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1、城市污水处理厂二氧化氯消毒技术与设备配置1. 二氧化氯（CI02）在污水处理中的技术特点我国城镇污水处理厂水污染物排放指标执行GB18918-2002城镇污水处理厂污染物排放标准，即出水粪大肠菌群小于104个/I。目前我国城市污水处理厂采用的出水消毒工艺 主要是液氯消毒，CIO2和紫外C消毒工艺正在推广之中。实验表明CIO2在城市污水处理中 具有以下特点：强氧化性和广谱杀菌消毒效果。不生成三氯甲烷（THM）类等有毒副产物， 具有后续氧化和杀灭作用，有效 PH值范围3-9 ;脱色和除臭作用；微絮凝作用。且对 水中Fe2+、Mn2+有很好的去除效果。可见CIO2是现代城市污水处理厂较为理想的消毒剂
2、。2. CIO2发生装置的工艺技术2.1亚氯酸钠（NaCI02）或氯酸钠（NaCIO3）与盐酸（HCI）化学法的CIO2发生器CIO2 有爆炸性，必须现场制备立即使用。市场技术成熟，工艺简单，成本较适合城市 污水处理厂投入使用的 CIO2 发生器主要有用 NaCIO2+HCI 和 NaCIO3+HCI 为原料的两种化 学法。它们的工作原理为：5NaCIO2+4HCI4CIO2+5NaCI+2H2O正反应：NaCIO3+2HCICIO2+1/2Cb+NaCI+ H2O副反应：NaCIO3+6HCI3Cb+2NaCI+ 3H2O采用NaCIO2为原料的称为高纯CIO2发生器；NaCIO3法称为复合
3、型CIO2发生器。对于 复合型发生器来讲，根据 CIO2 发生器反应室压力不同，可分为正压式和负压式两种。正压 式不设反应物加热系统，可直接对带压（ 0.7MP）水体进行投加。负压式设反应物加热系统， 并利用动力水产生负压投加。前者认为通过提高反应物的接触时间，可以提高原料转化率 和CIO2得率，并通过气体防聚集技术，避免 CIO2和CI2 （氯气）因浓度过高而爆炸。后者 认为适当的温度有利于提高反应物的转化率，并利用动力水形成的负压防止 CIO2 和 CI2 的 聚集和加快反应速度。2.2 CIO2发生器的主要技术指标2.2.1 NaCIO2或NaCIO3的转化率与CIO2得率。对于采用Na
4、CIO2做原料的高纯CIO2发 生器，其原料转化率与 CIO2 的得率相对稳定，均可达到 95%以上。但对于复合型 CIO2 发 生器而言，由于副反应存在，除了考虑NaCIO3的转化率高低之外，还必须考虑CIO2的得率。 我们希望实际完成的反应是 NaCIO3有最大转化率（85%）和CIO2有最高的得率（70%）。 如果转化的NaCIO3都生成了 CI2，对一台CIO2发生器将没有实际意义。2.2.2 CIO2的消毒能力与有效氯。CIO2有强烈的氧化作用，在水中几乎 100%以分子状态存在，所以易穿透细胞膜。同时，CI02的消毒能力相当于有效氯含量为 263%,它的氧化 性是液氯的2.5倍。C
5、I02在释放杀菌分子时，不会分裂成氯和氧，甚至不同温度、不同水 质环境中，都会保持不变，而继续通过氧化而不是氯化来瓦解细菌和其他微生物。但由于 国家标准是以水中有效氯作为衡量消毒的能力，因此有效氯在设计书或产品说明书上也作 为描述CI02发生器的技术指标。如：某污水处理厂设计CI02投加量为有效氯7mg/l.对于复合型CI02发生器可理解为总有效氯为额定量CI02的263%与反应产生的CI2。3. CI02消毒系统配置实例某污水处理厂总设计规模15X 104m3/d，CI02发生器两用一备，出水消毒前粪大肠菌群 9.2 X 105个/L,消毒后粪大肠菌群10个/L,排入环城河（水质粪大肠菌群数
6、 106个/L） 接近西溪出口处。遇到海水涨潮时，环城河水位可淹没污水厂排水口，不适于采用紫外C消毒。另外，污水处理厂进水中含有约 15-20%的造纸厂的废水，出水色度w 45倍，利用 CI02消毒有利于脱色。再考虑到CI02在水处理中的综合技术特性和 NaCI02是NaCI03原料价格的34倍等因素，确定采用复合型 CIO2发生器。该设备是正压型，其 CIO2额定量为8000g/h,有效氯为 24kg/h。3.1二氧化氯消毒系统设备及其工艺流程420m3HCI储液罐变频转换控制器ACS143-2K7.3电控箱DKG-3-5.5kwFT._二 30min接触池进水触摸屏PLCTD170A/S7
7、-22NaCI03自动溶加器RYC-1000量泵1#2#3#GM0120# # #GPF-8000E 1 #2#3#计量泵1#2#3# *GM0120中控室RS4855m3NaCI0a储液罐出水图1. GPF-8000E两用一备系统配置工艺流程图实例3.2控制系统设置图1是污水处理厂消毒系统图，该系统设： RS485接口和带触摸屏PLC，实现远程、 本地自控、手动功能。通过计算机进入In ternet可实现由制造商远程监控和诊断功能。 根据PLC输出信号，变频控制器通过控制计量泵可实现无极调控NaCI03和HCI溶液的投加量，起到节约物耗、能耗的作用。 PLC根据进水流量（FT）和排放水余氯，
8、两个信号实现 复合环控制。也可根据具体情况采用流量、余氯或剩余CI02单因子控制。为确保反应能 按正反应进行和避免因缺料造成危险和原料浪费，在 ClO2 发生器进口处增设流量传感器（FS）和在储液罐中设置液位（LS）报警控制开关。4 投资成本分析系统配置设备成本应包括自控仪表、PLC、系统软硬件；电控中心和变频器转换系统；CI02发生器、计量泵和工艺管道系统等。图1配置的系统的总价约占同等条件液氯消毒投加设备系统总价的3/4-4/5。按生产CI02成本0.0107元/g和投加量为有效氯7mg/l （相当 CIO2 2.33g/ m3）计算，处理成本约0.0249元/m3，接近于液氯消毒成本0.
9、02元/m3,可见 城市污水处理厂采用复合型二氧化氯全自动控制消毒系统投资与运行成本接近液氯消毒。5 设备配置问题探讨有效氯作为复合型CIO2发生器的技术指标不能准确反映 CIO2的实际得率，尤其对于那 些不能避免副反应的复合型CIO2发生器来讲，有可能出现很高的原料转化率和很低的 CIO2 得率的情况。该型 CIO2 发生器可作为高纯型或复合型使用。作为复合型设备使用时，根据工业盐酸 （HCI）浓度30%和配制氯酸钠（NaCIO3）浓度27%，通过调节NaCIOs和HCI的投加比例（如 1:1.21.5），可以限制副反应的发生。但正反应中仍含有相当CI2 （ 30%）。当余氯过量时， 就可能产生 THMs 等有毒副产物。因此若污水处理厂出水作为中水回用或景观用水等，建 议采用NaCIO2作为原料，制备高纯CIO2以减少对环境的潜在污染。无加热型必须通过对反应室的改进，才可达到与加热型一样的原料转化率与CIO2得率，且材质必须是耐高压腐蚀。加热反应的CIO2复合型发生器不能作为高纯发生器使用。加热型除要考虑材质必须是耐高温（约 70oC）腐蚀外，还必须考虑加热控制系统的可靠性和能 耗。耐高温腐蚀管配件通用性较强，耐高压腐蚀管配件通用性差。同时要充分考虑保质期、 随机配件、易损件采购费用与渠道、售后服务等问题。#
