二氧化氯和液氯在工業循環冷卻水中的應用比較
循環水中常見的微生物有藻類、真菌、細菌等。微生物在系統內增殖，不僅使水質惡化，還參與構成粘垢，增加水流阻力或阻塞換熱器，往往促進垢下腐蝕。控制循環冷卻水中微生物的生長，最常用的方法是投加殺生劑，常用的藥劑有液氯、二氧化氯等。
通過對二氧化氯和液氯在投加量、pH值、受氨影響、溫度等條件下對水中一些細菌的消毒效果的比較，證明二氧化氯在循環水處理中作為氧化性殺生劑的消毒效果優于液氯。
1 實驗部分
1．1 投量對滅菌效果的影響
和液氯相比，二氧化氯殺菌效果好、用量少、作用快。在相同條件下，投加5mg/L液氯，作用5min，使微生物減少96%，余氯2．5mg/L；而投加2mg/L二氧化氯，作用僅0．5min，即可以使微生物減少100%，余氯0．9mg/L，不僅殺死菌類、藻類，還可以殺死孢子和病毒。余氯為0．5mg/L的二氧化氯在12h內殺菌率仍有99．9%[1]。
1．2 pH值對滅菌活性在很寬的pH值范圍內都比較穩定。當pH值為6．5時，0．25mg/L的二氧化氯和液氯對大腸桿菌1min的殺滅率相似；pH值為8．5時，二氧化氯保持相同的滅生效率，而氯氣則需要5倍的時間。據有關資料，二氧化氯可在pH=3~9范圍內有效地殺滅細菌，[2]而液氯只有在中性或酸性條件下能有效殺滅細菌，如表1。
表1 pH對滅菌效果的影響
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|
投藥量 |
接觸時間 |
pH6殺菌率 |
pH9殺菌率 |
|
/mg·L-1 |
/min |
/% |
/% |
|
|
氯氣 |
1 |
5 |
77 |
44 |
|
二氧化氯 |
1 |
5 |
93 |
85 |
由此可見，二氧化氯和氯氣相比殺菌效果受pH值影響小。
目前工業循環冷卻水趨于在堿性條件下運行，通過高pH值以及緩蝕劑控制腐蝕，所用阻垢緩蝕劑多為含磷的有機物，是生物的營養成分，而且在高pH值時液氯殺生效果差，這種情況下，二氧化氯更有優勢。
1．3 氨對滅菌效果的影響
對于含有氨、銨鹽等的循環冷卻水來說，二氧化氯的消毒效果要好于液氯，而二氧化氯對氨類不反應，從而保證了殺菌效果。在水中NH4+為8mg/L、二氧化氯投加20×10-6時的試驗結果如表[3]（見第28頁）。
1．4 溫度對殺菌效果的影響
二氧化氯殺生效果和溫度有關，介質溫度越高，殺生效果越好。根本Benarde等的試驗結果，濃度為0．5mg/L條件下，二氧化氯在5%時殺死90%的大腸肝菌需45s，而在20℃時僅需15s；[4]而氯氣殺菌主要靠在水中形成的次氯酸，隨溫度的升高，起殺菌作用的次氯酸減少，從而使殺菌效果降低。由此可見，二氧化氯比液氯更適合循環冷卻水的處理。
表2 氯對滅菌效果的影響
|
種 |
空白 |
接觸24h |
接觸48h |
||
|
細菌數 |
細菌數 |
殺菌數 |
細菌數 |
殺菌數 |
|
|
/個·ml-1 |
/個·ml-1 |
/% |
/個·ml-1 |
/% |
|
|
亞硝化菌 |
1．9×102 |
0.76 |
99.9 |
2.85 |
98.5 |
|
反硝化菌 |
2．0×102 |
0 |
100 |
0 |
100 |
|
鐵細菌 |
8．3×103 |
5．0×102 |
99.4 |
1．7×102 |
98 |
|
硫酸鹽還原菌 |
8．0×10 |
0.24 |
99.7 |
1.6 |
98 |
樂凱膠片公司循環冷卻水保有水量2500m3，循環量4000m3/h，緩蝕阻垢劑采用磷系配方，濃縮倍數2.5~3，原用液氯作殺生劑，1997年6月采用H908二氧化氯發生器作為殺生劑投加裝置，經過2個月的使用，膠片公司對水質進行了分析，結果表明，二氧化氯對有機磷系緩蝕阻垢劑無影響，在使用濃度下和水中其它藥劑相容，現場觀察二氧化氯還有一定的除鐵和剝泥效果。以下是用液氯和H908二氧化氯發生器的成本分析：
投加液氯費用
每周投加3次，每月12次，每次投加氯氣25kg，液氯市場價1.8元/kg，費用為：25×12×1.8=540（元）。
3 結論
從保定樂凱膠片廠、山東東明石油化工廠、山東高密化肥廠等不同行業應用二氧化氯的效果來看，二氧化氯在工業循環水處理中比氯氣效果更好。隨著化學法二氧化氯發生器原材料的不斷下降，二氧化氯在處理成本上也將和氯氣相差不大，從而使二氧化氯在工業循環水處理中有廣闊的應用前景。
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