复合二氧化氯提纯的研究

2022-09-12

一、试验原理

纯化原理及流程

复合二氧化氯纯化器采用液位差原理, 自动将负压曝气工艺的二氧化氯发生器反应生成的以二氧化氯为主、氯气为辅的气液混合物实现气液分离

盐酸和氯酸钠原料在二氧化氯发生器内反应后, 生成的二氧化氯及其混合液经出气口进入到纯化器内, 纯化器开始进行气液分离及二氧化氯纯化。分离后的二氧化氯气体自纯化器出气口进入单向阀到水射器, 与动力水充分混合后投加到加药点;剩余的混合母液沉积在纯化器下部。纯化器母液的排出有两种方式:经溢流口阀自然流出排放和经纯化器水射器加水稀释处理后排放。项目中的纯化器可以通过切换阀来实现反应母液的分离。

二、试验前情况分析

水源站出水次氯酸盐含量较小, 远远小于国标规定的0.70mg/l标准, 氯酸盐含量严重超标, 超标水样的二氧化氯含量较高。氯酸盐含量从0.035mg/l到1.22mg/l不等, 数值靠近或突破国标规定限值0.70mg/l的频率较多, 且氯酸盐含量与二氧化氯含量成正比明显。水源出口水质无异味, 个别小区水质有异味。

三、试验运行

1. 提纯试验

试验期间开井3口, 进口瞬时流量150-160m3/h, 滤池运行4座, 滤速5.3m/h, 运行一台800型复合二氧化氯发生器及其纯化装置。频率的调整以水源出口二氧化氯达0.10mg/l为准, 运行初期仍为135次/分, 后逐渐调整频率至175次/分, 共计35天, 取样68个, 检测340项次。

从试验数据可以看出:

纯化后的次氯酸盐全部小于0.005mg/l;氯酸盐均小于国标规定的限值且含量较低, 其含量与二氧化氯含量线性关系不明显, 当原水中二氧化氯含量较高时氯酸盐含量与其他水样无明显差别;复合二氧化氯纯化后, 对水中异味去除不明显。

2. 不同原料配比对试验的影响

为摸索盐酸与氯酸钠的最佳配比, 在二氧化氯转换率最高的情况下, 降低母液剩余量, 项目对不同配比下的母液量进行收集, 同时化验水中二氧化氯含量。为保证同一配比的母液量计算更为准确, 又对母液经水射器稀释后, 再一次收集排放量并计算, 得出以下结论:

复合二氧化氯的产率与原料的配比有关。800型复合二氧化氯发生器频率175次/分钟时, 盐酸与氯酸钠配比从1:1至1.3:1区间, 产生的母液量在0.029L/min左右, 和原料配比量没有一定的规律可寻。母液主要成份包括未反应完全的HCl、Na Cl O3及Na Cl, 从平均母液量可以看出800型复合二氧化氯发生器频率负荷时, 大约每分钟产生母液0.029L, 日产生41.76 L, 产生的这些母液都将进入水体。

四、对部分复合二氧化氯的纯化试验

复合二氧化氯纯化后, 水中氯酸盐含量很低, 但原料投加量很大, 为降低原料投加成本, 我们对复合二氧化氯进行部分纯化试验, 在保证出厂水氯酸盐含量小于0.50mg/l的情况下, 摸索纯化的二氧化氯量与不纯化量的配比。

试验初期2000型发生器频率80次/分钟 (约每升水投加二氧化氯3.49g) , 800型发生器频率调整为100次/分钟 (约每升水加二氧化氯1.74g) , 合计每升水投加二氧化氯5.23g, 即未纯化二氧化氯与纯化二氧化氯投加比为3:1。运行20小时后取样化验, 但由于纯化时间较短及二氧化氯试验调整后的缓冲期原因, 水样氯酸盐含量均较高且无规律

调整2000型发生器的频率为60次/分钟 (约每升水加二氧化氯2.61g) , 800型提纯二氧化氯发生器频率不变仍为100次/分钟 (约每升水加二氧化氯1.74g) , 合计投加二氧化氯4.35g/l。通过试验分析, 二氧化氯不纯化与部分纯化投加量配比在2.1时外输水及用户水氯酸盐含量可降低至0.36mg/l及以下。

五、提纯产物相关试验

1. 残余母液中二氧化氯含量测定

原料消耗上, 复合二氧化氯纯化前, 在进口瞬时流量为160m3/h, 外输水二氧化氯含量为0.10mg/l左右时, 800型复合二氧化氯频率是135次/分钟, 源水二氧化氯投加量约为3.75mg/l;纯化后在条件相同情况下, 发生器频率175次/分钟时, 源水二氧化氯投加量为4.86mg/l。纯化后的耗药量是纯化前的1.3倍。说明未纯化复合二氧化氯消毒时, 其残余母液进入水体后仍有一部分会继续反应生成二氧化氯, 起着消毒作用;造成残余母液有强烈的刺鼻气味。

基于以上原因, 我们对残余母液溢流口接出的母液进行了二氧化氯含量的检测:用比色管取残余母液10ml, 加蒸馏水稀释至50ml后, 用二氧化氯检测仪测定其二氧化氯含量为8.76mg/l, 即, 稀释后浓度为20%的残余母液中二氧化氯含量为8.76mg/l, 排放的残余母液中二氧化氯含量可达43.8mg/l。

2. 残余母液的中和处理

取建筑用白灰 (主要成分为氢氧化钙, 大约占白灰的60%) , 用水溶解后向里面加入残余母液原液, 搅拌半分钟左右刺激气味减小并消失;将白灰溶液通入稀释后母液, 因稀释后母液取样时气味很少, 与白灰溶液搅拌后反应不明显。

六、试验结论

复合二氧化氯纯化前, 水中氯酸盐含量与二氧化氯含量成正比;纯化后, 水中次氯酸盐、氯酸盐去除显著, 且不受水中二氧化氯含量的影响, 含量均远远小于国标规定的限值0.70mg/l;复合二氧化氯饮用水中次氯酸盐含量较小, 主要副产物为氯酸盐;

复合二氧化氯纯化后投药成本为不纯化的1.3倍, 可根据水源站源水情况, 在保证外输水氯酸盐合格的情况下, 进行部分二氧化氯纯化。复合二氧化氯纯化后残余母液中的盐酸与氯酸钠仍有一部分继续反应, 生成二氧化氯, 造成排放的残余母液刺激气味强烈。熟石灰可以进行残余母液的中和处理, 但是否是最佳试剂应进一步试验选择。

摘要：本文详细的介绍了复合二氧化氯提纯试验的过程。反映出二氧化氯提纯器在实际生产应用中的重要作用, 分析了目前存在的问题, 并展望了水消毒处理中二氧化氯提纯的应用前景。

关键词：复合型二氧化氯发生器,盐酸,氯酸钠,提纯