據(jù)國外資料顯示,國外水廠中以此工藝為基礎(chǔ)的發(fā)生器的應(yīng)用約占70%。而國產(chǎn)設(shè)備在水廠中的應(yīng)用還未見報道,這主要是由于以下兩方面的原因:
1)我國目前二氧化lv的應(yīng)用仍主要集中在中小型水廠,尤其是縣級左右的小水廠,二氧化lv的需要量一般在300-1000g/h上下。對這部分水廠,操作簡單,使用安全是選擇二氧化lv的主要因素,而該工藝所含有的加lv系統(tǒng)無疑會增加系統(tǒng)的復(fù)雜程度,加大設(shè)備投資和管理水平,因此對中小型水廠來說,該工藝并無優(yōu)勢。
國外二氧化lv廠商多數(shù)也是加lv機的生產(chǎn)商,因此在設(shè)備配套和系統(tǒng)集成上比較容易。
CWP-800大連二氧化氯發(fā)生器選型
二氧化氯殺菌消毒在國外水廠已多有采用。雖然與氯消毒相比仍屬少數(shù),但由于受污染水源采用氯消毒會導(dǎo)致氯化有機物的產(chǎn)生,故二氧化氯作為消毒劑日益受到重視。
CWP-800大連二氧化氯發(fā)生器選型
二氧化氯性質(zhì)活潑,不易貯存和運輸,目前國內(nèi)外飲水使用二氧化氯都采用現(xiàn)場制備的方式,能現(xiàn)場制備二氧化氯的裝置叫做二氧化氯發(fā)生器。通常水廠使用的二氧化氯發(fā)生器都采用化學(xué)反應(yīng)的原理進行制備,根據(jù)采用原料的不同,可分為亞氯酸鈉工藝和氯酸鈉工藝。
1.1 氯酸鈉工藝 采用氯酸鈉和鹽酸為原料進行反應(yīng),反應(yīng)式如下: NaClO3 + 2HCl = ClO2 + 1/2Cl2 + NaCl + H2O 由上式可以看出,在二氧化氯產(chǎn)生的同時還有約占二氧化氯產(chǎn)量一半的lv氣發(fā)生,實驗結(jié)果表明,本工藝中二氧化氯的有效轉(zhuǎn)化率一般只有50%左右,并且受到反應(yīng)溫度和鹽酸濃度的影響。要提高二氧化氯的轉(zhuǎn)化率,必需保持較高的反應(yīng)溫度(約70OC)和加大鹽酸的過剩量,但這同時又會導(dǎo)致lv氣產(chǎn)率的提高,使反應(yīng)產(chǎn)物中l(wèi)v氣的含量增大。這個矛盾在穩(wěn)定態(tài)二氧化氯的工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)上,可以通過多級加溫,空氣逆向逐級吹脫的方式來富集二氧化氯,但在水廠應(yīng)用的小型二氧化氯設(shè)備(小于10kg/h)上,則很難解決?! ∮捎趌v氣的大量存在,嚴格講已經(jīng)失去了二氧化氯投加的zui基本的意義,即降低水中三氯甲烷的含量。并且由于氯酸鈉的轉(zhuǎn)化率在實際運行中通常不足50%,這使得當(dāng)投加量較高時,水中剩余的ClO3— 的濃度較高。正是以上諸多原因,在國外有關(guān)水廠二氧化氯應(yīng)用的資料中,還未有上述氯酸鈉工藝的報道。 在我國,目前以氯酸鈉工藝為基礎(chǔ)的二氧化氯發(fā)生器仍是市場上的主導(dǎo)產(chǎn)品之一,并在許多水廠中得以運行。其主要是由于以下兩方面的原因。
1) 我國對應(yīng)用于水廠的二氧化氯發(fā)生器,從設(shè)備選型、產(chǎn)品檢驗、設(shè)計規(guī)范到處理水質(zhì),都還沒有統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)。對二氧化氯的使用仍不規(guī)范。多數(shù)使用二氧化氯的水廠,在設(shè)備檢驗和出水檢測上仍使用與lv氣相同的指標(biāo),如有效氯、余氯等?! ?) 由于我國經(jīng)濟總體水平還處于發(fā)展中國家的水平,運行成本仍是目前水廠工藝選型的主要制約因素。以制取1kgClO2來計,亞氯酸鈉法的成本約為30元,氯酸鈉法約20元。相差近1倍。這也是氯酸鈉法得以廣泛使用的主要原因之一。 對二氧化氯發(fā)生器的應(yīng)用評價標(biāo)準(zhǔn),zui終將會以處理水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)。氯酸鈉工藝由于其本身的工藝缺陷,在應(yīng)用上會受到很大的限制。
1.2 亞氯酸鈉工藝 亞氯酸鈉工藝常見的反應(yīng)原理有以下兩種: 1) 5NaClO2 + 4HCl = 4ClO2 +5NaCl +2H2O 2) 2NaClO2 + Cl2 = 2ClO2 + 2NaCl 反應(yīng)式1是一個自氧化還原反應(yīng),亞氯酸鈉既是氧化劑又是還原劑,鹽酸是酸化劑。因此,理論上有20%的亞氯酸鈉被還原成NaCl,如果以亞氯酸鈉轉(zhuǎn)化為二氧化氯為有效轉(zhuǎn)化來計,其zui高有效轉(zhuǎn)化率只有80%。但從產(chǎn)物中二氧化氯的實際收率來看,通??梢赃_到95%以上。反應(yīng)式2中l(wèi)v氣作為還原劑參與反應(yīng),使亞氯酸鈉的有效轉(zhuǎn)化率理論上可達到*,在產(chǎn)物中,二氧化氯純度同樣可達到95%以上。 一. 亞氯酸鈉加鹽酸工藝 該工藝具有工藝簡單,不需要加溫,設(shè)備容易操作及維護,產(chǎn)物中二氧化氯純度高等優(yōu)點。是國外小型二氧化氯發(fā)生器常用的反應(yīng)原理。如德國的Prominent、ALLDOS美國的F&P公司都有相應(yīng)的產(chǎn)品,我國采用亞氯酸鈉產(chǎn)生二氧化氯的發(fā)生器也都以此工藝為基礎(chǔ)?! 乃畯S的應(yīng)用實踐來看,本工藝主要存在以下的不足?! ?) 為達到95%的高產(chǎn)率,鹽酸應(yīng)過量。使出口藥液的pH值小于1?! ?) 由于鹽酸的需要量大,以一個5萬t的水廠為例,當(dāng)二氧化氯的投加量為1ppm時,鹽酸(濃度為25%)的日消耗量為300kg。因此,對中型以上的水廠采用此工藝,鹽酸的儲備需占用一定的空間。 二.亞氯酸鈉加lv氣工藝 工藝流程見下圖: 據(jù)國外資料顯示,國外水廠中以此工藝為基礎(chǔ)的發(fā)生器的應(yīng)用約占70%。而國產(chǎn)設(shè)備在水廠中的應(yīng)用還未見報道,這主要是由于以下兩方面的原因: 1) 我國目前二氧化氯的應(yīng)用仍主要集中在中小型水廠,尤其是縣級左右的小水廠,二氧化氯的需要量一般在300-1000g/h上下。對這部分水廠,操作簡單,使用安全是選擇二氧化氯的主要因素,而該工藝所含有的加氯系統(tǒng)無疑會增加系統(tǒng)的復(fù)雜程度,加大設(shè)備投資和管理水平,因此對中小型水廠來說,該工藝并無優(yōu)勢?! 舛趸葟S商多數(shù)也是加氯機的生產(chǎn)商,因此在設(shè)備配套和系統(tǒng)集成上比較容易。 而對國內(nèi)二氧化氯生產(chǎn)廠商則還不具有這方面的優(yōu)勢。因此在這方面的開發(fā)還比較落后?! ?) 但從二氧化氯在水廠尤其是大中型水廠進行推廣使用的前景來看,此工藝則具有非常大的應(yīng)用優(yōu)勢?! ∈紫龋瑥姆磻?yīng)式2可以看出,用lv氣取代鹽酸,提高了亞氯酸鈉的有效轉(zhuǎn)化率,降低了運行成本。并且,避免了濃鹽酸在儲存、輸送及投加過程中對操作環(huán)境的影響。更容易實現(xiàn)設(shè)備運行的自動化程度。 其次,本工藝可以根據(jù)實際需要單獨投加lv氣,或單獨產(chǎn)生二氧化氯。能zui大限度的適應(yīng)水廠水源水質(zhì)的變化要求。對一些水廠,尤其是以地表水為水源的水廠,通常水質(zhì)隨季節(jié)的變化而變化,當(dāng)處于豐水期時水質(zhì)較好,這時采用lv氣消毒即可達到處理要求,而在枯水期或由于其他原因造成的水質(zhì)變差時,再使用二氧化氯進行消毒,可取得*的經(jīng)濟和環(huán)境效益。 第三,隨著我國標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的健全,二氧化氯在我國大型水廠的應(yīng)用必將得到推廣。但對已建有l(wèi)v氣消毒的水廠來說,就存在著是設(shè)備改造還是設(shè)備更新的問題。本工藝可以在原有的設(shè)備基礎(chǔ)上,增加一些簡單的設(shè)施就可達到以上二氧化氯和lv氣靈活使用的目的,因此,具有很大的使用價值?! ×硗?,采用此工藝生成的二氧化氯產(chǎn)物的pH值接近中性??梢暂^長時間保存,而不發(fā)生歧化反應(yīng),可以通過中間儲存箱實現(xiàn)一臺設(shè)備,多個投加點的復(fù)雜情況。如圖所示?! 囊陨蠈Χ趸劝l(fā)生器的分析比較中可以看出,我國現(xiàn)在在二氧化氯的應(yīng)用上還存在著很多問題。對二氧化氯發(fā)生裝置的認識和評價還不完善,對作為評價基礎(chǔ)的指標(biāo)體系還未建成。