一,、二氧化氯預(yù)氧化技術(shù)工藝概述及應(yīng)用現(xiàn)狀
二氧化氯（ ClO2 ）是一種黃綠色氣體，易溶于水,，是國(guó)際上公認(rèn)的高效,、廣譜、快速,、安全的殺菌消毒劑,。二氧化氯作為一種強(qiáng)氧化劑，由于其在消毒殺菌,、防腐除臭,、保鮮及環(huán)境污染處理等方面的獨(dú)特功能已受到國(guó)內(nèi)外專家的廣泛關(guān)注。 1944年,，美國(guó)嘗試在飲用水中使用二氧化氯消毒,。上世紀(jì) 80 年代中期，美國(guó)農(nóng)業(yè)部和美國(guó)環(huán)保局確認(rèn) ClO2 可作為食品消毒劑和飲水殺菌劑,，世界衛(wèi)生組織則認(rèn)為該物質(zhì)具有無(wú)致癌,、致畸性等特性，而被推薦為安全消毒劑中 A1 級(jí)產(chǎn)品,，我國(guó)城市供水在 2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃中將二氧化氯列入替代氯消毒劑的推廣應(yīng)用研究之列,。目前，越來(lái)越多的歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家已把ClO2 用作飲用水的消毒劑,，并對(duì) ClO2 在水處理,、醫(yī)療衛(wèi)生、水產(chǎn)品加工,、果蔬保鮮及環(huán)境污水處理,、紙漿漂白等方面進(jìn)行廣泛的應(yīng)用研究。
優(yōu)點(diǎn)： 1 ）高效,、廣譜的綠色消毒劑,，消毒效果優(yōu)于氯系消毒劑；
2 ）具有持續(xù)消毒能力,，可同時(shí)作為預(yù)氧化與出廠水消毒,；
3 ）可有效去除重金屬，且具有優(yōu)良的脫色、除臭效果,；
4 ）消毒不產(chǎn)生致癌,、致畸、致突的氯代三致物質(zhì),；
5 ）消毒基本不受氨氮,、pH影響；
6 ）使用成本低,；
7 ）二氧化氯新型工藝可采用含氯酸鈉復(fù)配成分與含硫酸氫鈉復(fù)配成分（簡(jiǎn)稱綠安消）作為原材料,，原料使用無(wú)需辦理危化品備案登記手續(xù),。解決 傳統(tǒng)工藝多以鹽酸,、硫酸、氯酸鈉為反應(yīng)原料,，原料涉及到易制毒,、易制爆危化品 ,， 轉(zhuǎn)化率收率低,，勞動(dòng)強(qiáng)度大等問(wèn)題 ；
缺點(diǎn)：1 ）會(huì)產(chǎn)生無(wú)機(jī)消毒副產(chǎn)物亞氯酸鹽,，但可通過(guò)投加亞鐵類絮凝劑進(jìn)行去除,，預(yù)氧化的同時(shí)輔助凈水，降低凈水劑的使用量,；
二,、次氯酸鈉預(yù)氧化技術(shù)工藝概述及應(yīng)用現(xiàn)狀
次氯酸鈉是一種無(wú)機(jī)物，化學(xué)式為 NaClO,， 屬于強(qiáng)堿弱酸鹽,，清澈透明，是一種能溶解于水的液體,。強(qiáng)氧化劑,，用作漂白劑、氧化劑及水凈化劑用于造紙,、紡織,、輕工業(yè)等，具有
漂白 ,、殺菌,、消毒的作用。 NaClO 的消毒機(jī)理與氯氣相同,，都是水解成次氯酸發(fā)揮作用，故也與次氯酸鈣、氯胺,、氯氣消毒同稱為含氯消毒劑,，該水解過(guò)程可導(dǎo)致待處理水的pH 升高，一般認(rèn)為 NaClO
溶于水中后,，水解生成次氯酸和新生態(tài)的氧擴(kuò)散到帶負(fù)電病原體表面,，并通過(guò)細(xì)胞壁進(jìn)入體內(nèi)破壞蛋白質(zhì)、核酸等,，將致病微生物滅活,。殺菌的同時(shí)，次氯酸鈉同氨可以發(fā)生反應(yīng),，在水中生成微量的帶有氣味的氯氨化合物,，但這種物質(zhì)也是一種安全的殺生藥劑，只是殺生能力較差,，同時(shí)導(dǎo)致消毒后水口感變差,。
采用次氯酸鈉消毒，不可避免地使水中存在一定鹽分 ,， 不過(guò)由于投加是按每一噸水幾克的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的,， 像 自來(lái)水等流動(dòng)水體根本就不存在累積的問(wèn)題，更不可能產(chǎn)生咸鹽的感覺(jué),。
1,、次氯酸鈉商品溶液
大多指的 是從氯堿化 工廠出產(chǎn)的副產(chǎn)品 次氯酸鈉溶液， 是氯堿化 工廠生產(chǎn)過(guò)程中必然留下的一種副產(chǎn)品,，通過(guò)堿液吸收多余的氯氣生成
,， 是為了保障氯堿生產(chǎn) 安全必須設(shè)置的一道工藝，因此其 成分較復(fù)雜,，一般只適用于環(huán)保消毒,，不可用于飲水 。目前市場(chǎng)上食品級(jí)的次氯酸鈉商品溶液,，具有涉水衛(wèi)生批件,，其純度更高，雜質(zhì)控制在很低水平,，已可以滿足自來(lái)水消毒安全需要,。常見(jiàn)的次氯酸鈉商品溶液有效氯含量 8-12%，但在儲(chǔ)存中有效成分會(huì)逐漸揮發(fā)分解直至降低到7%左右后保持穩(wěn)定,，故在使用該工藝時(shí)一次儲(chǔ)備量不可過(guò)大,。
成品次鈉優(yōu)點(diǎn)： 1 ）使用簡(jiǎn)單方便；
2 ）設(shè)備投資少,；
3 ）具有持續(xù)消毒能力,；
成品次鈉缺點(diǎn)：1 ）化工下游產(chǎn)品，雜質(zhì)較多，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定,，受化工企業(yè)多少遠(yuǎn)近影響,，存在采購(gòu)風(fēng)險(xiǎn)；
2）
消毒會(huì)產(chǎn)生有機(jī)消毒副產(chǎn)物,，如 三鹵甲烷 ( THMs),、鹵代乙酸 (HAAs)、鹵代乙腈 (HANs),、鹵化氰 ( XCN s),、鹵代苦堿、鹵代乙醛 ( HATs),、鹵代酚 (HHB s),、鹵代酮 ( HKs)、鹵硝基甲烷類 ( HNMs),、鹵代羥基呋喃類 ( CHFs) 等,，簡(jiǎn)稱 DBPs，已知有 700多種,；
3）
儲(chǔ)存使用會(huì)產(chǎn)生無(wú)機(jī)消毒副產(chǎn)物氯酸鹽,，隨著溫度升高、儲(chǔ)存時(shí)間增長(zhǎng),，氯酸鹽產(chǎn)生量越大,，目前國(guó)內(nèi)各大水務(wù)公司均有相關(guān)的研究數(shù)據(jù)；
4）
不能殺滅新型病毒及兩蟲(chóng),；
5）
預(yù)氧化效果受水質(zhì) pH,、氨氮影響較大；
6）
消毒成本較高,；
7）
有效氯含量 5%以上屬于?；罚?gòu)買,、運(yùn)輸,、儲(chǔ)存、使用管理不便,；
2,、次氯酸鈉發(fā)生器
次氯酸鈉發(fā)生器的生成過(guò)程可以通過(guò)化學(xué)方程式表達(dá)如下：
其總反應(yīng)表達(dá)如下：
NaCl + H2O → NaOCl + H2↑
電極反應(yīng)：
陽(yáng)極： 2Cl- - 2e → Cl2
陰極： 2H+ + 2e → H2
溶液反應(yīng)： 2NaOH + Cl2 → NaCl + NaOCl + H2O
次氯酸鈉發(fā)生器一般將電解吸收后產(chǎn)生的溶液以 0.8% ± 0.05%濃度保存在大型儲(chǔ)罐中，和成品次氯酸鈉溶液以相同方式投加,。
次氯酸鈉發(fā)生器優(yōu)點(diǎn)： 1 ）原料易購(gòu),；
2 ）具有持續(xù)消毒能力；
3 ）排氫系統(tǒng)不出現(xiàn)異常情況下,，使用安全,；
次氯酸鈉發(fā)生器缺點(diǎn)：1 ）產(chǎn)品濃度低,，純度低，有效氯含量0.8%左右,；
2 ）消毒會(huì)產(chǎn)生有機(jī)消毒副產(chǎn)物,，如 三鹵甲烷 ( THMs)、鹵代乙酸 (HAAs),、鹵代乙腈 (HANs)、鹵化氰 ( XCN s),、鹵代苦堿,、鹵代乙醛 ( HATs)、鹵代酚 (HHB s),、鹵代酮 ( HKs),、鹵硝基甲烷類 ( HNMs)、鹵代羥基呋喃類 ( CHFs) 等,，簡(jiǎn)稱 DBPs,，已知有 700多種；
3 ）電解,、儲(chǔ)存使用會(huì)產(chǎn)生無(wú)機(jī)消毒副產(chǎn)物氯酸鹽,，隨著溫度升高、儲(chǔ)存時(shí)間增長(zhǎng),，氯酸鹽產(chǎn)生量越大,；
4 ）不能殺滅新型病毒及兩蟲(chóng)；
5 ）預(yù)氧化效果受水質(zhì)pH,、氨氮影響較大,；
6 ）消毒成本較高；
7 ）設(shè)備由溶鹽系統(tǒng),、電源系統(tǒng),、電解系統(tǒng)、排氫系統(tǒng),、儲(chǔ)存系統(tǒng),、投加系統(tǒng)、控制系統(tǒng),、軟水系統(tǒng)等八大系統(tǒng)組成,，占地大、投資大,、操作維護(hù)管理困難,；
8 ）電極使用壽命目前約為5年，壽命期到一般都需要更換新的電極,，電極造價(jià)較高,，后續(xù)使用成本高,；
9 ）大水廠人工強(qiáng)度較大，每天需要溶鹽兩噸以上,；
三,、三種消毒工藝對(duì)比分析
|
比較項(xiàng)目 |
二氧化氯發(fā)生器 |
商品次氯酸鈉 |
次氯酸鈉發(fā)生器 |
|
消毒作用機(jī)理 |
氧化作用 |
氯化作用 |
氯化作用 |
|
消毒作用電極電勢(shì)（注1） |
1.95 |
1
.36
|
1.36 |
|
消毒副產(chǎn)物 |
1、
亞氯酸鹽 1 種 （高純?cè)O(shè)備）,； |
1 ,、 致癌、致畸,、致突三致物質(zhì),，如三氯甲烷、鹵乙酸等,； 目前已知的 700多種,；
1、
氯酸鹽 |
1,、
致癌,、致畸、致突三致物質(zhì),，如三氯甲烷,、鹵乙酸等；
目前已知的700多種,；
2,、
氯酸鹽 |
|
副產(chǎn)物毒性 |
亞氯酸鹽溶液 200ppm以下實(shí)際無(wú)毒水溶液 |
2B 級(jí)致癌物質(zhì) |
2B 級(jí)致癌物質(zhì) |
|
副產(chǎn)物控制 |
易控、可去除 |
難控,、無(wú)法去除 |
難控,、無(wú)法去除 |
|
生產(chǎn)副產(chǎn)物 |
可做到基本無(wú)，現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)完全可以把未反應(yīng)完的原材料可通過(guò)殘液自動(dòng)分離系統(tǒng)徹底去除,，確保只有消毒液進(jìn)入水體 ,； |
氯酸鹽（儲(chǔ)存過(guò)程中自身歧化產(chǎn)生，產(chǎn)生量和原液濃度,、儲(chǔ)存時(shí)間,、溫度正相關(guān)） |
氯酸鹽（電解過(guò)程中產(chǎn)生，和電解溫度正相關(guān),，儲(chǔ)存時(shí)還會(huì)在歧化部分） ,； |
|
殺菌速度 |
5min 后≥99% |
5min 后≥75%，30min后≥ 99% |
5min 后≥75%,，30min后≥ 99% |
|
管網(wǎng)中持續(xù)殺菌時(shí)間 |
≥ 12h |
≥ 8h |
≥ 8h |
|
滅兩蟲(chóng)效果（注2） |
較好滅活效果 |
常規(guī)條件難以滅活 |
常規(guī)條件難以滅活 |
|
生產(chǎn)安全管理 |
綠安消（復(fù)合氯酸鈉,、復(fù)合硫酸氫鈉）人體皮膚可直接觸摸，幾乎無(wú)安全隱患 |
10% 商品溶液運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)后到稀釋至有效氯5%以下溶液,，性質(zhì)比較穩(wěn)定,，幾乎無(wú)安全隱患 |
電解過(guò)程中持續(xù)產(chǎn)生氫氣（易爆易爆氣體）,，需妥善管理
|
|
環(huán)保排放管理 |
無(wú)廢渣、廢液,、廢氣產(chǎn)生 |
無(wú)廢渣,、廢液、廢氣產(chǎn)生 |
系統(tǒng)運(yùn)行 2- 3 個(gè)月需用酸清洗電解槽（提高使用壽命和效率）,，清洗后的廢液參照危廢排放,，氫氣需當(dāng)廢氣處理 |
|
操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度 |
無(wú)，液體直接使用 |
無(wú),，液體直接使用 |
主要搬運(yùn)固體食鹽到稀釋系統(tǒng),，120
萬(wàn)噸水預(yù)處理 每天用鹽 幾噸重
， 人員勞動(dòng)強(qiáng)度過(guò)大 |
|
設(shè)備投資 |
小 |
小 |
大 |
|
維護(hù)管理難易程度 |
小 |
中 |
大 |
|
噸水綜合運(yùn)行成本 |
小 |
中 |
大 |
|
占地面積 |
小 |
中 |
大 |
|
設(shè)備組成
|
原料儲(chǔ)存系統(tǒng),、發(fā)生器主機(jī) 、投加系統(tǒng) |
原料儲(chǔ)存裝置,、投加裝置,、投加控制系統(tǒng)等
|
溶鹽系統(tǒng)、軟化水系統(tǒng),、整流電源系統(tǒng),、電解電極總成系統(tǒng)、存儲(chǔ)裝置系統(tǒng),、排氫系統(tǒng),、投加系統(tǒng)、酸洗系統(tǒng),、自動(dòng)控制系統(tǒng)等 |
|
未知風(fēng)險(xiǎn) |
設(shè)備簡(jiǎn)單,、成熟穩(wěn)定，市面已 有 二十 年以上 的使用 歷史 |
設(shè)備及藥劑簡(jiǎn)單,、行政管理非常成熟,，市面已使用幾十年時(shí)間
|
設(shè)備系統(tǒng)繁多，后續(xù)維護(hù) 修理專業(yè)要求較高 ,，目前 市場(chǎng)品牌較多,，發(fā)生器使用時(shí)間 3年左右，檢修頻率
有待市場(chǎng)檢定 |
鑒于氯系消毒劑消毒會(huì)存在大量的致癌,、致畸,、致突的氯代三致物質(zhì)，且一旦形成就無(wú)法去除,，目前國(guó)內(nèi)以氯系消毒劑作為預(yù)氧化使用或者深度處理使用的非常少,。 二氧化氯 作為 新型 消毒劑，目前新型制備 工藝可采用含氯酸鈉復(fù)配成分與含硫酸氫鈉復(fù)配成分（簡(jiǎn)稱綠安消）作為原材料,，均不 直接使用易燃,、易爆,、易制毒危險(xiǎn)化學(xué)品，無(wú)需辦理備案登記手續(xù),，液體原料,，使用簡(jiǎn)單方便 。 解決了 傳統(tǒng)工藝以鹽酸,、硫酸,、氯酸鈉為反應(yīng)原料，原料涉及到易制毒,、易制爆?；?/span> 問(wèn)題，以及轉(zhuǎn)化率純度低等問(wèn)題 ,。
且產(chǎn)生的消毒副產(chǎn)物亞氯酸鹽可以通過(guò)投加亞鐵類絮凝劑進(jìn)行簡(jiǎn)單去除,，降低消毒副產(chǎn)物的同時(shí)，輔助凈水,。高純二氧化氯預(yù)氧化與亞鐵類絮凝劑組合使用,，去除亞氯酸鹽后不產(chǎn)生任何化學(xué)副產(chǎn)品，是目前最有前景的預(yù)氧化處理工藝,。
五,、推薦方案
為了使二氧化氯的優(yōu)越性得到充分發(fā)揮，在我國(guó)二氧化氯專家的帶領(lǐng)下,，經(jīng)過(guò)科研人員 十幾年的不斷創(chuàng)新,，四川齊力綠源科技有限公司 開(kāi)發(fā)成功了制備二氧化氯的新工藝 ——GAHJ法 ，以綠安消（復(fù)合氯酸鈉）和活化劑（復(fù)合硫酸氫鈉）為原料,，這種方法高純環(huán)保,、安全可靠、簡(jiǎn)單方便,、性價(jià)比高,，其各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)處于國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。GAHJ法 的誕生,，結(jié)束了使用固體氯酸鈉,、固體亞氯酸鈉、濃硫酸,、鹽酸制備二氧化氯的歷史,。這種國(guó)內(nèi)首創(chuàng)、行業(yè)領(lǐng)先的GAHJ法 是二氧化氯行業(yè)的一次重大創(chuàng)新,，深受廣大客戶的贊賞和青睞,！經(jīng)使用證明，它具有其它方法不可比擬的優(yōu)勢(shì)：
★ 使用安全： 不使用固體氯酸鈉,、固體亞氯酸鈉,、硫酸,、鹽酸制備二氧化氯，消除了固體氯酸鈉,、固體亞氯酸鈉,、硫酸、鹽酸在運(yùn)輸,、儲(chǔ)存,、使用過(guò)程中的安全隱患。
★ 使用簡(jiǎn)便： 免去了原料下車,、搬運(yùn),、溶解、稀釋,、抽吸等繁瑣的工作,。全自動(dòng)運(yùn)行，使用簡(jiǎn)單,，維護(hù)方便,，對(duì)操作人員的技能要求不高。
★ 使用效果好： 二氧化氯收率達(dá)到 85 % 以上,，用量少，消毒效果好,。
★ 節(jié)能環(huán)保: 采用 NR
節(jié)能加熱技術(shù),，比其它加熱方式節(jié)能 30%以上。殘液自動(dòng)分離處理,，達(dá)標(biāo)排放,，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。
★ 使用成本低： 原料轉(zhuǎn)化率達(dá)到 95
%以上,，消毒成本降低 15%
,。
★ 管理難度低：由于采用復(fù)合氯酸鈉與復(fù)合硫酸氫鈉全自動(dòng)制備二氧化氯，管理,、操作,、維護(hù)非常簡(jiǎn)單。
★ 無(wú)須辦理?；坊蛞字贫酒穫浒傅怯浭掷m(xù),。
二氧化氯是新一代高效、廣譜,、安全的無(wú)公害殺菌消毒劑,。它在水中不水解，其殺菌效果不受ph值的影響,，因此它比較適合于循環(huán)冷卻水堿性運(yùn)行環(huán)境下的殺菌處理,。
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