二氧化氯在火电厂冷却循环水中的应用
摘 要: 本文介绍二氧化氯的杀菌特性和二氧化氯在火电厂循环冷却水中的实际应用。 为火电厂改善循环水杀生效果， 保证冷却水系统稳定运行提供了良好的环境。
关键词: 二氧化氯 火电厂 冷却循环水
火电厂循环冷却水环境非常适宜细菌、真菌和藻类繁殖，其中的某些微生物会使冷却水系统降低冷却效果或促进金属表面腐蚀。 如粘液异氧菌和真菌会产生附着力很强的粘泥状沉积物，沉积物覆盖在热交换器金属表面上， 一方面会降低冷却水的冷却效果， 另一方面会阻止缓蚀阻垢剂接触金属表面， 并使金属表面形成差异腐蚀电池发生沉积物下腐蚀 ； 铁细菌、 硫酸盐还原菌和硝化细菌会直接引起金属腐蚀， 腐蚀会缩短换热器使用寿命 ； 冷却水中的藻类主要有蓝藻、 绿藻和硅藻， 藻类生长在水泥塔壁、 池壁或塔柱上， 死亡后成为悬浮物或沉积物， 进入换热器会堵塞管路， 降低冷却水流量， 从而降低其冷却作用。 火电厂循环冷却水中有害微生物主要是粘液异氧菌和藻类。
为保证循环冷却水系统正常运行， 循环冷却水必须进行杀菌灭藻处理。最有效和最常用的办法是投加杀生剂，常用杀生剂分两类：氧化性杀生剂和非氧化杀生剂。为避免微生物产生抗药性，二者经常交替使用，因氧化性杀生剂成本低，日常处理以投加氧化性杀生剂为主。
1 二氧化氯(ClO2)的特性
二氧化氯与其它氯系消毒剂不同， 在水溶液中不形成次氯酸，而是以ClO2分子形式存在。因此与其它氯系消毒剂相比，与有机物的反应机理不同， 杀生机理亦不相同。 ClO2与有机物不发生取代反应，而是发生氧化反应，因此不会形成有害的氯代有机物。二氧化氯的杀菌效果受pH影响小，适用的pH值范围广，它在 pH=3-9 的范围内能有效的杀灭绝大多数的微生物，这一特点适合于循环冷却水系统碱性条件。二氧化氯标准状态下为黄绿色气体，有氯的刺激性气味。ClO2易溶于水，溶解度相当于氯气的5倍。ClO2以分子的形式溶解在水中， 不易发生水解反应。
二氧化氯(ClO2)是一种强氧化剂，其强氧化性表现在：
在酸性条件下:
ClO2+4H++5e=Cl-+H2O
在中性或碱性条件下:
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，水中一些还原状态的金属离子Fe2+、Mn2+也能被氧化。
2 清澜电厂基本工艺参数
保有水量： 1300 m3
循环量： 12321 T/h
蒸发量： 152 T/h
温差： 6.9℃
浓缩倍数： 3
3 清澜电厂基本情况
清澜电厂循环水系统原采用非氧化性的季铵盐类杀菌剂和氧化性的次氯酸钠交替冲击式投加作为杀生剂， 以季铵盐类杀菌剂为主， 但杀生效果不理想， 而且所需费用较高。 为改善循环水杀生效果， 保证冷却水系统稳定运行， 改用二氧化氯替代次氯酸钠， 并相应减少非氧化性的季铵盐类杀菌剂的投加量， 以减少费用。
4 二氧化氯实验室试验
4.1 投药量对异养菌杀灭率的影响
测定不同投药量条件下循环水样的异养菌杀灭率如表1.
4.2 pH对异氧菌杀灭率的影响
调节pH 值，投加浓度为有效氯0.75 mg/L, 作用时间30分钟， 测定不同pH值条件下异氧菌杀灭率如表2.
4.3 藻类的杀灭实验
测定投药前后叶绿素a的变化，不同ClO2投加浓度下，反应时间与藻类灭活率的关系如表３：实验结果表明： 二氧化氯的杀菌能力强， 杀菌作用快， 且受pH值影响较小， 对藻类具有很好的杀灭作用。
5 实施方案
二氧化氯的投加方式和投加量：循环水系统采用 4 天投加一次 2% 稳定性二氧化氯溶液30mg/L， 每月投加一次100mg/L的季铵盐类杀菌剂。
6 实践结果
6.1 二氧化氯的杀生效果
清澜电厂循环水处理pH控制范围在8-9，非常适宜二氧化氯的杀生。
二氧化氯投加前，采样监测，水样余氯为0mg/l，细菌总数为1.2x106个/ml。 二氧化氯投加后，系统水的余氯维持在0.2-0.4mg/l，细菌总数一般维持在103个/ml。二氧化氯投加后一天，藻类即变黄，第二天后藻类呈条状，部分由于水的冲刷而脱落，五天后藻类基本死亡。
6.2 系统腐蚀情况
二氧化氯投加后，在冷水池中投入挂片。一个月后取出检查。
挂片无点蚀，均匀腐蚀速率为：0.002403mm/a， 符合要求。
6.3 其实情况
实验前后系统水质变化不大， 其它缓蚀阻垢剂投加量维持不变。说明二氧化氯与所使用的缓蚀阻垢剂相容性较好。水处理外排水样中的 CODMn 维持在 1.5-2mg/l 之间，满足环保要求。
7 经济效益分析
作冲击性投加时, 每千吨保有水量的ClO2商品液投加量为30kg，费用约为450元/千吨；根据运行情况，预计年消耗药品费用不到10 万元。而季铵盐每千吨保有水量的投加量为100kg， 费用约为2500元/千吨;根据运行情况，预计年消耗药品费用不到4万元。总计年消耗药品费用为14万元， 较原来的年消耗杀生剂药品费用25万元相比，可节约11万元。计划投入复合二氧化氯发生器后，费用将进一步减少。
8 结语
使用二氧化氯对清澜电厂的循环冷却水进行杀菌灭藻处理，pH 值在8-9 范围内，具有良好的杀菌效果，而且能有效、快速的杀灭电厂循环水中的藻类。将二氧化氯与非氧化的季铵盐类杀生剂复合使用， 杀生效果更显著， 且不易使细菌产生抗药性， 并有一定的除铁和清洗剥泥效果。
清澜电厂循环冷却水杀菌灭藻处理更改为以二氧化氯为主，非氧化的季铵盐类杀生剂为辅后， 为火电厂改善循环水杀生效果，保证冷却水系统稳定运行提供了良好的环境。而且经济效益显著，年节约费用 11 万元。
参考文献
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