二氧化氯（ClO2）是一種強氧化劑，也是高效、廣譜、安全的殺菌劑。從七十年代中期，國外在循環(huán)冷卻水中已將ClO2用于微生物控制，其改善循環(huán)冷卻水系統(tǒng)粘泥沉積、控制系統(tǒng)腐蝕和控制系統(tǒng)菌藻的效果都非常顯著。九十年代開始，我國ClO2產品在循環(huán)冷卻水處理中得到推廣，現在應用已相當普遍，且效果良好。南京理工大學是國內早開發(fā)ClO2產品單位之一。南京理工水夫公司依托南理工技術，結合近十年的產業(yè)化實踐，對ClO2在工業(yè)循環(huán)冷卻水處理中的應用現狀及發(fā)展趨勢作一闡述。
一、二氧化氯的消殺特性
控制冷卻水系統(tǒng)中微生物生長的方法是投加殺生劑，常用的是天貓雙之一、次氯酸鈉、二氧化氯等氧化性殺生劑和季胺鹽、氯酚、有機胺類等非氧化性殺生劑。其中天貓雙之一使用較普遍，但堿性環(huán)境會使天貓雙之一的殺生效果嚴重下降，氯與水中有機物生成致癌物，且天貓雙之一設備存在腐蝕泄漏隱患，促使人們尋求更好的替代產品。ClO2作為替代產品，特點如下：
1、ClO2具有廣譜、高效的殺菌能力，其有效氯是天貓雙之一的2.63倍，殺菌效果是天貓雙之一的5倍。
2、ClO2基本不受PH值影響，在堿性處理方案中使用ClO2殺菌更具優(yōu)勢。另外ClO2不與氨及氨基化合物反應，能保持殺生能力，這一特點使ClO2非常適用于合成氨廠和煉油廠等冷卻水處理。
3、ClO2不僅能殺死微生物，且能分解殘留細胞結構，有效控制細菌、藻類和粘泥，具剝泥效果，提高換熱效能。
4、ClO2殺菌效果持續(xù)時間長，*使用不會對微生物產生抗藥性，同時溫度升高，其殺菌能力也增強。
二、ClO2在工業(yè)循環(huán)冷卻水中的應用實例
1、南京某石化公司烯烴廠循環(huán)水系統(tǒng)保有水量7000噸，95年使用南京理工大學穩(wěn)態(tài)ClO2代替投氯控制菌藻，每次投加2%穩(wěn)定液20PPm（有效ClO20.4PPm），每3天投加一次，細菌總數控制在103～105個/ml。
2、某石化總廠腈綸廠兩組循環(huán)水系統(tǒng)，循環(huán)水量5500t/h，保有水量2600t，濃縮倍數3.0，用穩(wěn)態(tài)ClO2代替氯的工業(yè)性試驗，一次性沖擊投加2%穩(wěn)態(tài)ClO250㎏，有效ClO2濃度0.3mg/L，異養(yǎng)菌總數投藥后24小時為1.13×102個/ml，48小時為3.73×102個/ml。
3、某煉油廠循環(huán)水系統(tǒng)采用2%穩(wěn)態(tài)ClO2，投加量20PPM，每三天投加一次，使用半年多，異養(yǎng)菌總數一般控制在103個/ml，生物粘泥<1ml/m3，濁度小于10mg/L，在做清洗剝離時，投加2%穩(wěn)態(tài)ClO2100mg/L，循環(huán)24小時，經分析水質變化效果明顯，濁度由4mg/L逐步上升到47mg/L，總鐵由0.4mg/L上升到38mg/L。
三、應用效果和存在的問題
從現場應用實例可見：ClO2對系統(tǒng)中的藻類、異養(yǎng)菌、鐵細菌及硫酸鹽還原菌等均有較好的抑制和殺滅效果，殺菌試驗有關參數匯集如下：
項目
（菌類）ClO2加藥
濃度（PPM）作用時間
（小時）殺菌率
（%）
異養(yǎng)菌0.22499.9
0.424100
藍藻門微囊藻層0.32480.8
0.52490.6
0.62497.2
鐵細菌0.4399.7
硫酸鹽還原菌5291.6
硝化細菌5299.65
使用二氧化氯替代其它氧化性殺生劑，非氧化性殺生劑后，發(fā)現二氧化氯對其它處理劑使用并無影響，且有一定除鐵、清洗剝泥和緩蝕效果：
指標投加前投加2月后
PH值8.958.92
總磷（mg/L）5.95.95
正磷（mg/L）0.90.81
濃縮倍數2.692.87
SiO2（mg/L）8.728.54
總鐵（mg/L）0.110.23
Cl－（mg/L）41.445.3
NH4+（mg/L）1180.45
管腐蝕率（mm/a）0.2140.103
目前應用較為普遍的是穩(wěn)態(tài)ClO2殺菌劑。但許多企業(yè)在使用中存在一些問題：
1、穩(wěn)態(tài)ClO2售價較高，有些廠家過分夸大ClO2的殺菌能力，給用戶*的投加劑量偏低，使得一些用戶使用效果不理想。
2、目前國內穩(wěn)態(tài)ClO2的濃度定義不嚴格，如2%濃度的穩(wěn)態(tài)ClO2液體，是指穩(wěn)態(tài)下溶液中含有的ClO2濃度，還是活化后得到的活性ClO2濃度？如是前者，得到多少活性ClO2取決于活化得率，而活化方式不同，其得率從20%～90%以上差別很大，用戶往往不得而知。建議用戶在購買穩(wěn)態(tài)ClO2時要求廠家提供活化后得到的活性ClO2濃度。
3、活化操作方式不當將嚴重影響活化得率，會造成ClO2大量揮發(fā)損失，及對操作人員的刺激傷害。南京理工水夫公司為用戶提供一種活化器，其操作原理：從循環(huán)泵后引壓力水作為活化器的射流器動力，在射流負壓下將穩(wěn)態(tài)ClO2和活化劑分別吸入活化器內混合活化，活化液再被壓力水帶入貯水池，整個活化操作勞動強度小、無ClO2氣體揮發(fā)損失，無ClO2氣味。
四、二氧化氯在工業(yè)循環(huán)冷卻水處理中應用的發(fā)展趨勢
多年實踐證明，ClO2具有很好的殺滅菌藻、控制生物粘泥作用，在堿性處理方案中及在漏氨、漏油的循環(huán)系統(tǒng)中使用效果更為顯著，因此，運行成本低、操作簡便、安全的ClO2產品將更能為用戶接受。其產品種類、特點、運行成本及設備投資介紹如下：（運行費用：以每千噸保有水投加活性ClO2每天200克計）
1、穩(wěn)態(tài)ClO2殺菌劑：濃度2%～10%，25㎏塑料桶包裝，存放安全，但濃度低，運輸量大，操作勞動強度大。產品售價以2%濃度計約6000元/噸，活化裝置投入5000元/套，每千噸保有水量每天投加2%穩(wěn)態(tài)ClO210kg，運行費用為120元。適合小系統(tǒng)或配合加Cl2階段性投加ClO2系統(tǒng)使用，以及適合系統(tǒng)在應用試驗階段使用。
2、固體穩(wěn)態(tài)ClO2殺菌劑：有效含量10%～30%，1kg塑料袋包裝，10kg一個紙箱包裝。南京理工水夫公司在國內天貓雙之一具有*水平的三元一體包裝固體穩(wěn)態(tài)二氧化氯（含有高活化得率助劑）。可在低酸度（PH=5～6）、低濃度（50～100PPm）、高得率（>95%）、快速度（1～2分鐘）條件下活化出活性ClO2。突出特點是運輸、貯存安全、方便，活化得率高，操作簡便，活化過程無刺激性氣味。采用固體直接溶水后投加到工業(yè)循環(huán)冷卻水貯水池中。目*%含量售價為32000元/噸，每千噸保有水量每天投加固體穩(wěn)態(tài)ClO22kg，運行費用為64元。適用于小系統(tǒng)或作沖擊殺菌剝泥使用，以及適合系統(tǒng)在應用試驗階段使用。
污水消毒設備二氧化氯投加器裝置
污水消毒設備二氧化氯投加器裝置
3、化學法二氧化氯發(fā)生器：為成熟產品，常用規(guī)格有30g/h～10000g/h，由ClO2發(fā)生系統(tǒng)、計量控制系統(tǒng)、投加系統(tǒng)及鹽槽、酸槽等組成。設備類型有正壓注入式和負壓吸入式。反應工藝有氯酸鹽法和亞氯酸鹽法。設備結構合理、設計精巧，操作方便，安全可靠，使用壽命長，可連續(xù)投加或間斷沖擊投加，可配在線檢測自控系統(tǒng)，實現無人值守。
△設備選型參考：
[保有水量（噸）]×[投加劑量0.5（克ClO2/噸水）]÷[投加時間2～6（小時/天）]=設備規(guī)格型號（克ClO2/小時）
△設備投資參考：
[所選規(guī)格（克ClO2/小時）]÷[100（克ClO2/小時）]×10000元=二氧化氯發(fā)生器價格（元）
另外，固體鹽溶解貯槽大約1～1.5萬元；
3m3酸貯槽大約1.2萬元。
設備運行費用：每千噸保有水量每天投加活性ClO2200克，運行費用大約4元。
化學法二氧化氯發(fā)生器特別適合較大循環(huán)水系統(tǒng)使用，選用ClO2發(fā)生器比用穩(wěn)態(tài)ClO2在同等投加量下成本降低93%，一般情況下改用ClO2發(fā)生器后一年內運行費用（比用穩(wěn)態(tài)ClO2）節(jié)省部分要高于ClO2發(fā)生器全套設備的投入。
五、結論
ClO2在工業(yè)循環(huán)冷卻水處理中應用，不僅具有殺菌除藻效果，而且具有除鐵和剝離粘泥作用?；瘜W法二氧化氯發(fā)生器運行安全可靠，運行費用低，投加操作方便，在特別注意降耗增效的現代企業(yè)，化學法二氧化氯發(fā)生器的推廣使用將成為今后幾年工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)技改的重點項目。
