工业循环冷却水使用二氧化氯发生器杀菌灭藻实施方案
淄博海洁环境工程有限公司 高秀军（山东淄博市开发区高科技园 B 座 255086 ）
一、概述
冷却水在相当多的工业设备和空调设施中都需要，为节约水资源，将水进行循环使用。为保护设备，提高换热效率，必须对其进行
软化除垢和杀菌灭藻处理。在循环冷却水系统中，水垢和微生物的危害比较突出，大部分已使用了软化或脱盐的方法去除水垢，而微生
物和藻类的危害往往不被重视。微生物容易在管壁上生长繁殖，引起管道堵塞，增加水流阻力，轻微时造成换热效率降低，严重的造成
孔蚀，可使管道穿孔，报废设备。藻类也容易在凉水塔和凉水池中大量繁殖引起配水管道阻塞。因此，使用消毒剂对循环冷却水进行杀
菌除藻也是必须的。
工业循环冷却水的冷却一般采用冷却塔、框架组合式冷却塔和单独玻璃钢冷却塔。运行状况良好的循环冷却水系统，一般选用的浓
缩倍数为 2.5～3 。补充水量一般为循环水量的 2.5～3% 。循环水的损失途径一般为循环水排污，约占补充水的 60～65% ，挥发淋溅损失
35～40% ，及少量的渗漏损失。
现循环水的杀菌灭藻方式一般为投加次氯酸钠、1227和二氯（或三氯）异氰尿酸钠，季胺盐或其它阳离子型杀菌剂以及二氧化氯
制剂，有单独使用的，也有交替更换使用的，但使用上述杀菌米藻剂均存在如下问题：
（ 1 ）药剂投加浓度大，一般为 30～100PPM ， 导致使用量大，费用高。
（ 2 ）杀菌效果相对差，低于一定浓度即起不到抑制细菌生长的作用。
（ 3 ）长期单独使用，将使系统中的菌藻产生 抗药性 ，而不得不更换杀菌剂。
（ 4 ）大部分杀菌剂与缓蚀阻垢剂均存在 协同降效 问题。二氧化氯正是这些消毒剂中最理想的消毒剂。 它具有广谱、高效、无毒、用量小、药效长等特点。其杀菌能力为其它氯系杀菌
消毒剂的 2 — 5 倍。是其它杀菌消毒剂的 3 — 17 倍。被世界卫生组织（ WHO ）认定的最高级（ AI 级）消毒剂。 因为二氧化氯是
一种氧化剂而不是氯化剂，与氯气相比，它的氧化能力是氯气的 2.63 倍，其杀菌能力远高于 2.6 倍。如杀灭水中 99% 的细菌， ClO2
为 0.5PPm ， Cl2 则为 7PPm 。另外，二氧化氯对水中病毒的抑制能力比氯高 3 倍，比 O 3 高 2 倍。特别是当水中细菌和病毒含量
较高时，二氧化氯的杀灭率比氯高 10 倍，比次氯酸钠（ NaClO ）高 2 倍。 0.25PPm ClO2 的可杀死囊虫， 0.5PPm ClO2 的可以防
止小型甲壳动物在水中繁殖，抑制水中藻类生物的繁殖，如果用 Cl2 则需 7PPm 。二氧化氯的杀菌能力随季节和温度的变化也有差异，
温度越高，二氧化氯的杀菌能力越强，试验证实， 0.25PPm 的 ClO2 在 5 ℃时， 110 秒内可杀死99%的细菌， 10℃时为 41 秒，
30℃时为26秒。这一点使得二氧化氯更加适合作为冷却循环水的杀生剂。 但二氧化氯极不稳定，虽有稳定性二氧化氯消毒液成品，但
浓度过低，制成费用及运输费用高，使用时需现场活化，其活化率大打折扣， 最好方案是使用二氧化氯发生器在使用地点现场发生。
二、 二氧化氯的投加工艺
二氧化氯的投加工艺与系统状况、水温、所用水处理剂及水中还原性物质的多少有关，使用二氧化氯发生器采用连续投加方式，效果
最好。
二氧化氯的投加方式
存在，将二氧化氯发生器的发生液出口管，伸到循环水池水面下，循环水泵进水口附近水域，在 1～2 个小时内，即可使二氧化氯发生液
（ CIO2 + CIO - ）在全循环水系统中分布均匀。 工艺框图如下：
当系统内压力较高时，可使用带隔膜计量泵的 BNK-J 型二氧化氯发生器，设备本身可产生 0.5Mpa 以上的压力，工艺框图如下：
二氧化氯的使用浓度
以中国工程水处理研究中心提供的二氧化氯在循环水中的杀菌灭藻效果为依据，确定二氧化氯的使用浓度。杀菌效果见表 1 。
表 1 ：二氧化氯在循环水中的杀菌效果
| 浓度
\ 效果 % \
菌种 |
0.3PPm |
1.0PPm |
1.5PPm |
2.0PPm |
2.5PPm |
3.0PPm |
| 铁细菌 |
77 |
97 |
99.9 |
99.9 |
100 |
100 |
| 异氧菌 |
74 |
95 |
99.9 |
99.9 |
100 |
100 |
| 硫酸盐
还原菌 |
79 |
98 |
99.9 |
99.9 |
100 |
100 |
以氯酸钠作为产生二氧化氯的基本原料，工业循环水中投加（ CIO2 + CIO - ）达到 3ppm ，即可达到完美的杀菌灭藻效果。当
循环水中的（ CIO2 + CIO - ）降至 0.2ppm 时，仍可抑制水中菌藻的生长。此时再进行重复投加至 3ppm （ CIO2 + CIO - ）。因
此，可采用定期定量投加的方式，而不影响杀菌效果。
3 、二氧化氯投加量及投加周期
二氧化氯投加量 M （ g ） =3ppm × 循环水量 Q （ m3 /h ）
二氧化氯投加周期 N(d)=[(3-0.2) ppm × 循环水量 Q （ m3 /h ） ]÷ [ 补充水量 Q （ m3 /h ） × 24]
以每 1500 m3 /h 规模计算，补充水量为 37.5 m3 /h ，则投加量及投加周期分别为：
M=3ppm × 1500 m3 /h=4500 （ g ）
N=[ （ 3-0.2 ） × 1500 ] ÷（ 37.5 × 24 ） =4.6 （ d ）
4 、二氧化氯发生器的选型
以每次投加在一个班次内完成，时间按如下方式分配：
配药准备： 2h 开机产生 CIO2 : 4h 停机清理 :1h
则二氧化氯发生器的规格大小理论上可参考如下公式计算：L （ g/h ） =M ÷ N
考虑峰值水量及非正常情况，实际选型应大于 L 值。（一般取 1.5L ）
据此可对二氧化氯 发生器 进行选型。
三、费用分析
1 、计算依据：
2NaCIO3 +3HCI==2CIO2 +HCIO+2NaCI+H2O
213 109.5 ( 135 + 52.5 )
99% 工业氯酸钠： 4800 元 /t
32% 工业盐酸： 300 元 /t
2 、计算结果
每 kg (CIO2 + CIO - ) 需 99% NaCIO3 1.147 kg ， 32% HCI 1.825 kg ，费用分别为 5.50 元和 0.55 元，合计 6.05 元。每
1000 m３ 工业循环水年费用为（以年生产 330 天计） （ 3000g /1000 ） × 330/4.7 × 6.05=1274 元 /1000 m３ ·年
3 、工业循环水规模及费用情况如表 2
表 2 ：工业循环水二氧化氯杀菌灭藻年费用表
| 循环水量（ m3 /h ） |
年费用（元） |
循环水量（ m3 /h ） |
年费用（元） |
循环水量（ m3 /h ） |
年费用（元） |
1000 |
1274 |
5000 |
6370 |
10000 |
12740 |
2000 |
2548 |
8000 |
10192 |
||
3000 |
3822 |
9000 |
11466 |
四、应用特点
二氧化氯消毒剂，与其他消毒剂相比具有以下优点
1 、 使用二氧化氯杀菌消毒灭藻，用量小，效果好，可以单独长期使用而不发生抗药性。 且由于二氧化氯持续时间长，可采取定期定
量投加的方式。
2 、二氧化氯在很大的 PH 范围（ 5.8—10.5 ）内都有极强的杀菌能力。二氧化氯的杀菌效果不受介质 PH 值的影响。在循环冷却水的
处理方案中，用二氧化氯来控制菌藻比使用其它杀菌剂效果好得多。
3 、二氧化氯不与磷及磷系、氨及胺基化合物反应，其杀菌效果不受影响，故可减少杀菌剂的使用量，并且不对磷系缓蚀剂的阻垢效果
产生影响。 此特点特别适用于磷系缓蚀剂的冷却水体系。
4 、二氧化碳不仅能杀死微生物，而且能分解残留的细胞结构，具有杀孢子和病菌的作用。从而可有效地控制细菌、藻类及粘泥的生长。
5 、循环水的回水温度越高，二氧化氯的杀菌能力越强，故从循环泵进口加入既可短时间使二氧化氯分布均匀，又可提高杀菌效果。
这一点更适合作为冷却循环水的杀菌灭藻剂。
6 、 二氧化氯在水系统中，对水质稳定剂不产生影响，即使在高温下（60 ℃）也不会影响缓蚀阻垢效果。
7 、使用二氧化氯对碳钢或不锈钢设备管道基本无腐蚀。
8 、二氧化氯不污染水质，不会产生三卤甲烷致癌物。
9 、二氧化氯发生器操作简单，基本不需维护和维修，运行可靠，使用寿命长。
五、结论
同现行循环水杀菌灭藻方式相比，使用二氧化氯发生器在使用地点现场发生既可提高工业循环水杀菌灭藻效果，又可大大节省药剂费用，
其费用 仅占原药剂费用的 10～15% 。
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