二氧化氯發(fā)生器在飲用水及其他食品工業(yè)水處理領(lǐng)域的應用
| 二氧化氯發(fā)生器在飲用水及其他食品工業(yè)水處理領(lǐng)域的應用 |
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| 一、二氧化氯作為氯**的替代物
在過(guò)去的50年里,氯氣作為一種**劑廣泛地應用在飲用水及食品工業(yè)水處理中, 現在仍然是一種*普遍的**劑。但20年的研究成果表明,用氯處理含有機物的水，特別是含腐殖酸的水，能生成鹵代烴(三鹵甲烷、氯代烴等)，而這種物質(zhì)對人體組織具有破壞性并有致癌作用。在1985年,聯(lián)邦德國健康署將三鹵甲烷和氯代烴的限值定為25ug/L，在1991年又將此限值定為10ug/L，歐盟明確規定其有機物的含量為1ug/L。不僅在飲用水處理中對其有特別規定，在污水處理中也有具體規定。在1989年，廢水中的AOX值有具體的限量，在1994年，這個(gè)值又被降為1mg/L。如果超標，則此廢水處理過(guò)程需增設其他的設備以將此值降低到符合標準為止。為此種種原因，當時(shí)人們投入巨資研究如何改善**的特性，于是人們的注意力集中到二氧化氯上。在飲用水及食品工業(yè)中，二氧化氯取代了氯，除了上述的原因之外，還有其獨特的優(yōu)勢。
1.氯酚的產(chǎn)生
酚在地表水中的極限濃度為1ppm，但用氯氣**時(shí)，其濃度達到1ppb時(shí)(低1000倍)，人們就能注意到氯酚了, 氯酚發(fā)出一種類(lèi)似于藥和碘仿的味道。而使用二氧化氯**時(shí)，則不會(huì )產(chǎn)生氯酚。鑒于此原因,美國Niagara Fall供水廠(chǎng)早在1944年首先成功地應用了二氧化氯發(fā)生器,在1958年150個(gè)給水廠(chǎng)使用二氧化氯發(fā)生器，在德國*早的使用記錄為1959年。氯氣的用量受NH3、NH4+的影響，在氯化的過(guò)程中，因水中存在氨、銨基物及有機氮，依pH值的大小，與氯反應分別生成氯化銨、二氯化銨、三氯化氮，盡管氯化銨也有**作用，但其功效比次氯酸低10-15倍。除此之外，余氯的含量很難處理到規定的濃度以下，如果化合氯的濃度過(guò)高，還會(huì )產(chǎn)生三鹵甲烷。
2.氯的**效果取決于pH值的大小,而二氧化氯的**效果幾乎不受pH值的影響。
讓我們首先關(guān)注一個(gè)平衡: Cl2 - HOCl - OCl-。 Cl2**過(guò)程中 ,Cl2存在于水溶液的三種形式: Cl2 , HOCl , OCl-。（請見(jiàn)圖1）從圖中可以看出, HOCl在較寬的pH值范圍內存在,而且其**效果等同于 Cl2 , 而OCl- 比氯氣**效果差10-100倍。 當pH=8時(shí),只有18%的氯氣存在, 其余的被低效的OCl- 所替代。 當pH=9時(shí)，只有3.3%的Cl2存在。 應用這個(gè)原理可以解釋當pH值較高時(shí), 用氯氣**的低效性。
另一方面, 二氧化氯顯示出高的**作用, 其**作用隨pH值增大而增大。當pH值增大時(shí)，氧化還原電位直接與殺傷率有關(guān), 當使用氯氣時(shí), 其電位下降很快, 而二氧化氯則恒定在一個(gè)很高的氧化還原電位上。
二、二氧化氯發(fā)生器的設計、功能及**狀況
1.二氧化氯的發(fā)生原理
二氧化氯是不穩定的氣體, 不能被濃縮和儲藏。因此在使用的地方需現場(chǎng)制備，直接輸送到待處理的水中。其中一種反應方程式如下：5NaClO2 + 4HCl ------ 4ClO2 + 5NaCl + 2H2O
2.二氧化氯發(fā)生器的設計及工作原理
在普羅名特Bello Zon系統中，二氧化氯是由9％的稀鹽酸和7.5%的亞氯酸鈉稀釋溶液的反應來(lái)制造, 或者由濃度為30%的鹽酸和24.5%的亞氯酸鈉制造2%(20g/L)的二氧化氯水溶液。
內部控制工作方式：
由于系統中采用了經(jīng)過(guò)60多萬(wàn)次考驗的普羅名特電子控制、電磁驅動(dòng)隔膜式精密計量泵，這種計量泵在自由運行狀態(tài)下,泵的計量既可以通過(guò)調節計量泵的沖程長(cháng)度,也可以通過(guò)調節計量泵的沖程頻率來(lái)達到要求的輸出量。這樣就可以將兩種用于反應的化學(xué)藥液按需要量準確地注入反應器,在反應器中兩種化學(xué)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應產(chǎn)生一定濃度的二氧化氯溶液,由于泵的壓力, 生產(chǎn)的二氧化氯溶液在混合器中與旁路中的水進(jìn)一步混合，稀釋到**濃度的二氧化氯水溶液被注入待處理的水流中。
外部控制工作方式：
通過(guò)接觸式水表、變頻數字調節器或模擬信號等外部信號控制二氧化氯發(fā)生器的運行情況。計量泵可以接受外部控制脈沖或模擬信號, 根據外控信號的大小對沖程頻率進(jìn)行比例調節。通過(guò)這種控制便將兩種用于反應的化學(xué)藥液按需要量準確地注入到反應器,在反應器中兩種化學(xué)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應,達到調節二氧化氯投藥量的目的。生成的二氧化氯溶液再進(jìn)入混合器，與旁路中的水進(jìn)一步混合之后注入到待處理的水中。
此外, ProMinent/普羅名特Bello Zon二氧化氯與ProMinent/普羅名特測量控制技術(shù)的結合,充分地實(shí)現了測量－控制－計量的閉環(huán)控制系統，從而控制二氧化氯水溶液的定量投加。ProMinent/普羅名特DULCOTEST二氧化氯傳感器的測量范圍：0-20mg/L。ProMinent/普羅名特DULCOMETER測控儀表的輸出信號直接用于控制泵的沖程頻率, 從而確定二氧化氯的發(fā)生量。
3.**性
ProMinent/普羅名特BelloZon系統是一個(gè)****可靠的閉環(huán)系統,化學(xué)藥劑的反應過(guò)程完全在一個(gè)全封閉的反應器中進(jìn)行, 而加藥過(guò)程又完全在封閉的管路中完成, 從而使得該系統無(wú)一處有可能泄漏的地方。同時(shí), 該系統又是一個(gè)自控程度極高的控制系統, 可對管路中的水流量進(jìn)行監測,為防止意外,安裝在設備內的排氣裝置定時(shí)地進(jìn)行通風(fēng)排氣，使箱內凝結的殘液經(jīng)過(guò)通風(fēng)管道旁路被**地排出到系統外。安裝在壓力路中的藥量監視器能準確無(wú)誤地監測故障，并關(guān)閉整個(gè)設備，自動(dòng)發(fā)出報警信號。
計量泵的吸液總成內帶有液位開(kāi)關(guān), 當液位降低到30cm時(shí), 二氧化氯發(fā)生器報警, 催促工人添加藥劑, 當繼續下降至0cm時(shí), 系統自動(dòng)停機。由于**的原因，在開(kāi)始使用及再次使用之前，須由專(zhuān)人對二氧化氯發(fā)生器進(jìn)行檢查。
三、二氧化氯在飲用水和食品工業(yè)水處理中的應用
前面我們講述了氯**過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生一系列的副產(chǎn)物，如三鹵甲烷、氯代烴和氯酚等。因而我們更傾向使用二氧化氯發(fā)生器，即使同是二氧化氯發(fā)生器，因反應原料的不同而各不相同。亞氯酸鈉與鹽酸反應生成二氧化氯，因在該過(guò)程中不產(chǎn)生任何副產(chǎn)物，這種方法的發(fā)生器被認為是純二氧化氯發(fā)生器，不含其他副產(chǎn)物的二氧化氯才是飲用水、啤酒飲料等工業(yè)水處理中所需的**劑。
二氧化氯的投加濃度一般為0.2-0.4ppm,飲用水中二氧化氯的限量0.4ppm，出廠(chǎng)水中的二氧化氯濃度不低于0.2ppm。
為達到較好的**效果，有效的混合及充足的反應時(shí)間是很有必要的。一般來(lái)說(shuō)，需要將二氧化氯與待處理水或工藝介質(zhì)保持15分鐘的停留時(shí)間，以使二氧化氯充分地與待處理的水充分反應。
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|  圖1：當pH為8時(shí)，只有18%的Cl2存在 |  圖2：Bello Zon二氧化氯發(fā)生器系統配置圖 | 1.主水管
2.流量檢測
3.旁路管
4.旁路泵
5.角座閥
6.取樣口
7.排風(fēng)口
8.沖洗總成
9.法蘭
10.插入管 11.反應罐 12.取樣管 13.二氧化氯傳
感器
14.鹽酸
15.亞氯酸鈉
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