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一、 冷卻循環(huán)水應(yīng)用二氧化氯的優(yōu)勢
二氧化氯是目前國際上公認(rèn)的新一代廣譜殺菌劑、高效氧化劑和優(yōu)良漂白劑，在世界發(fā)達(dá)國家中已得到廣泛應(yīng)用。在冷卻循環(huán)水殺菌處理方面，二氧化氯也有其突出的優(yōu)勢。
雖然氯已廣泛用于控制冷卻水中的微生物，但在許多特殊情況下，例如，當(dāng)冷卻水具有較高的pH值、氨氣或有機(jī)物含量時(shí)，則二氧化氯更具優(yōu)勢、更有效、更經(jīng)濟(jì)。因?yàn)楦叩膒H值和氨氣含量會削弱氯氣對微生物的活性。而二氧化氯是一種有效的殺菌劑,其殺菌能力比氯強(qiáng),殺菌作用比氯快,且剩余劑量的藥性持續(xù)時(shí)間長。此外，二氧化氯還能分解菌體殘骸，殺死芽孢和孢子，控制粘泥生長。
二氧化氯在冷卻水中應(yīng)用的最突出優(yōu)勢有：
用量小，殺菌效果好；
適用的pH值范圍廣；
不會與水中氨氮化合物及大多數(shù)有機(jī)物反應(yīng)。
與氯相比，二氧化氯在以下系統(tǒng)中，有技術(shù)和性能上的優(yōu)勢：
★ 有機(jī)物含量高，導(dǎo)致氯需求量及生成的鹵代有機(jī)物增多的系統(tǒng)；
★ 明顯受氨氮污染的系統(tǒng)；
★ 操作pH值較高的系統(tǒng)；
★ 單向冷卻水氯化會導(dǎo)致不能為環(huán)境所接受的三鹵甲烷和其它鹵代有機(jī)物排放的系統(tǒng)。
二、 二氧化氯的性能與特點(diǎn)
• 殺菌力強(qiáng)
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)結(jié)垢、腐蝕與微生物繁殖是相互聯(lián)系的，控制微生物繁殖即可控制循環(huán)冷卻水系統(tǒng)結(jié)垢、腐蝕等，從而提高冷卻效率、降低操作及維護(hù)費(fèi)用。
二氧化氯是一種強(qiáng)氧化型殺菌劑，殺菌能力強(qiáng)，尤其是對孢子和病毒更有效。與氯相比，二氧化氯不僅是有效的殺菌劑、殺藻劑、殺真菌劑、殺孢子劑和殺病毒劑，且藥效持續(xù)時(shí)間長，與等量的自由氯或化合氯剩余物相比，二氧化氯剩余物的殺菌性和殺病毒性更強(qiáng)。特別是還能分解菌體殘骸，殺死芽孢和孢子，控制粘泥生長。
• 用量小
二氧化氯用量小，用2.0mg/L的二氧化氯作用30min時(shí)能殺滅幾乎100%的微生物,而剩余的二氧化氯濃度尚有0.9 mg/L。
通常，冷卻塔中微生物的控制，一般需保持投加二氧化氯后作用5分鐘，維持殘留量0.1～0.3mg/L。 而有機(jī)非氧化性殺菌劑，一般使用劑量需達(dá)20～50mg/L。
• 殺菌能力不受pH影響
二氧化氯適用的pH值范圍廣，它在pH=6～10的范圍內(nèi)，能有效的殺滅絕大數(shù)微生物，因此水的pH值對二氧化氯的殺菌效果沒有多大影響，如當(dāng)pH值從7增加到9.5，氯的殺菌效率大大降低,但二氧化氯的殺菌效果卻大致相同。這使二氧化氯特別適合用于堿性條件下（pH≥8）循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中。為避免腐蝕，一般循環(huán)冷卻水中pH值控制在8.0～9.5之間。
• 不與氨氮化合物反應(yīng)
由于二氧化氯不與氨氮化合物反應(yīng)，當(dāng)二氧化氯加到受氮污染的水中時(shí)，不會增加二氧化氯的消耗，也不會產(chǎn)生有毒的反應(yīng)產(chǎn)物，而且其實(shí)際消耗量比氯要少，因此它適用于含這類化合物的系統(tǒng)，如合成氨廠、煉油廠等冷卻水系統(tǒng)。
• 除鐵
冷卻水中鐵離子含量超過0.5mg/L就會形成鐵細(xì)菌產(chǎn)生粘泥堵塞管道,腐蝕熱交換器,二氧化氯可以迅速氧化2價(jià)鐵離子形成Fe(OH)3，達(dá)到剝粘泥、防腐目的。
• 沒有抗藥性
通常非氧化殺菌劑使用久了，會使微生物產(chǎn)生抗藥性，如目前常用的殺菌劑季胺鹽等。而氧化型殺菌劑二氧化氯卻不產(chǎn)生抗藥性，且用量少，見效快。
• 酚類物的去除
氯化酚對水生生物有負(fù)面影響，并造成相對高的化學(xué)需氧量（理論上2.4mg O2/mg酚）。它們在環(huán)境中也相當(dāng)持久。因此，環(huán)境保護(hù)組織規(guī)定氯化酚的一般排放濃度為0.1 mg/L。
二氧化氯與酚類化合物有相當(dāng)高的反應(yīng)性。它可以氧化這些化合物，使其成為更為環(huán)境所接受的產(chǎn)物，如草酸和馬來酸。因此，使用二氧化氯有助于酚類和氯化酚類符合排放標(biāo)準(zhǔn)。
• 對其它水處理劑沒有影響
許多水處理藥劑會受到氯的影響，如緩蝕劑三唑（triazole）、 EDTA、NTA及AMP等。此外，有機(jī)物存在時(shí)，氯還會與之形成THMs。而二氧化氯則沒有這些缺點(diǎn)。
三、氯及溴殺菌劑在冷卻水中應(yīng)用的限制
• pH 值
氯氣殺菌劑是靠氯溶于水形成的次氯酸起作用的,而次氯酸在堿性條件下形成次氯酸根離子,其殺菌能力只有次氯酸的5%。次氯酸的殺菌效率隨水中pH增加而降低，次氯酸含量從pH7時(shí)的79%降至pH8時(shí)的28%。因?yàn)樵S多冷卻塔為控制腐蝕均是在pH8時(shí)運(yùn)行的，因而對氯的殺菌作用影響很大。一般以氯為主的微生物控制方案的pH值最佳范圍為6.5～7.5。
因此,在堿性循環(huán)冷卻水中,加入的氯控制微生物能力很差,需再增加氯投量,多加氯不僅增加了微生物控制費(fèi)用,而且會使冷卻水系統(tǒng)腐蝕嚴(yán)重。
• 與氨的反應(yīng)
氯與氨或胺反應(yīng)很快并形成氯胺，其殺菌能力只是次氯酸的1%。
水中有氨存在時(shí)，氯與氨反應(yīng)生成一、二及三氯胺, 在pH7～8形成二氯胺,需要氯:氨比為10:1,這意味著水中含1mg/L的氨NH3將消耗10 mg/L氯,而氯胺的殺菌效果比氯差。因此，在含氨-氮化合物的循環(huán)冷卻水中,氯投加量需首先滿足氨-氮化合物的需氯量,才能獲得自由余氯,而自由余氯才是有效的殺菌劑。
• 亞硝酸根
由于硝化菌群能使氨氧化成為亞硝酸根，而亞硝酸根為還原性物質(zhì)，在通過氯殺菌時(shí)，只有將亞硝酸根全部氧化為硝酸根之后，才有余氯出現(xiàn)，否則水中就根本不會有余氯，因而也就不能控制微生物。水中亞硝酸根含量大于1 mg/L時(shí)，通氯殺菌就開始產(chǎn)生困難，當(dāng)亞硝酸根含量大于10 mg/L時(shí)，困難就很大，往往出現(xiàn)氯的消耗高、余氯加不上、化學(xué)耗氧量增長、濁度上升、水變黑、系統(tǒng)粘泥量增加的情況，造成水質(zhì)惡性循環(huán)。在這種情況下，氯的殺菌效果很差。
可見，冷卻水中應(yīng)嚴(yán)格控制氨含量，一般認(rèn)為水中氨含量大于10 mg/L時(shí)，就易造成微生物的危害，如大量細(xì)菌膠團(tuán)產(chǎn)生,水質(zhì)濁度升高,堵塞冷卻塔填料,影響通風(fēng)換熱效果,大量菌藻附著于換熱器表面,影響設(shè)備換熱效果,限制生產(chǎn)負(fù)荷,并對設(shè)備產(chǎn)生腐蝕。
• 水處理劑等化學(xué)藥品
許多水處理藥劑會受到氯的影響，如緩蝕劑三唑（triazole）、 EDTA、NTA及AMP等。此外，有機(jī)物存在時(shí)，氯還會與之形成THMs。
在高pH和高含氨體系增加氯投加量是不可行的，因?yàn)檫@會引起金屬腐蝕、木朽及總可溶性固體（TDS）含量高，因此，此時(shí)氯的作用很受限制。
★ 溴
溴可以代替氯，但只能克服氯的一些缺點(diǎn)。雖然溴胺（溴與氨的反應(yīng)物）是有效殺菌劑，在pH8.5時(shí)次溴酸的含量與pH7.5時(shí)次氯酸的含量相同,但溴與氯一樣,也會與水中有機(jī)物(不論是處理劑還是污染物)反應(yīng)。
四、二氧化氯在工業(yè)冷卻水中的投加方式及用量
二氧化氯應(yīng)直接用于冷卻水系統(tǒng)的循環(huán)泵入口，因?yàn)闅⒕鷦┑闹饕饔檬潜Ｗo(hù)熱交換器及冷卻水系統(tǒng)中的其它部件，提高冷卻效率。是否用于緊靠泵入口的污水槽水底部，則取決于冷卻水系統(tǒng)的嚴(yán)重性。
一般采用兩種方式投加二氧化氯：間歇式和連續(xù)式投加。這兩種方式均基于二氧化氯在水中的殘留量，一般為保證藥劑的有效性，需要知道冷卻水對二氧化氯的需求量。通常二氧化氯需求量在5分鐘后測定。
冷卻塔中微生物的控制，一般需保持投加二氧化氯后作用5分鐘，可維持殘留量0.1～0.3mg/L。
★ 間歇式投加
二氧化氯每周投加1-3次，投加量以維持所需二氧化氯殘留量為準(zhǔn)，此劑量取決于系統(tǒng)循環(huán)率。
★ 連續(xù)式投加
連續(xù)式投加費(fèi)用較高，用于冷卻水系統(tǒng)問題嚴(yán)重時(shí)。連續(xù)式投加劑量以維持系統(tǒng)二氧化氯殘留量0.1～0.2mg/L為準(zhǔn),投加量也取決于循環(huán)率。
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