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水处理消毒解决方案

上一篇 / 下一篇 2007-04-11 21:43:14

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水处理消毒解决方案

　　一、前言　　随着社会经济的发展，水资源的日益缺乏和环境污染的压力不断加重，人们对生活用水处理、污水排放处理的要求越来越高。供水系统的安全性直接影响着人们的生活和工作质量。而污水处理的质量则直接影响着人类的生存环境。消毒，是生活用水和污水处理的重要环节，直接关系到人类健康和环境状况。二氧化氯作为一种高效、安全、无残留的消毒产品正在引起人们越来越多的关注，在国际上已被广泛采用。我国对二氧化氯的使用尚处于初始阶段，市场上仅有一些初级产品，相应指标存在混乱的现象，给市场应用造成不便。北京格瑞奇科技有限公司开发生产的GT系列高纯二氧化氯发生器是利用氯酸钠溶液在酸性条件下、以过氧化氢为还原剂发生二氧化氯的工艺原理，制备高纯度二氧化氯消毒液，进行各种供水系统的在线消毒、除铁、除锰、除味、脱色、灭藻。整套装置由供料系统、反应系统、稀释吸收系统、在线控制系统、安全系统组成。运行成本是国际上广泛使用的亚氯酸钠与盐酸生产工艺20％，彻底杜绝了“氯酸钠＋盐酸法”（NaClO3+HCl）复合二氧化氯发生器在发生二氧化氯的同时，所副产的近50％的混合氯气所造成的危害。本系列产品的二氧化氯产率平均在98％以上，无残液，无氯化消毒副产物，可广泛用于饮用水消毒、二次供水处理、污水处理、工业循环水处理、垃圾处理场废水和除味处理。
　　二、关于二氧化氯消毒
　　二氧化氯是联合国世界卫生组织（WHO）确认的A1级安全消毒剂，是一种安全、高效、强力消毒剂，其能量是氯气的2.63倍，杀菌能力是氯气的5倍。它可以杀灭一切微生物，包括细菌繁殖体、分支杆菌，尤其对甲肝、乙肝、伤寒、禽流感、脊髓灰质炎及艾滋病毒有良好的杀灭和抑制效果，在洪水期间对柯萨奇病菌、人类肠道病毒、疱疹病毒、新城病菌、噬菌体、牛痘病毒等众多病毒均有很好的杀灭作用。
　　二氧化氯消毒机理：
　　二氧化氯的分子由一个氯原子和两个氧原子组成，共结合着19个电子，外层的键域存在着一个未成对的活性自由电子，因此具有很强的氧化作用。它对细胞壁有较强的吸附和穿透能力，能有效地氧化细胞内含巯基的酶，从而抑制微生物蛋白质的合成，使微生物蛋白质中的氨基酸氧化分解，导致氨基酸链断裂，蛋白质失去功能来破坏微生物。
　　二氧化氯特点：
　　1、广谱高效，由于二氧化氯具有很强的氧化作用和独特的作用机理，所以对病原微生物表现出广谱型，它所释放出的能量是氯气的2.63倍，所以表现出很强的杀菌效果。
　　2、使用安全，经口毒性试验表明，二氧化氯属无毒品，蓄积毒性试验结论为弱蓄积性物质，不会生成三氯甲烷等有机氯代物 (这些是致癌、致畸物质) ，对高等动物细胞、精子及染色体无致癌、致畸、致突变作用，有效防止对人体健康的潜在危害。因此，联合国世界卫生组织（WHO）将其列为A1级安全消毒剂。
　　3、PH适用范围广，二氧化氯的消毒效果基本上不受介质的PH值影响。
　　4、腐蚀性低，二氧化氯在水溶液中是以分子形式存在的，因此对金属的腐蚀性低。
　　5、使用量少，在多种常用消毒剂中，在相同时间内达到同样杀菌效果所需药剂浓度，C102是最低的。
　　6、消毒能力持久，二氧化氯在水中的扩散速度和渗透能力都很强，且有持久杀菌能力，实际应用表明在0.5PPm时对大肠杆菌保持99％的杀灭率达12小时以上。
　　7、用途多样化，二氧化氯是一种强氧化剂，不仅能杀灭水中的微生物，还可以降解水中残余的有机物，降低水中CODcr、BOD5指标，并且具有脱色、脱臭功能。除对水体杀菌消毒外，对管网及水池中的藻类、粘泥及寄生虫、游虫等也有很强的杀灭和剥离作用，有利于水处理设施的运行和维护。
　　8、环保，在水源有机物污染比较严重的情况下，使用C102能氧化降解有机物，且不会生成三氯甲烷等有机氯代物 (这些是致癌、致畸物质) ，对高等动物细胞、精子及染色体无致癌、致畸、致突变作用，有效防止对人体健康的潜在危害。
　　三、GT系列高纯二氧化氯发生器简介
　　1、产品特点：GT系列高纯二氧化氯发生器与国内同类产品相比，具有以下特点：
　　（1）工艺先进：采用多梯级扩散反应原理，通过反应器内部结构的优化设计，在保证前级反应动力的前提下，利用恒温负压曝气工艺，增大中级、末级反应的推动力，以获得理想的反应产率。设备结构紧凑，调试、使用极为方便，无须专人值守，可配备在线检测、自动控制装置。采用耐腐材料制造，反应器等部件全部密闭在发生器内部，几乎没有易损件，使用寿命长，产生的二氧化氯经密封管道加入待处理水中，无泄漏。
反应式：

　　（2）产率高：二氧化氯的产率平均在98％以上，无残液，无氯化消毒副产物，不产生致癌物。
　　（3）性价比高：反应产生二氧化氯得率高于国内其它同类产品18％左右，以产有效氯计算，设备价格最低。
　　（4）操作简便：供料系统分别采用流量计和计量泵，计量准确、稳定、可靠、直观易操作，并且可配备缺料自动报警装置。
　　（5）使用寿命长：设备的主要元器件均选用国际著名品牌，质量一流，运行可靠。保证了设备的使用寿命。
　　（6）运行成本低：GT系列高纯二氧化氯发生器使用硫酸、双氧水和氯酸钠为原料，一般生产1克ClO2消耗氯酸钠1.4g、硫酸（98%）3.1g，双氧水（27.5-30%）1.4g，折合人民币约0.0096元，折合成有效氯约为：0.0096/2.63=0.0038元。综合费用为纯二氧化氯发生器（以亚氯酸钠为原料）的20%左右。以地表饮用水为例，ClO2投加量为0.2～0.5g/m3，吨水成本约为：0.0019-0.0048元/吨。
　　2、工艺流程：
　　由动力水带动水射器，使发生器产生负压，吸取外部空气和经进口精密计量泵及精密流量计精确计量的反应物料进入反应器中，依次进行一级恒温扩散、五级恒温负压曝气、二级恒温扩散反应，可使反应产率达95%以上，产生的高纯二氧化氯气体，经系统吸收后制成一定浓度的二氧化氯消毒液通入待处理水中。

　　 3、技术参数：

　　4、系统功能描述：
　　安全控制系统功能：
　　（1）实现无人值守全自动运行。根据水流量前馈信号和余氯信号，进行余氯反馈控制、流量比例控制及余氯、流量复合环控制，自动调整二氧化氯投加量。
　　（2）采用进口微处理控制器、液晶触摸操作显示屏，显示---产品说明、操作界面、工况信息界面、历史报警信息界面。
　　（3）具有下列连锁保护功能：贮罐原料低液位、动力水欠压、水浴室缺水、温控故障、系统进气量异常报警并自动停机。
　　（4）在实现上述就地控制、显示功能的前提下，提供远程通讯接口，可同时实现中控室对二氧化氯制备投加装置中各单体设备的远程启、停控制和自动调节、系统参数的监视以及异常与事故的处理。
　　（5）根据反应原理和控制方案，将梯级扩散、恒温负压曝气反应系统、原料计量投加系统、物料输送系统、残液自动处理系统、供热系统、安全联锁系统等通过完整的组合优化设计，实现系统的安全高效运行。
　　反应系统:
　　（1）采用多梯级反应技术（发明专利号 ZL03121405.3），原料转化率95％以上。
　　（2）反应器采用耐压、耐高浓度二氧化氯腐蚀的复合材料制作。
　　（3）配备西门子转子流量监视器，监控反应系统进气量，保证反应过程安全、稳定。
　　原料供应、计量系统:
　　（1）采用德国普罗名特精密电磁计量泵（可切换频率＋外部模拟信号控制），保证原料计量精确和设备使用寿命。
　　（2）配置德国普罗名特多功能阀、注射阀，确保计量系统运行安全、可靠。
　　（3）配备便拆型大容量原料过滤器，进一步确保计量泵的安全运行。
　　四、现场条件、设备安装、调试及安全操作培训
　　1、现场条件
　　（1）设备应安装在室内，避免阳光直射，设备的工作环境温度要求不低于5℃。
　　（2）应有大于0.25Mpa的动力水源。
　　（3）应有AC380和AC220交流电源，功率10KW。
　　（4）房间应配备良好的照明和通风设施。
　　（5）硫酸贮料间与氯酸钠贮料间应分别设置在两个房间内。原料储存间面积根据需要设定。
　　（6）设备间应铺设防腐地面，并设有冲洗用水和排水下水道。
　　（7）主机操作室面积：
　　--额定产量100-1000g/h，10～15平米左右；
　　--额定产量2000-5000g/h，16～20平米左右。
　　2、安装、调试、安全操作培训及其他相关承诺
　　（1）全部产品由供货方负责运至现场。如供货方采用火车或物流汽运，包装应符合GB/T13384标准的规定。
　　（2）整套装置由供货方进行完整的安装、调试、安全操作培训，并制定现场安全操作规程；提供完整的技术文件。长期供应复合催化剂等原料。
　　（3）负责现场工艺设计。单元内设备组合布置应工艺合理，管路、管件、电缆管（电缆均走电缆管）、阀门等配件布置的美观大方。设备的布置方便所有设备的测试、部件的更换、检修，并且提供备件。
　　（4）系统设备保修期一年，终身跟踪保养及免工时费维修。

附件1　　　二氧化氯的性质及作用
　　一、二氧化氯的性质
　　二氧化氯是由汉费莱‐戴维先生于1811年发现的。1843年时米隆用盐酸将氯酸钾酸化获得了一种黄绿色气体，并将这一气体吸收在碱性溶液里获得了亚氯酸盐(以及氯酸盐)，而米隆没有将这种气体作为二氧化氯识别。1811年Garzaralli-Thumlackh鉴别出这种气体是二氧化氯和氯气的混合物。
　　二氧化氯为黄红色气体，带有一种辛辣气味，在空气中的体积浓度超过10%时便有爆炸性，但在水溶液中则无危险性。比重为3.09克/升(11℃)，熔点-59.5℃，沸点9.9℃(压力为731mmHg时的沸点)。在20℃和30mmHg压力下，二氧化氯在水中的溶解度为2.9克/升。在水中能被光分解，与氨不起反应。对人体有刺激，当大气中二氧化氯含量为14mg/L时，就可使人觉察；45mg/L时，明显地刺激呼吸道。二氧化氯的挥发性较大，稍一曝气即从溶液中逸出。温度升高、曝光或与有机质相接触，会发生爆炸。因此，在实际应用中，二氧化氯须避光保存，一般情况下，现场制备，现场使用。
　　二、二氧化氯的作用
　　1、二氧化氯杀灭病菌和病毒的作用
　　二氧化氯是一种广谱型的消毒剂，它对水中的病原微生物，包括病毒、细菌芽孢、配水管网中的异养菌、硫酸盐还原菌及真菌等均有很高的杀灭作用。
　　二氧化氯能在pH值很宽的范围内杀灭大肠杆菌，其杀灭效果与温度T有关，是温度（1/T）的函数，这一优点弥补了因温度升高而使二氧化氯在水中溶解度降低的缺点。二氧化氯在水中的扩散速度较氯快，所以在低浓度时较氯更为有效。二氧化氯对孢子的杀灭作用比氯强，对水中的放线菌、野生菌种、孢子体等均有较好的杀灭作用。
　　2、二氧化氯的氧化作用　　2.1 二氧化氯对锰的氧化
　　二氧化氯能够把二价锰氧化成四价锰，使之形成不溶于水的二氧化锰(MnO2) ，即：

通过氧化，二氧化氯对锰的去除率为69%～81%，而氯对锰的去除率仅为25%，一般二氧化氯的投加量为5.0mg/L 。
　　2.2 二氧化氯对铁的氧化
　　二氧化氯同样也能够把二价的铁氧化成三价的铁，形成氢氧化铁沉淀，即：

通过氧化，二氧化氯对铁的去除率为78%～95% ，而氯对铁的去除率仅为50%左右，一般二氧化氯的投加量为2.0mg/L。
　　2.3 二氧化氯对硫化物的氧化
　　二氧化氯在pH值5～9的区间内，很快将硫化物(S2-)氧化成硫酸盐(SO42-)，即：

当二氧化氯的投加量为3.0mg/L时，硫的去除率为81%。
　　2.4 二氧化氯对氰化物的氧化
　　二氧化氯可以将氰化物氧化成二氧化碳和氮，即：

当氰化物的浓度为3.0mg/L，二氧化氯的投加量为5.0mg/L，其氰化物的去除率一般都大于85%。
　　2.5 二氧化氯对苯酚的氧化
　　二氧化氯对苯酚的氧化去除效果随着二氧化氯投加量的增加而提高(它对苯酚的去除率明显优于液氯)。当源水中苯酚浓度为2.0mg/L加5mg/L二氧化氯时，苯酚的去除率一般大于85%。传统的氯消毒随着液氯投加量的增加，氯代酚的量随之增加，而投加二氧化氯时，则基本上不形成氯代酚。
　　2.6 二氧化氯对有机物的氧化
　　二氧化氯对有机物的的氧化降解，与氯所不同的最大特点是，它不会生成有机氯代物。二氧化氯可以控制三卤甲烷(THMS) 的形成，减少总有机卤的生成。众所周知，三卤甲烷的前驱物质通常有以下3类：一类是天然大分子有机物，如腐殖酸、灰黄霉酸等；另一类是小分子有机物，如酸类化合物、苯胺、苯醌、氨基酸等多种有机物；第三类是藻类及代谢产物。
　　我们知道，黄腐酸是腐殖质的主要组成物质，腐殖质里黄腐酸 (FA) 的含量高达 90% 。通过研究和试验表明，二氧化氯与黄腐酸几乎不生成氯仿，而液氯与黄腐酸反应，则会生成大量氯仿。而且，氯仿的生成量随着液氯的投加量和水中腐殖质含量的增加而增加。
　　三、应用范围（水处理中）
　　各种供水系统的消毒、除铁、除锰、除味、脱色、灭藻
　　高楼供水的二次消毒
　　医院污水消毒
　　市政污水消毒、脱色、除臭
　　循环冷却水杀菌、灭藻、剥离粘泥
　　游泳池水、景观用水消毒
　　中水回用中的消毒、除臭、脱色
　　含氰、含酚废水的无害化处理印染等行业污水的脱色漂白处理石油注井水的杀菌消毒、除垢
　　四、二氧化氯与其它几种消毒产品的比较（水处理中）
　　在水处理中常用的消毒剂有液氯、臭氧、二氧化氯、氯胺和紫外线等，应用较多的是液氯、臭氧和二氧化氯。
　　目前在我国液氯仍然是水处理过程中应用最多的消毒剂，这主要是由于它应用历史长，积累了丰富的运行管理数据，并且成本低、运输方便、在管网中可保持一定的持续杀菌效果的原因。但随着全球环境污染的加剧，在对一些遭受污染的水源进行处理时，氯化处理常需投加过量的氯气，研究证明这往往易生成大量的有机卤化物（如三氯甲烷）而造成水体的二次污染。对人体的健康产生潜在的危害。另外一些中小型水厂或污水处理厂采用氯气消毒，不仅占地面积大，而且由于管理不善常产生一些人身伤害事故。因此，近年来各国都在研究替代氯气进行消毒的新一代消毒剂。
　　臭氧是一种优良的消毒剂，其杀菌效果好，且一般无有害副产物生成。但目前臭氧发生装置的产率通常较低，设备昂贵，安装管理复杂，运行费用高，而且臭氧在水中溶解度低，衰减速度快，为保证管网内持续的杀菌作用，必需和其它消毒方法协同进行。紫外线消毒也是近来发展的一种新型消毒方法，它是通过对水体进行紫外线辐射，将水中的有害菌杀死，同时不改变水的物理化学性质，且不产生气味和其它有害的卤代甲烷等副产物，但该方法对消毒前的原水浊度要求较高，且必须保证一定的水流厚度，当水深较大时杀菌效果急剧下降。故现在只在纯净水等小型高标准水处理中应用较广。
　　二氧化氯是一种强氧化剂和高效杀菌剂，自从美国尼亚加拉水厂最早将其作为消毒剂以来，在欧洲及美国得到广泛应用，其综合指标远远好于其他消毒剂，表一对几种消毒剂的各项指标作了一个综合比较，通过对比可知，二氧化氯发生器无论在安装、使用还是维护等方面都较其他消毒产品有很高的优越性，随着水源污染的日益加重及人们对水质要求的日益提高，二氧化氯必将成为广泛应用的新一代消毒产品。
　　在水处理中使用二氧化氯，主要有如下优势：
　　1、消毒效果好而且具有持续消毒、杀菌作用。
　　2、消毒效果不受氨的影响。
　　3、在碱性条件下，杀菌效果不受影响。
　　4、对病毒具有强力的杀灭作用。
　　5、对换热管表面的生物膜具有剥离效果。
　　6、不会形成致癌物如卤代烃。
　　7、具有脱色、助凝、除氰、除酚、除臭等多种功能。
　　各种消毒剂的比较见下表：