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摘 要：阐述了循环冷却水系统中微生物的一些危害及控制微生物生长的药剂应具备的条件；介绍了二氧化氯的性能与特点及在工业循环冷却水处理中的发展趋势；列举了二氧化氯在工业循环冷却水处理中的应用效果，并指出二氧化氯将在循环冷却水处理中得到广泛的应用。
关键词：二氧化氯；循环冷却水系统；杀菌
１、概述
循环冷却水系统的环境为微生物繁殖提供了优越的条件。适宜微生物滋长的水温25℃～40℃，饱和的溶解氧，适中的PH值，丰富的营养源，浓缩倍数提高，导致含盐量的增加，工艺介质泄漏，以及倾向于采用碱性有机磷系配方作为水质稳定剂，充足的阳光等都为循环冷却水微生物滋长营造一个理想的环境。以这些微生物为主体，混杂泥砂、无机物和尘土等，形成生物粘泥附着与堆积，因而产生粘泥故障，引起设备、管道的局部腐蚀、堵塞等不良问题，降低换热器的热交换效率而且隔绝缓蚀阻垢剂对金属表面的保护作用造成垢下腐蚀，甚至使管道穿孔，设备损坏。因此，必须在循环冷却水中投加杀菌剂，以控制微生物的生长。
目前用于循环冷却水的杀菌剂分为两类，氧化性和非氧化性杀菌剂。其中氧化性二氧化氯杀菌剂一种值得广泛推广的循环水杀菌除藻剂。
2、氧化氯的性能与特点
2.1高效性
循环冷却水系统结垢、腐蚀与微生物繁殖是相互联系的，控制微生物即可控制循环冷却水系统结垢、腐蚀等问题，从而提高冷却效率，降低操作及维修费用。
二氧化氯是一种强氧化剂，杀菌效果好且药效持续作用时间长，在水中稳定，溶解性也很高。与氯相比，二氧化氯不仅能有效的杀灭细菌，还能杀灭芽孢和孢子、病毒、真菌及藻类，且药效持续时间长。试验表明通常二氧化氯对厌氧菌的杀灭率在12小时内保持在99％左右，即使在作用时间长达24小时后，杀菌率仍可保持在86％左右。而5ppm氯气的杀菌率只能达到75％左右，且作用时间只能保持数小时。在循环水系统中，异养菌浓度为108～109个/升时，0.1ppm的二氧化氯达到99％杀菌率时只需要5分钟，且二氧化氯杀菌效果持续时间长。
2.2药剂用量少
由于二氧化氯的高效性，其有效氯是氯气的2.63倍，杀菌效果是氯气的5倍，是次氯酸钠的50倍以上，所以，二氧化氯用量相对较少，循环水中采用2.0mg/L的二氧化氯，作用5分钟后，维持游离氯0.1～0.3mg/L，相当于有机非氧化性杀菌剂使用剂量20～50mg/L。
2.3杀菌效果不受pH值影响
二氧化氯适用的pH值范围广。在pH值为6～10的范围内，都具有很强的杀菌能力，因此杀菌效果基本不受pH值影響。如当pH值从7增加到9.5时，氯的杀菌效果大大降低，但二氧化氯的杀菌效果大致相同。这使二氧化氯特别适用于碱性条件下（pH≥8）循环冷却水系统中。为避免腐蚀，循环冷却水的pH值一般控制在8.0～9.5之间，而一般以氯为主的微生物控制方案的pH值最佳范围为6.5～7.5。
2.4不与氨及氨基化合物反应
在碱性处理方案中配用二氧化氯杀菌效果非常好，尤其由于二氧化氯不与氨及氨基化合物反应，其杀生效果不受氨及氨基化合物影响，这在氨泄漏的循环冷却水处理系统中不仅不会增加二氧化氯的消耗，而且也不会产生有毒的反应产物，能维持较高余量，保持杀菌效果。在化肥厂应用更有益处，对氨氮含量高的水域更显其应用价值。
2.5绿色环保
氯气的氧化作用是无选择性的，常通过原子取代而发生氯化反应，这种反应将产生大量有机氯化物，特别是氯代烷烃（如THM）等强致癌性物质，增大循环水排水的污染性，而且氯气杀菌投入量比二氧化氯高很多，为了保持杀菌率，还要维持高的余氯浓度，这将造成系统排污水量处理成本的增加。
二氧化氯虽是强氧化剂，但不是氯化剂，被世界卫生组织却认为1A级高效安全杀菌剂。不污染环境，它与有机物等不产生发散性的有机卤化物，不生成有致癌性的三氯烷烃、卤仿等致癌物质，减少了循环水排水的污染性。
例如，采用氯气氧化时，酚类有机物被氧化成氯化酚，将造成相对较高的化学需氧量（理论上2.4mgO2/mg），在环境中不易分解。而二氧化氯可以氧化酚类化合物，使其成为环境所能接受的产物，如草酸和马来酸。因此，使用二氧化氯有助于酚类和氯化酚类符合排放标准。故从卫生环保发展来说，用二氧化氯法取代传统氯气法有特别重要的意义。
2.6不会产生抗药性且易与其它水处理药剂匹配
由于二氧化氯是强氧化性杀菌剂，不会产生抗药性，而通常非氧化杀菌剂使用久了，会使微生物产生抗药性，如目前常用的季胺盐杀菌剂；此外许多水处理药剂会受到氯的影响，如缓腐剂三唑、EDTA 、NTA等，二氧化氯对其则没有影响。
3、二氧化氯在实际应用中的效果
二氧化氯在工业循环冷却水处理中的应用效果
某化工厂循环冷却水量5000m3/h，缓蚀阻垢剂采用磷系配方，在采用液氯作为杀菌剂后，因成本高且药效不稳定，最终采用二氧化氯消毒剂作为投加装置，该装置运行后，每周加药20次，每次投加有效氯4～5mg/1，异养菌投加三次后可控制在1€?03个/ml。
某化肥厂合成氨循环冷却水。原来采用液氯杀菌剂，开始应用时，加入少量即可起到理想的杀菌除藻效果，但由于漏氨，水中的pH值偏高，加之水处理剂为有机磷系配方，致使液氯的药效降低，继之细菌抗药性的增加，到夏季把药量加大到200mg/L，仍然无明显效果，费用猛增，换热效果变差。后改为二氧化氯杀菌剂，每三天为一周期，投加二氧化氯浓度为0.6mg/L，在基本不排污的情况下，循环了48小时，水体明显变浑，浊度增加，冷排管上包覆的绿藻48小时内开始由绿变灰，最后剥离分解。运行三周期后，水质恶化情况明显好转，后改为8～9小时进行一次性冲击投加，投加量为1.0～2.0 mg/L，经运行检测，循环冷却水中微生物得到有效控制，冷却设备热交换效率明显提高。
4、二氧化氯在工业循环冷却水处理中的发展趋势
多年实践证明，二氧化氯具有很好的杀灭菌藻、控制生物粘泥作用，在碱性处理方案中及在漏氨、漏油的循环系统中使用效果更为显著。尤其是二氧化氯的生产过程简单、投资少、见效快、操作简便、运行成本低、安全、环保，不仅能有效地发挥其本身的特性，长期使用还可节省设备的更换与维修，减少了经常开停车及维修带来的经济损失，具有长远的经济效益和社会效益。因此二氧化氯产品将更能为许多用户接受。
5、结论
近年来，随着有机聚电解质和有机磷酸酯等高效阻垢剂的开发使用，冷却水的碱性处理方式越来越普遍，并且趋向高浓缩倍数、高pH方向发展。通常当原水中pH在7.7～8.1，浓缩倍数为3～4时，循环水中pH将在8.7～9.0，而此时，氯气的杀生效果大为下将；同时，由于碱性运行药剂多为微生物的营养剂，所以更加剧了微生物的生长和繁殖。在这种情况下，将二氧化氯用于循环冷却水中常见的亚硝化细菌、反硝化细菌、硫酸盐还原菌等的杀灭效果良好；而且与有机磷系水质稳定剂配伍使用时，对水质稳定剂的缓蚀效果没有明显的影响，不产生环境污染物，二氧化氯的杀菌效果也没有改变。因此二氧化氯应用于工业循环冷却水处理将大有可为。
参考文献：
[1]张永利，王爱娥，孙瑞玉. 工业冷却循环水采用二氧化氯杀菌处理技术的可行性分析。大化科技 第2期。
[2]陈天文，肖光参. 化学法二氧化氯发生器的现状及发展趋势
[3]给水排水设计手册 第四册
[4]黄峥，郑成. 二氧化氯的性质、制备方法及用途。 广州化工，1997（1）
作者简介：刘江（1979.2.28-），男，天津人，机械工业第五设计研究院，助理工程师。
关键词：二氧化氯；循环冷却水系统；杀菌
１、概述
循环冷却水系统的环境为微生物繁殖提供了优越的条件。适宜微生物滋长的水温25℃～40℃，饱和的溶解氧，适中的PH值，丰富的营养源，浓缩倍数提高，导致含盐量的增加，工艺介质泄漏，以及倾向于采用碱性有机磷系配方作为水质稳定剂，充足的阳光等都为循环冷却水微生物滋长营造一个理想的环境。以这些微生物为主体，混杂泥砂、无机物和尘土等，形成生物粘泥附着与堆积，因而产生粘泥故障，引起设备、管道的局部腐蚀、堵塞等不良问题，降低换热器的热交换效率而且隔绝缓蚀阻垢剂对金属表面的保护作用造成垢下腐蚀，甚至使管道穿孔，设备损坏。因此，必须在循环冷却水中投加杀菌剂，以控制微生物的生长。
目前用于循环冷却水的杀菌剂分为两类，氧化性和非氧化性杀菌剂。其中氧化性二氧化氯杀菌剂一种值得广泛推广的循环水杀菌除藻剂。
2、氧化氯的性能与特点
2.1高效性
循环冷却水系统结垢、腐蚀与微生物繁殖是相互联系的，控制微生物即可控制循环冷却水系统结垢、腐蚀等问题，从而提高冷却效率，降低操作及维修费用。
二氧化氯是一种强氧化剂，杀菌效果好且药效持续作用时间长，在水中稳定，溶解性也很高。与氯相比，二氧化氯不仅能有效的杀灭细菌，还能杀灭芽孢和孢子、病毒、真菌及藻类，且药效持续时间长。试验表明通常二氧化氯对厌氧菌的杀灭率在12小时内保持在99％左右，即使在作用时间长达24小时后，杀菌率仍可保持在86％左右。而5ppm氯气的杀菌率只能达到75％左右，且作用时间只能保持数小时。在循环水系统中，异养菌浓度为108～109个/升时，0.1ppm的二氧化氯达到99％杀菌率时只需要5分钟，且二氧化氯杀菌效果持续时间长。
2.2药剂用量少
由于二氧化氯的高效性，其有效氯是氯气的2.63倍，杀菌效果是氯气的5倍，是次氯酸钠的50倍以上，所以，二氧化氯用量相对较少，循环水中采用2.0mg/L的二氧化氯，作用5分钟后，维持游离氯0.1～0.3mg/L，相当于有机非氧化性杀菌剂使用剂量20～50mg/L。
2.3杀菌效果不受pH值影响
二氧化氯适用的pH值范围广。在pH值为6～10的范围内，都具有很强的杀菌能力，因此杀菌效果基本不受pH值影響。如当pH值从7增加到9.5时，氯的杀菌效果大大降低，但二氧化氯的杀菌效果大致相同。这使二氧化氯特别适用于碱性条件下（pH≥8）循环冷却水系统中。为避免腐蚀，循环冷却水的pH值一般控制在8.0～9.5之间，而一般以氯为主的微生物控制方案的pH值最佳范围为6.5～7.5。
2.4不与氨及氨基化合物反应
在碱性处理方案中配用二氧化氯杀菌效果非常好，尤其由于二氧化氯不与氨及氨基化合物反应，其杀生效果不受氨及氨基化合物影响，这在氨泄漏的循环冷却水处理系统中不仅不会增加二氧化氯的消耗，而且也不会产生有毒的反应产物，能维持较高余量，保持杀菌效果。在化肥厂应用更有益处，对氨氮含量高的水域更显其应用价值。
2.5绿色环保
氯气的氧化作用是无选择性的，常通过原子取代而发生氯化反应，这种反应将产生大量有机氯化物，特别是氯代烷烃（如THM）等强致癌性物质，增大循环水排水的污染性，而且氯气杀菌投入量比二氧化氯高很多，为了保持杀菌率，还要维持高的余氯浓度，这将造成系统排污水量处理成本的增加。
二氧化氯虽是强氧化剂，但不是氯化剂，被世界卫生组织却认为1A级高效安全杀菌剂。不污染环境，它与有机物等不产生发散性的有机卤化物，不生成有致癌性的三氯烷烃、卤仿等致癌物质，减少了循环水排水的污染性。
例如，采用氯气氧化时，酚类有机物被氧化成氯化酚，将造成相对较高的化学需氧量（理论上2.4mgO2/mg），在环境中不易分解。而二氧化氯可以氧化酚类化合物，使其成为环境所能接受的产物，如草酸和马来酸。因此，使用二氧化氯有助于酚类和氯化酚类符合排放标准。故从卫生环保发展来说，用二氧化氯法取代传统氯气法有特别重要的意义。
2.6不会产生抗药性且易与其它水处理药剂匹配
由于二氧化氯是强氧化性杀菌剂，不会产生抗药性，而通常非氧化杀菌剂使用久了，会使微生物产生抗药性，如目前常用的季胺盐杀菌剂；此外许多水处理药剂会受到氯的影响，如缓腐剂三唑、EDTA 、NTA等，二氧化氯对其则没有影响。
3、二氧化氯在实际应用中的效果
二氧化氯在工业循环冷却水处理中的应用效果
某化工厂循环冷却水量5000m3/h，缓蚀阻垢剂采用磷系配方，在采用液氯作为杀菌剂后，因成本高且药效不稳定，最终采用二氧化氯消毒剂作为投加装置，该装置运行后，每周加药20次，每次投加有效氯4～5mg/1，异养菌投加三次后可控制在1€?03个/ml。
某化肥厂合成氨循环冷却水。原来采用液氯杀菌剂，开始应用时，加入少量即可起到理想的杀菌除藻效果，但由于漏氨，水中的pH值偏高，加之水处理剂为有机磷系配方，致使液氯的药效降低，继之细菌抗药性的增加，到夏季把药量加大到200mg/L，仍然无明显效果，费用猛增，换热效果变差。后改为二氧化氯杀菌剂，每三天为一周期，投加二氧化氯浓度为0.6mg/L，在基本不排污的情况下，循环了48小时，水体明显变浑，浊度增加，冷排管上包覆的绿藻48小时内开始由绿变灰，最后剥离分解。运行三周期后，水质恶化情况明显好转，后改为8～9小时进行一次性冲击投加，投加量为1.0～2.0 mg/L，经运行检测，循环冷却水中微生物得到有效控制，冷却设备热交换效率明显提高。
4、二氧化氯在工业循环冷却水处理中的发展趋势
多年实践证明，二氧化氯具有很好的杀灭菌藻、控制生物粘泥作用，在碱性处理方案中及在漏氨、漏油的循环系统中使用效果更为显著。尤其是二氧化氯的生产过程简单、投资少、见效快、操作简便、运行成本低、安全、环保，不仅能有效地发挥其本身的特性，长期使用还可节省设备的更换与维修，减少了经常开停车及维修带来的经济损失，具有长远的经济效益和社会效益。因此二氧化氯产品将更能为许多用户接受。
5、结论
近年来，随着有机聚电解质和有机磷酸酯等高效阻垢剂的开发使用，冷却水的碱性处理方式越来越普遍，并且趋向高浓缩倍数、高pH方向发展。通常当原水中pH在7.7～8.1，浓缩倍数为3～4时，循环水中pH将在8.7～9.0，而此时，氯气的杀生效果大为下将；同时，由于碱性运行药剂多为微生物的营养剂，所以更加剧了微生物的生长和繁殖。在这种情况下，将二氧化氯用于循环冷却水中常见的亚硝化细菌、反硝化细菌、硫酸盐还原菌等的杀灭效果良好；而且与有机磷系水质稳定剂配伍使用时，对水质稳定剂的缓蚀效果没有明显的影响，不产生环境污染物，二氧化氯的杀菌效果也没有改变。因此二氧化氯应用于工业循环冷却水处理将大有可为。
参考文献：
[1]张永利，王爱娥，孙瑞玉. 工业冷却循环水采用二氧化氯杀菌处理技术的可行性分析。大化科技 第2期。
[2]陈天文，肖光参. 化学法二氧化氯发生器的现状及发展趋势
[3]给水排水设计手册 第四册
[4]黄峥，郑成. 二氧化氯的性质、制备方法及用途。 广州化工，1997（1）
作者简介：刘江（1979.2.28-），男，天津人，机械工业第五设计研究院，助理工程师。