案及存在问题

马钢2500m³高炉净循环冷却方式采用的是敞开式净化水循环冷却方式，主要供给高炉冷却壁、炉底、风口、热风阀的冷却使用。系统热负荷强度大，水温高，光照充分。系统循环水量13000m³/h，保有水量1O000m³，补充水量200m³/h，工艺流程如图1.

    该系统自1994年5月份投产后，为防止系统设备腐蚀结垢、换热效率下降，采用了化学水质稳定技术，其中缓蚀阻垢剂为磷系配方，杀生剂为季胺盐类。运行3年多，水体呈绿色，冷却塔百叶窗、集水池、热水井、旁滤池等池壁均有相当程度的绿色藻类存在，水中悬浮型生物粘泥含量较高。高炉冷却水管内壁附着一层生物粘泥垢。夏季更为明显，水质有恶化趋势。因此，微生物控制便将成为制约高炉冷却系统能否正常运行的主要因素。

造成上述原因除系统为敞开式循环冷却方式外，还有以下几个方面的主要因素:

l)该季胺盐类杀生剂与上述缓蚀阻垢剂配伍性能差，当二者互溶时，立即产生一种胶体状的白色沉淀物，既降低两者使用效果，又阻塞计量泵和加药管道。此现象可能是由于阳离子季胺盐与缓蚀阻垢剂中的阴离子聚丙烯酸发生静电吸附，也有可能是聚丙烯酸中的不饱和键含量过高与季胺盐发生加成反应所致，其机理有待进一步研究。

2)季胺盐类杀生剂为非氧化性杀生剂，长期使用会导致微生物产生抗药性。该系统自投产以来一直使用该种杀生剂，虽有时投加漂白精，但由于系统水中pH已达8.5左右，漂白精难以保持较高的杀生能力。尽管该系统有一座5%水量无阀滤池，但水中的悬浮型粘泥呈上升趋势，曾一度达到4mL/m³，异养菌数亦在10⁴个/mL以上。

3)该季胺盐为阳离子表面活性剂，投入水中时，改变了水的表面张力^[3]，水表产生大量泡沫，这些泡沫一旦进入系统循环，不仅增加水中溶解氧，造成氧的浓差腐蚀，而且使局部产生断流造成冷却不均匀，使冷却壁局部烧坏，此点严重性往往被人所忽视。为避免这种现象，生产中常在冲击式加药后12h内采取抬高水位，使水表泡沫溢流外排.这不仅造成药剂浪费大，致使药剂浓度得不到保证，也增加了环境污染。由于药剂浓度及接触时间不够，制水构筑物、冷却塔上藻类繁殖较快，藻类代谢后的尸体加之高磷系缓蚀阻垢剂的投加(配方中磷的含量18士1%)，水体富营养化程度高。鉴于此，选择一种高效、广谱、低毒型杀生剂势在必行。

3  二氧化氯杀生剂

3.1二级化氯性质

二氧化氯是一种黄绿色的气体，具有与氯气类似的刺激气味.沸点11℃，极不稳定，在空气中浓度为10%时就有爆炸的可能^[4]。二氧化氯溶于水，20℃下溶解度为107.98g/L，是氯气溶解度的5倍.将二氧化氯溶解于含过氧化物的水溶液中，浓度在10%以下时称之谓稳定性二氧化氯溶液。稳定性二氧化氯是一种无色、无味、无臭、无毒及无腐蚀性的透明水溶液，不易燃，不易挥发，在-5～95℃下质量稳定，不易分解，被世界卫生组织定为LA级安全消毒剂^[5]。

二氧化氯杀生能力是氯气的25～26倍。试验证明相同条件下，5.0mg/L的氯作用5min，能使微生物减少96%，余氯量2.5mg/L，而2.0mg/L二氧化氯，只要作用30s，就能使微生物减少近100%。二氧化氯余氯量0.9mg/L^[6]。

二氧化氯的杀生效果不受pH影响^[7]，因为它溶解于水中时不与水起反应。水中的氨及其它污染物也不会影响二氧化氯的杀生作用。二氧化氯杀菌效果时间长，0.5mg/L的二氧化氯在12h内，对异养菌的杀灭率99.0%，24h内杀菌率仍保持在86.3%。

二氧化氯不仅能杀死微生物，而且能分解残留的细胞结构。在进行氧化作用的同时不伴随氯化作用，因而不会产生有害物质。另微生物对二氧化氯的耐药性差，具有剥泥效应。

3.2二氧化氯的活化

杀生剂的杀生能力是与其稳定性往往成反比的，即杀生能力越强稳定性就越差。稳定性二氧化氯不具有杀生能力，只有通过现场活化后才具有强烈的杀生能力。通常稳定液与活化剂种类配比如表1.

        表1   稳定液与活化剂种类配比

为加药方便，通常将稳定液与活化剂的体积比调整为1:1活化。其活化工艺流程如图2。 

由于二氧化氯为氧化型杀生剂，所以整个活化装置必须是不被氧化的材料制成，一般可用PVC或ABS塑料制成，活化剂的加药泵要耐腐蚀。活化后的二氧化氯不得与空气接触，整个活化过程应为密闭式，切勿在活化器后的加药管线上接装阀门，以防操作不当引起爆炸.二氧化氯见光易分解，加药口应设在水面－lm以下处为宜。在活化过程中，二氧化氯的释放速度非常迅速，活化器内的二氧化氯气体急剧膨胀，若不及时转移会逆向扩散或引起爆炸。为了保证活化后的二氧化氯很快加入水中，水射器的水源压力应在0.25MPa以上。

3.3二氧化氯加药

二氧化氯加药控制可通过安装PC单片处理机实现，PC单片处理机控制对象为压力水阀门和加药泵动作，每次开泵时间和加药历程均可事先设定，加药量可通过流量计控制。由于二氧化氯的不稳定性，所以在加药过程中，应严格按照一定程序进行操作，首先将泵检修阀和流量计控制阀设在常开状态，其次对水射器压力水阀门进行试操作，确保正常时方可加药。该装置已在2500m³高炉净循环冷却水系统运行10个月，目前工况良好。

4  两种杀生剂的应用效果及经济分析

为考察二氧化氯与原使用的季胺盐的杀生效果.二氧化氯的加药周期同原杀生剂的加药周期一样即每周一次.原杀生剂每次加药量为125mg/L，二氧化氯每次加药量为60mg/L(二者均以商品浓度计)。并在系统旁给挂片器内安装碳钢挂片以检测杀生剂与缓蚀阻垢剂配伍效应。通过对异养菌、藻类和生物粘泥的检测反映其杀生效果，如表2。

夏季采用二氧化氯杀生时，水体绿色变淡，冷却塔百叶窗、集水池、水阀旁滤池、热水池藻类少见。由此可知，二氧化氯与缓蚀阻垢剂配伍性能好，杀菌灭藻效果明显优于原杀生剂。使用原杀生剂用量每月5t，价格16000元/t，年药剂费用为96万元，改用稳定性二氧化氯时每月用量3t，价格13000元/t，年药剂费用46.8万元，年节约费用49.2万元。

表2   原杀生剂与二氧化氯杀生比较

参考文献

1  王永仪等.二氧化氯消毒现状与发展.中国给水排水，1996(5).23

2  谢位芳等.非水溶液法制备稚定性二氧化氯新工艺.工业水处理，1997(3):14

3  郑能清等主编.冷却水处理技术.北京:海洋出版社，1989

4  舒保华·ClO₂、Cl₂用作冷却水系统杀生剂的比较.冶金动力，1997(1):45

5  冯教主编.工业水处理技术.北京:海洋出版杜，1992

6  上海市政工程设计院.给水排水手册.北京:中国建筑工业出版社，1986

7  阮复昌等.租定性二氧化氯的简易制备方法.中国给水排水.1996(3):41