二氧化氯在火電廠冷卻循環水中的應用
摘 要: 本文介紹二氧化氯的殺菌特性和二氧化氯在火電廠循環冷卻水中的實際應用。 為火電廠改善循環水殺生效果， 保證冷卻水系統穩定運行提供了良好的環境。
關鍵詞: 二氧化氯 火電廠 冷卻循環水
火電廠循環冷卻水環境非常適宜細菌、真菌和藻類繁殖，其中的某些微生物會使冷卻水系統降低冷卻效果或促進金屬表面腐蝕。 如粘液異氧菌和真菌會產生附著力很強的粘泥狀沉積物，沉積物覆蓋在熱交換器金屬表面上， 一方面會降低冷卻水的冷卻效果， 另一方面會阻止緩蝕阻垢劑接觸金屬表面， 并使金屬表面形成差異腐蝕電池發生沉積物下腐蝕 ； 鐵細菌、 硫酸鹽還原菌和硝化細菌會直接引起金屬腐蝕， 腐蝕會縮短換熱器使用壽命 ； 冷卻水中的藻類主要有藍藻、 綠藻和硅藻， 藻類生長在水泥塔壁、 池壁或塔柱上， 死亡后成為懸浮物或沉積物， 進入換熱器會堵塞管路， 降低冷卻水流量， 從而降低其冷卻作用。 火電廠循環冷卻水中有害微生物主要是粘液異氧菌和藻類。
為保證循環冷卻水系統正常運行， 循環冷卻水必須進行殺菌滅藻處理。最有效和最常用的辦法是投加殺生劑，常用殺生劑分兩類：氧化性殺生劑和非氧化殺生劑。為避免微生物產生抗藥性，二者經常交替使用，因氧化性殺生劑成本低，日常處理以投加氧化性殺生劑為主。
1 二氧化氯(ClO2)的特性
二氧化氯與其它氯系消毒劑不同， 在水溶液中不形成次氯酸，而是以ClO2分子形式存在。因此與其它氯系消毒劑相比，與有機物的反應機理不同， 殺生機理亦不相同。 ClO2與有機物不發生取代反應，而是發生氧化反應，因此不會形成有害的氯代有機物。二氧化氯的殺菌效果受pH影響小，適用的pH值范圍廣，它在 pH=3-9 的范圍內能有效的殺滅絕大多數的微生物，這一特點適合于循環冷卻水系統堿性條件。二氧化氯標準狀態下為黃綠色氣體，有氯的刺激性氣味。ClO2易溶于水，溶解度相當于氯氣的5倍。ClO2以分子的形式溶解在水中， 不易發生水解反應。
二氧化氯(ClO2)是一種強氧化劑，其強氧化性表現在：
在酸性條件下:
ClO2+4H++5e=Cl-+H2O
在中性或堿性條件下:
ClO2+e=ClO2-ClO2+2H 2O+4e=Cl-+4OH -
水中少量的S 2-、SO 32-、SnO 22-、AsO 32-、NO 2-、CN-均可被氧化除去，水中一些還原狀態的金屬離子Fe2+、Mn2+也能被氧化。
2 清瀾電廠基本工藝參數
保有水量： 1300 m3
循環量： 12321 T/h
蒸發量： 152 T/h
溫差： 6.9℃
濃縮倍數： 3
3 清瀾電廠基本情況
清瀾電廠循環水系統原采用非氧化性的季銨鹽類殺菌劑和氧化性的次氯酸鈉交替沖擊式投加作為殺生劑， 以季銨鹽類殺菌劑為主， 但殺生效果不理想， 而且所需費用較高。 為改善循環水殺生效果， 保證冷卻水系統穩定運行， 改用二氧化氯替代次氯酸鈉， 并相應減少非氧化性的季銨鹽類殺菌劑的投加量， 以減少費用。
4 二氧化氯實驗室試驗
4.1 投藥量對異養菌殺滅率的影響
測定不同投藥量條件下循環水樣的異養菌殺滅率如表1.
4.2 pH對異氧菌殺滅率的影響
調節pH 值，投加濃度為有效氯0.75 mg/L, 作用時間30分鐘， 測定不同pH值條件下異氧菌殺滅率如表2.
4.3 藻類的殺滅實驗
測定投藥前后葉綠素a的變化，不同ClO2投加濃度下，反應時間與藻類滅活率的關系如表３：實驗結果表明： 二氧化氯的殺菌能力強， 殺菌作用快， 且受pH值影響較小， 對藻類具有很好的殺滅作用。
5 實施方案
二氧化氯的投加方式和投加量：循環水系統采用 4 天投加一次 2% 穩定性二氧化氯溶液30mg/L， 每月投加一次100mg/L的季銨鹽類殺菌劑。
6 實踐結果
6.1 二氧化氯的殺生效果
清瀾電廠循環水處理pH控制范圍在8-9，非常適宜二氧化氯的殺生。
二氧化氯投加前，采樣監測，水樣余氯為0mg/l，細菌總數為1.2x106個/ml。 二氧化氯投加后，系統水的余氯維持在0.2-0.4mg/l，細菌總數一般維持在103個/ml。二氧化氯投加后一天，藻類即變黃，第二天后藻類呈條狀，部分由于水的沖刷而脫落，五天后藻類基本死亡。
6.2 系統腐蝕情況
二氧化氯投加后，在冷水池中投入掛片。一個月后取出檢查。
掛片無點蝕，均勻腐蝕速率為：0.002403mm/a， 符合要求。
6.3 其實情況
實驗前后系統水質變化不大， 其它緩蝕阻垢劑投加量維持不變。說明二氧化氯與所使用的緩蝕阻垢劑相容性較好。水處理外排水樣中的 CODMn 維持在 1.5-2mg/l 之間，滿足環保要求。
7 經濟效益分析
作沖擊性投加時, 每千噸保有水量的ClO2商品液投加量為30kg，費用約為450元/千噸；根據運行情況，預計年消耗藥品費用不到10 萬元。而季銨鹽每千噸保有水量的投加量為100kg， 費用約為2500元/千噸;根據運行情況，預計年消耗藥品費用不到4萬元。總計年消耗藥品費用為14萬元， 較原來的年消耗殺生劑藥品費用25萬元相比，可節約11萬元。計劃投入復合二氧化氯發生器后，費用將進一步減少。
8 結語
使用二氧化氯對清瀾電廠的循環冷卻水進行殺菌滅藻處理，pH 值在8-9 范圍內，具有良好的殺菌效果，而且能有效、快速的殺滅電廠循環水中的藻類。將二氧化氯與非氧化的季銨鹽類殺生劑復合使用， 殺生效果更顯著， 且不易使細菌產生抗藥性， 并有一定的除鐵和清洗剝泥效果。
清瀾電廠循環冷卻水殺菌滅藻處理更改為以二氧化氯為主，非氧化的季銨鹽類殺生劑為輔后， 為火電廠改善循環水殺生效果，保證冷卻水系統穩定運行提供了良好的環境。而且經濟效益顯著，年節約費用 11 萬元。
參考文獻
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