二氧化氯消毒工藝改造技術(shù)方案

1、水務(wù)中心給水裝臵消毒工藝改造技術(shù)方案 水務(wù)中心給水裝臵2022年七月三十日水務(wù)中心給水裝臵消毒工藝改造技術(shù)方案一、現(xiàn)狀及改造理由：液氯是我裝臵生產(chǎn)中始終使用的消毒劑，氯氣作為一種成熟的消毒劑已有百年的應(yīng)用歷史，在長(zhǎng)期應(yīng)用中，積存了豐富的運(yùn)行治理數(shù)據(jù)，并且本錢(qián)低廉，在各種水處理領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。然而，隨著人們對(duì)氯氣消毒產(chǎn)生的副產(chǎn)品分析爭(zhēng)辯，覺(jué)察氯與水中某些有機(jī)物反響，產(chǎn)生大量的鹵代烷和氯化有機(jī)物，其中氯仿、四氯化碳、氯乙酸、三氯乙酸等氯化有機(jī)物被確認(rèn)為致癌物質(zhì)和潛在的致癌物質(zhì)，氯氣消毒工藝對(duì)人體安康的潛在危害性已漸漸引起人們的重視。同時(shí)氯氣本身也屬于劇毒危急品，能與很多化學(xué)品猛烈反響發(fā)生爆炸或生成

2、爆炸性物質(zhì)。人體輕度吸入有流淚、咳嗽、咳少量痰、胸悶，消滅氣管或支氣管炎表現(xiàn)，中度中毒發(fā)生支氣管肺炎或間質(zhì)性肺水腫，吸入極高濃度的氯氣可引起死亡。皮膚接觸液氯，在暴露部位可有灼傷或急性皮炎。液氯的生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、使用等各個(gè)環(huán)節(jié)均存在較大的危急性。因此，查找一種環(huán)保、安全、經(jīng)濟(jì)、有用的消毒方式就顯得格外迫切。歐、美等國(guó)從 20 世紀(jì) 70 年月開(kāi)頭對(duì)替代氯消毒的其他消毒劑進(jìn)展了深入爭(zhēng)辯，認(rèn)為二氧化氯是其中性價(jià)比最優(yōu)的一種，也是世界衛(wèi)生組織WHO和世界糧農(nóng)組織FAO向全世界推舉的A1 級(jí)廣譜、安全和高效消毒劑。目前，二氧化氯消毒工藝已在國(guó)內(nèi)外很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，特別是在城市污水處理、市政給水處

3、理及工業(yè)廢水處理上顯示出很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，其綜合指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于其他消毒劑。因此擬將我裝臵內(nèi)給水加氯間和中水加氯間液氯消毒工藝改進(jìn)為二氧化氯消毒工藝。二、二氧化氯與氯氣的比較與氯氣相比，二氧化氯能直接氧化水中的腐殖酸 (HA)或黃腐酸(FA)等自然有機(jī)物，而不形成三鹵甲烷等氯化物，能大大降低消毒后水中三鹵甲烷(THMS)等氯消毒副產(chǎn)物；在水中不發(fā)生水解，不與水中的氨氮反響，因此其殺菌效率不受水中 pH 值和水中氨氮濃度的影響； 能有效地氧化去除水中的藻類、酚類及硫化物等有害物質(zhì)，對(duì)這些物質(zhì)造成水的色、嗅、味等具有比氯氣更佳的去除效果；二氧化氯能有效殺滅水中用氯消毒效果較差的病毒和孢子等。由此可見(jiàn)，二氧化

4、氯消毒具有比氯消毒更好的效果。固然，二氧化氯也存在缺乏，主要是消毒本錢(qián)高,分析檢測(cè)較簡(jiǎn)單，相對(duì)的操作治理水平也要求較高，過(guò)量投加會(huì)在水中形成大量的亞氯酸根。綜合比較來(lái)看，二氧化氯作為消毒劑的綜合指標(biāo)要明顯高于氯氣。從國(guó)內(nèi)外的實(shí)際應(yīng)用狀況來(lái)看，二氧化氯消毒也已顯現(xiàn)出良好的效果和寬闊的應(yīng)用前景。三、二氧化氯的制備工藝二氧化氯性質(zhì)活潑，不易貯存和運(yùn)輸，因此都承受現(xiàn)場(chǎng)制備的方式，通常使用的二氧化氯發(fā)生器也都是利用化學(xué)反響的原理制備二氧化氯?；瘜W(xué)法二氧化氯發(fā)生器依據(jù)使用原料的不同可分為五大類：1使用氯酸鈉和鹽酸為原料，簡(jiǎn)稱“氯酸鈉+鹽酸工藝”；2使用亞氯酸鈉和鹽酸為原料，簡(jiǎn)稱“亞氯酸鈉+鹽酸工藝”；3使

5、用亞氯酸鈉和氯氣為主要原料，簡(jiǎn)稱“亞氯酸鈉+氯氣工藝”；4使用亞氯酸鈉、次氯酸鈉和鹽酸為原料，簡(jiǎn)稱“亞氯酸鈉三元法工藝”。 5使用氯酸鈉、硫酸和雙氧水為原料，簡(jiǎn)稱“氯酸鈉三元法工藝”。通過(guò)對(duì)以上工藝的綜合比較，我們認(rèn)為：二氧化氯制備工藝主要以氯酸鈉或亞氯酸鈉為原料。這兩種原料中，氯酸鈉相對(duì)穩(wěn)定，儲(chǔ)存運(yùn)輸要求不格外嚴(yán)格，使用過(guò)程中相對(duì)安全；亞氯酸鈉屬?gòu)?qiáng)氧化劑，性質(zhì)活潑，與木屑、有機(jī)物、塵埃、磷、炭、硫等接觸、碰撞或摩擦簡(jiǎn)潔爆炸或燃燒，即使是使用亞氯酸鈉溶液，濃度超過(guò) 30%也簡(jiǎn)潔發(fā)生爆炸，貯存和運(yùn)輸要求嚴(yán)格，包裝需用金屬桶，以防靜電，使用時(shí)要輕拿輕放，不能與皮膚直接接觸，因此相對(duì)較危急，在運(yùn)輸、

6、儲(chǔ)存、使用過(guò)程中存在格外大的安全隱患，國(guó)內(nèi)已發(fā)生過(guò)屢次亞氯酸鈉爆炸事故。同時(shí)，以目前市場(chǎng)上原材料的參考價(jià)格來(lái)看，氯酸鈉單價(jià)還不到亞氯酸鈉單價(jià)的 1/3 。氯酸鈉+鹽酸工藝與氯酸鈉三元法工藝相比，三元法工藝由于使用原料多且均為危急化學(xué)品，因此安全治理要求更高。同時(shí)，由于三元法工藝使用原料較多，因此配比反響過(guò)程相對(duì)更為簡(jiǎn)單，對(duì)發(fā)生器的技術(shù)和質(zhì)量要求以及原材料配比操作要求也更高。而氯酸鈉+鹽酸工藝盡管產(chǎn)生的不是純二氧化氯(除了產(chǎn)生二氧化氯以外，還有約30% 的氯氣)，但在實(shí)際運(yùn)行中,氯氣與二氧化氯混合使用可以起到協(xié)同消毒的作用，使處理效果更好，并能削減二氧化氯的投加量,降低制水本錢(qián)。因此，依據(jù)我中心

7、的實(shí)際需要，從安全治理與運(yùn)行本錢(qián)角度考慮， 建議承受氯酸鈉+鹽酸工藝。四、二氧化氯發(fā)生器的選用和技術(shù)要求基于以上分析結(jié)論，參考國(guó)內(nèi)同行所使用的二氧化氯發(fā)生器的設(shè)備現(xiàn)狀和運(yùn)行狀況，再結(jié)合我中心的實(shí)際供水力量和水質(zhì)狀況，我們建議選用：承受氯酸鈉+鹽酸工藝的二氧化氯發(fā)生器有效氯產(chǎn)量為5000g/h，具體計(jì)算見(jiàn)工藝經(jīng)濟(jì)分析。1、二氧化氯發(fā)生器的反響原理：NaClO+2HClClO +1/2Cl +H O+NaCl。32222、二氧化氯發(fā)生器的工作原理：原料供給系統(tǒng)內(nèi)的氯酸鈉水溶液和鹽酸在計(jì)量調(diào)整系統(tǒng)、加溫系統(tǒng)、電控系統(tǒng)的作用下被定量輸送到反響系統(tǒng)，反響生成二氧化氯和氯氣的氣液混和物，經(jīng)投加系統(tǒng)進(jìn)入待處

8、理水體，完成二氧化氯和氯氣協(xié)同的消殺、氧化等作用。3、二氧化氯發(fā)生器的組成和技術(shù)要求二氧化氯發(fā)生器由供料系統(tǒng)、反響系統(tǒng)、把握系統(tǒng)、吸取系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、殘液自動(dòng)處理系統(tǒng)組成。對(duì)其各系統(tǒng)的技術(shù)要求如下：供料系統(tǒng)應(yīng)構(gòu)造緊湊，穩(wěn)定牢靠，計(jì)量準(zhǔn)確。沖程及頻率雙重把握出口流量，靈敏度更高?？梢猿惺芡獠堪盐招盘?hào)，操作更為便利。反響系統(tǒng)應(yīng)承受RF8 型耐溫、耐腐、高壽命的特種復(fù)合材質(zhì)反響器。把握溫度 85，轉(zhuǎn)化率大于 82%。化學(xué)法復(fù)合型二氧化氯發(fā)生器的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是：轉(zhuǎn)化率60%，其中 CLO2 含量大于 70%按有效氯計(jì)。把握系統(tǒng)承受 PLC或單片機(jī)為核心的智能型把握器、LCD 液晶顯示，輕觸式操作面板，加熱

9、單元承受自動(dòng)恒溫閉環(huán)把握，具有缺水、斷路、短路保護(hù)及超溫報(bào)警并自動(dòng)停頓加寵保護(hù)功能。運(yùn)行保護(hù)單元具有動(dòng)力水欠壓/欠流、缺料選配自動(dòng)停機(jī)保護(hù)功能?？蓪?shí)現(xiàn)中心把握室對(duì)把握器工作狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。具有計(jì)量泵遠(yuǎn)控開(kāi)關(guān)量輸入接口，可對(duì)原料投加進(jìn)展遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)把握?？奢斎氪砹髁亢陀嗦鹊臉?biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)420mA，可實(shí)現(xiàn)發(fā)生器原料的投加量按水流量比例投加或余氯值自動(dòng)閉環(huán)投加。吸取系統(tǒng)為水射器組件，考慮二氧化氯的溶解特性，承受負(fù)壓曝氣方式吸取投加，同時(shí)具有動(dòng)力水壓力傳感功能，可以更好的保障系統(tǒng)工作安全。二氧化氯發(fā)生器設(shè)有獨(dú)特的安全泄壓系統(tǒng)，安全系統(tǒng)在反響系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)不動(dòng)作，一旦反響系統(tǒng)或吸取系統(tǒng)堵塞，或者外部動(dòng)力水

10、電條件缺失，安全系統(tǒng)將會(huì)馬上動(dòng)作，停頓供料系統(tǒng)工作，并釋放反響器內(nèi)部特別壓力，動(dòng)作快速，安全牢靠。反響液自動(dòng)處理系統(tǒng)能夠自動(dòng)將反響器內(nèi)部的剩余液體和溶解的局部有效氯準(zhǔn)時(shí)排出，無(wú)需人工操作，維護(hù)便利。五、工藝經(jīng)濟(jì)性分析：1、工藝分析消毒效果由前面對(duì)二氧化氯與氯氣的比較可知，使用二氧化氯消毒的效果明顯好于液氯消毒，能滿足水質(zhì)要求。消毒力量給水消毒據(jù)資料顯示，用于地表水消毒處理，有效氯的投加量為 0.5 2.0g/m3參考國(guó)內(nèi)同類水廠的運(yùn)行狀況，按 1.5g/m3 進(jìn)展計(jì)算，依據(jù)我中心生活水供水量現(xiàn)狀，按 5104 m3/天2084 m3/h計(jì)算：需要有效氯產(chǎn)量為：1.5g/m32084 m3/h=

11、3126g/h因此，選用有效氯產(chǎn)量為 5000g/h 的二氧化氯發(fā)生器，完全可以滿足給水工藝要求。中水消毒用于中水消毒處理，有效氯的投加量為510g/m3按 10g/m3 進(jìn)展計(jì)算，按中水供水量 1104 m3/天417 m3/h計(jì)算：需要有效氯產(chǎn)量為：10g/m3417 m3/h=4170g/h因此，選用有效氯產(chǎn)量為 5000g/h 的二氧化氯發(fā)生器，完全可以滿足中水消毒工藝要求。2、經(jīng)濟(jì)分析液氯消毒本錢(qián)給水消毒按我裝臵運(yùn)行現(xiàn)狀，加氯量 5070kg/d生活水量 40000m3/d，液氯以 2500 元/t 計(jì)算：消毒本錢(qián)為5070kg/d2500 元/t40000t/d0.00310.00

12、44 元/m3；中水消毒依據(jù)中水運(yùn)行現(xiàn)狀，加氯量 4550kg/d中水水量 4000m3/d，液氯以 2500 元/t 計(jì)算：消毒本錢(qián)為4550kg/d2500 元/t4000t/d0.0280.031元/m3；二氧化氯消毒本錢(qián)生產(chǎn) 1 克有效氯消耗氯酸鈉 0.60g、鹽酸 1.67g，折合人民幣約0.00467 元99%氯酸鈉： 5000 元/噸，31%鹽酸：1000 元/噸。生產(chǎn) 1g 有效氯：本錢(qián)為 0.600.005+1.670.0011=0.00467 元依據(jù)地表水消毒時(shí)有效氯消耗量為 0.52.0g/m3取 1.5 g/ m3,用于中水消毒處理，有效氯的投加量為 510g/m3按

13、8g/m3 進(jìn)展計(jì)算進(jìn)展計(jì)算：給水消毒本錢(qián)為 0.00467 元/g1.5g/ m3=0.007 元/m3。中水消毒本錢(qián)為 0.00467 元/g10g/ m3=0.047 元/m3由此可以看出，用于給水消毒，二氧化氯消毒本錢(qián)約為液氯消毒本錢(qián)的兩倍(用于中水消毒約為 1.5 倍)，但其消毒效果卻大幅改善且更具安全性，因此其性價(jià)比應(yīng)當(dāng)是高于液氯消毒。六、二氧化氯工藝安全性分析1、原料、反響物安全性分析氯酸鈉符合GB1618-1995 工業(yè)用氯酸鈉一等品要求性質(zhì)：無(wú)色或白色立方結(jié)晶，有毒，其粉塵對(duì)皮膚、粘膜、眼睛有刺激作用，應(yīng)存儲(chǔ)于陰涼、通風(fēng)、枯燥的特地庫(kù)房?jī)?nèi)，留意防潮，不得與糖類、油類、木碳等有

14、機(jī)物、硫磺、赤磷、復(fù)原劑、硝酸鹽、酸類和一切易燃品共儲(chǔ)混運(yùn)，裝卸時(shí)要輕拿輕放，防止摩擦、嚴(yán)禁撞擊， 失火時(shí)先用砂土，再用霧狀水和各種滅火器撲救，不行用高壓水。防范措施：嚴(yán)格按要求進(jìn)展運(yùn)輸、裝卸；使用化料器配制為溶液存儲(chǔ)于密封氯酸鈉原料罐中。鹽酸符合GB 320-2022 工業(yè)合成鹽酸一級(jí)品要求性質(zhì)：無(wú)色、有刺激性氣味的液體，濃鹽酸易揮發(fā)，在空氣中形成酸霧，酸味，有腐蝕性。防范措施：在生產(chǎn)中使用密封的鹽酸儲(chǔ)罐，并配臵卸酸泵、酸霧吸取裝臵。二氧化氯性質(zhì)：常溫20下是一種黃綠色的刺激性氣體，分子量67.45，比空氣重，熔點(diǎn)-59，沸點(diǎn) 11。 據(jù)介紹，ClO2在常溫下可壓縮成深紅色液體，極易揮發(fā)，極

15、不穩(wěn)定，光照、機(jī)械碰撞或接觸有機(jī)物都會(huì)發(fā)生爆炸；在空氣中的體積濃度超過(guò) 10%或在水中濃度超過(guò) 30%時(shí)也會(huì)發(fā)生爆炸。不過(guò) ClO2險(xiǎn)。溶液濃度在 10g/L 以下時(shí)根本沒(méi)有爆炸的危防范措施：使用時(shí)現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)制備，不存在儲(chǔ)存問(wèn)題，危急性大大減弱；選用帶有鹽酸、氯酸鈉缺料、工藝水欠壓、水浴缺水自動(dòng)停機(jī)保護(hù)功能的設(shè)備，并配臵備臺(tái)，提高運(yùn)行安全牢靠性。2、生產(chǎn)治理安全性分析原料儲(chǔ)存與配制氯酸鈉承受袋裝50kg/袋，使用時(shí)一般一次投加 100kg，經(jīng)化料器水力攪拌后配制為溶液存儲(chǔ)于密封氯酸鈉原料罐PE 罐中。鹽酸儲(chǔ)存配有 10m3 的酸儲(chǔ)罐鋼襯膠罐，構(gòu)造圖見(jiàn)附件，使用卸酸泵輸送至密封鹽酸原料罐PE 罐。

16、由于所用原料儲(chǔ)罐均為密封PE 罐,厚度為 10mm，具有足夠的強(qiáng)度和耐腐蝕性能，同時(shí)從安全角度考慮，還配臵有酸霧吸取器，可以滿足現(xiàn)場(chǎng)安全要求。生產(chǎn)過(guò)程生產(chǎn)過(guò)程中二氧化氯均為現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)制備，且選用帶有鹽酸、氯酸鈉缺料、工藝水欠壓、水浴缺水自動(dòng)停機(jī)保護(hù)功能的發(fā)生器，并配臵備臺(tái)，因此其運(yùn)行安全牢靠性可以保證。崗位人員操作安全由于原材料均為危急化學(xué)品MSDS 表見(jiàn)附錄，因此需對(duì)崗位人員進(jìn)展相關(guān)安全培訓(xùn)，并按要求配備防護(hù)用品現(xiàn)場(chǎng)已根本具備，制訂相關(guān)作業(yè)指導(dǎo)書(shū)和治理規(guī)程并遵照?qǐng)?zhí)行。對(duì)生活水衛(wèi)生影響鹽酸、氯酸鈉本身均為化學(xué)危急品，但由于在二氧化氯制備過(guò)程中，鹽酸、氯酸鈉在反響釜中進(jìn)展反響，反響廢液能準(zhǔn)時(shí)排放，

17、全過(guò)程中鹽酸、氯酸鈉均不進(jìn)入生活水管道，因此不會(huì)對(duì)生活水衛(wèi)生產(chǎn)生任何影響。七、二氧化氯消毒工藝的運(yùn)行1、給水和中水各配備兩套二氧化氯發(fā)生器單臺(tái)最大有效氯產(chǎn)量5000g/h，均承受一用一備運(yùn)行方式，可以滿足5104t/d 生活水消毒和 1104t/d 中水消毒要求。2、水質(zhì)檢測(cè)按生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB5749-2022中二氧化氯消毒的相關(guān)指標(biāo)執(zhí)行。八、原材料使用量與進(jìn)貨周期1、使用量生產(chǎn) 1 克有效氯需要消耗氯酸鈉 0.60g、鹽酸 1.67g，因此： a.按地表水消毒時(shí)有效氯消耗量 1.5g/m3，制水量 50000m3/d 計(jì)算：氯酸鈉用量0.60g/g1.5g/m350000m3/d=45

18、kg/d約 1.4t/月 鹽酸用量1.67g/g1.5g/m350000m3/d=125.25kg/d約 3.8t/月b. 按中水水消毒時(shí)有效氯消耗量 10g/m3，制水量 10000m3/d 計(jì)算： 氯酸鈉用量0.60g/g10g/m310000m3/d=60kg/d約 1.8t/月 鹽酸用量1.67g/g10g/m310000m3/d=167kg/d約 5t/月2、進(jìn)貨周期氯酸鈉：依據(jù)氯酸鈉性質(zhì)，為防止受潮結(jié)塊、削減摩擦，擬在原給水和中水加氯間內(nèi)各圍建一塊氯酸鈉堆場(chǎng)約16m2,氯酸鈉存量為 2t按 1.5 月/次進(jìn)貨周期考慮,使氯酸鈉原料可以松散存放。鹽酸：依據(jù)鹽酸性質(zhì)，為防止供酸槽車(chē)卸酸過(guò)程中酸霧形成及酸液泄漏風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)盡量削減進(jìn)貨、卸酸頻次，為此擬在原氯庫(kù)室外北側(cè)、中水加氯間南側(cè)各增設(shè)一鹽酸中轉(zhuǎn)儲(chǔ)罐鋼襯膠罐，容積為 10m3，可以滿足 2 月/次進(jìn)貨周期要求。九、改造內(nèi)容：1、撤除現(xiàn)有加氯機(jī)及附屬管