一 概述

        冷卻水在相當多的工業(yè)設備和空調(diào)設施中都需要，為節(jié)約水資源，將水進行循環(huán)使用。為保護設備，提高換熱效率，必須對其進行軟化除垢和殺菌滅藻處理。在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，水垢和微生物的危害比較突出，大部分已使用了軟化或脫鹽的方法去除水垢，而微生物和藻類的危害往往不被重視。微生物容易在管壁上生長繁殖，引起管道堵塞，增加水流阻力，輕微時造成換熱效率降低，嚴重的造成孔蝕，可使管道穿孔，報廢設備。藻類也容易在涼水塔和涼水池中大量繁殖引起配水管道阻塞。因此，使用消毒劑對循環(huán)冷卻水進行殺菌除藻也是必須的。

        工業(yè)循環(huán)冷卻水的冷卻一般采用冷卻塔、框架組合式冷卻塔和單獨玻璃鋼冷卻塔。運行狀況良好的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，一般選用的濃縮倍數(shù)為2.5~3。補充水量一般為循環(huán)水量的2.5~3%。循環(huán)水的損失途徑一般為循環(huán)水排污，約占補充水的60~65%，揮發(fā)淋濺損失35~40%，及少量的滲漏損失。
    
        現(xiàn)循環(huán)水的殺菌滅藻方式一般為投加次氯酸鈉、1227和二氯（或三氯）異氰尿酸鈉，季胺鹽或其它陽離子型殺菌劑以及二氧化氯制劑，有單獨使用的，也有交替更換使用的，但使用上述殺菌米藻劑均存在如下問題：
   
        （1）藥劑投加濃度大，一般為30~100PPM，導致使用量大，費用高。
   
        （2）殺菌效果相對差，低于一定濃度即起不到抑制細菌生長的作用。
   
        （3）長期單獨使用，將使系統(tǒng)中的菌藻產(chǎn)生抗藥性，而不得不更換殺菌劑。
   
        （4）大部分殺菌劑與緩蝕阻垢劑均存在協(xié)同降效問題。

        二氧化氯正是這些消毒劑中最理想的消毒劑。它具有廣譜、高效、無毒、用量小、藥效長等特點。其殺菌能力為其它氯系殺菌消毒劑的2-5倍。是其它殺菌消毒劑的3-17倍。被世界衛(wèi)生組織（WHO）認定的最高級（AI級）消毒劑。因為二氧化氯是一種氧化劑而不是氯化劑，與氯氣相比，它的氧化能力是氯氣的2.63倍，其殺菌能力遠高于2.6倍。如殺滅水中99%的細菌，ClO₂為0.5PPm，Cl₂則為7PPm。另外，二氧化氯對水中病毒的抑制能力比氯高3倍，比O₃高2倍。特別是當水中細菌和病毒含量較高時，二氧化氯的殺滅率比氯高10倍，比次氯酸鈉（NaClO）高2倍。0.25PPm ClO₂的可殺死囊蟲，0.5PPm ClO₂的可以防止小型甲殼動物在水中繁殖，抑制水中藻類生物的繁殖，如果用Cl₂則需7PPm。二氧化氯的殺菌能力隨季節(jié)和溫度的變化也有差異，溫度越高，二氧化氯的殺菌能力越強，試驗證實，0.25PPm的ClO2在5 ℃時，110秒內(nèi)可殺死99%的細菌，10℃時為41秒，30℃時為26秒。這一點使得二氧化氯更加適合作為冷卻循環(huán)水的殺生劑。但二氧化氯極不穩(wěn)定，雖有穩(wěn)定性二氧化氯消毒液成品，但濃度過低，制成費用及運輸費用高，使用時需現(xiàn)場活化，其活化率大打折扣，最好方案是使用二氧化氯發(fā)生器在使用地點現(xiàn)場發(fā)生。

二  二氧化氯的投加工藝

        二氧化氯的投加工藝與系統(tǒng)狀況、水溫、所用水處理劑及水中還原性物質(zhì)的多少有關，使用二氧化氯發(fā)生器采用連續(xù)投加方式，效果最好。

1 二氧化氯的投加方式
  
        二氧化氯的投加方式一般采用水射器注入法，這時循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)不應有壓力存在（<0.05MPa），且需有不小于0.2MPa的壓力水源存在，將二氧化氯發(fā)生器的發(fā)生液出口管，伸到循環(huán)水池水面下，循環(huán)水泵進水口附近水域，在1~2個小時內(nèi)，即可使二氧化氯發(fā)生液（CIO₂+ CIO^-）在全循環(huán)水系統(tǒng)中分布均勻。工藝框圖如下：

        當系統(tǒng)內(nèi)壓力較高時，可使用帶隔膜計量泵的BNK-J型二氧化氯發(fā)生器，設備本身可產(chǎn)生0.5Mpa以上的壓力，工藝框圖如下：

2 二氧化氯的使用濃度

        以中國工程水處理研究中心提供的二氧化氯在循環(huán)水中的殺菌滅藻效果為依據(jù)，確定二氧化氯的使用濃度。殺菌效果見表1。

        表1：二氧化氯在循環(huán)水中的殺菌效率

        以氯酸鈉作為產(chǎn)生二氧化氯的基本原料，工業(yè)循環(huán)水中投加（CIO₂+ CIO^-）達到3ppm，即可達到完美的殺菌滅藻效果。當循環(huán)水中的（CIO₂+ CIO^-）降至0.2ppm時，仍可抑制水中菌藻的生長。此時再進行重復投加至3ppm（CIO₂+ CIO^-）。因此，可采用定期定量投加的方式，而不影響殺菌效果。
 
3 二氧化氯投加量及投加周期

        二氧化氯投加量M（g）=3ppm×循環(huán)水量Q（m³/h）
        
        二氧化氯投加周期N(d)=[(3-0.2) ppm×循環(huán)水量Q（m³/h）]÷[補充水量Q（m³/h）×24]

         以每1500 m³/h規(guī)模計算，補充水量為37.5 m³/h，則投加量及投加周期分別為：M=3ppm×1500 m3/h=4500（g）  N=[（3-0.2）×1500 ]÷（37.5×24）=4.6（d）

4 二氧化氯發(fā)生器的選型

        以每次投加在一個班次內(nèi)完成，時間按如下方式分配

        配藥準備：2h     開機產(chǎn)生CIO₂：4h     停機清理：1h
    
        則二氧化氯發(fā)生器的規(guī)格大小理論上可參考如下公式計算：L（g/h）=M÷N  考慮峰值水量及非正常情況，實際選型應大于L值。（一般取1.5L）據(jù)此可對二氧化氯發(fā)生器進行選型。

三 費用分析
    

1 計算依據(jù)：
    
        2NaCIO₃ +3HCI==2CIO₂ +H CIO+2NaCI+H₂O99%工業(yè)氯酸鈉：4800元/t   32%工業(yè)鹽酸：300元/t

 2 計算結果

        每kg （CIO₂+ CIO^-） 需99% NaCIO₃ 1.147 kg ，32% HCI 1.825 kg ，費用分別為5.50元和0.55元，合計6.05元。每1000 m³工業(yè)循環(huán)水年費用為（以年產(chǎn)330天計）（3000g /1000）×330/4.7×6.05=1274元/1000 m³•年

3 工業(yè)循環(huán)水規(guī)模及費用情況如表2

        表2：工業(yè)循環(huán)水二氧化氯殺菌滅藻年費用表

四 應用特點

        二氧化氯消毒劑，與其他消毒劑相比具有以下優(yōu)點
   
        1、使用二氧化氯殺菌消毒滅藻，用量小，效果好，可以單獨長期使用而不發(fā)生抗藥性。且由于二氧化氯持續(xù)時間長，可采取定期定量投加的方式。
   
        2、二氧化氯在很大的PH范圍（5.8-10.5）內(nèi)都有極強的殺菌能力。二氧化氯的殺菌效果不受介質(zhì)PH值的影響。在循環(huán)冷卻水的處理方案中，用二氧化氯來控制菌藻比使用其它殺菌劑效果好得多。
    
        3、二氧化氯不與磷及磷系、氨及胺基化合物反應，其殺菌效果不受影響，故可減少殺菌劑的使用量，并且不對磷系緩蝕劑的阻垢效果產(chǎn)生影響。此特點特別適用于磷系緩蝕劑的冷卻水體系。
   
        4、二氧化碳不僅能殺死微生物，而且能分解殘留的細胞結構，具有殺孢子和病菌的作用。從而可有效地控制細菌、藻類及粘泥的生長。
   
        5、循環(huán)水的回水溫度越高，二氧化氯的殺菌能力越強，故從循環(huán)泵進口加入既可短時間使二氧化氯分布均勻，又可提高殺菌效果。這一點更適合作為冷卻循環(huán)水的殺菌滅藻劑。
    
        6、二氧化氯在水系統(tǒng)中，對水質(zhì)穩(wěn)定劑不產(chǎn)生影響，即使在高溫下（60℃）也不會影響緩蝕阻垢效果。
    
        7、使用二氧化氯對碳鋼或不銹鋼設備管道基本無腐蝕。
    
        8、二氧化氯不污染水質(zhì)，不會產(chǎn)生三鹵甲烷致癌物。

        9、二氧化氯發(fā)生器操作簡單，基本不需維護和維修，運行可靠，使用壽命長。

五、結論
    
        同現(xiàn)行循環(huán)水殺菌滅藻方式相比，使用二氧化氯發(fā)生器在使用地點現(xiàn)場發(fā)生既可提高工業(yè)循環(huán)水殺菌滅藻效果，又可大大節(jié)省藥劑費用，其費用僅占原藥劑費用的10~15%。

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