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化学法ClO2发生器性能的主要影响因素与选型方法

从上个世纪九十年代至今的十五时间里,二氧化氯发生器在我国的水处理领域得到了广泛的应用,而化学法二氧化氯发生器以其安全、高效、成本低廉等显著特点又占据了发生顺市场的绝大多数份额。各生产厂家也适时地推出了各具特色、形式多样的二氧化氯发生器。尽管各个厂家在设备的内部结构、反应过程、投加方式、控?#21697;?#24335;及设备的外形上都下了很大功夫,努力做到与众不同,但按照发生器所采用的反应原料、反应机理和生成二氧化氯的纯度来分,不外乎氯酸?#21697;?#21644;亚氯酸?#21697;?#20108;氧化氯发生器、正压式和负压式二氧化氯发生器、以及复合型和高纯型二氧化氯发生器。

国内化学法二氧化氯发生器不必过分要求强调发生器是否加热。

1  反应压力的影响

对于正压式二氧化氯发生器。用户最关心的莫过于压力对ClO2纯度的影响。因为有一定化学基础的人都知道,二氧化氯在常温常压下是气态物质,对于由气体产生的化学反应,压力的增加会不利于ClO2的生成。对此,李新杰等人做过?#20302;?#30340;研究。李新杰等人认为,对于液相反应的二氧化氯发生器,不管正压还是负压,其反应?#20302;?#26159;密闭的,期间充满了反应液,生成的ClO2和Cl2均溶解在反应液中,没有气相存在。对于液相反应,已知

公式(1)表明了在一定的温度下,液相反应的平衡常数Ka随压力的变化率与体系体积变化的关系。由公式(1)可知,当ΔV>0?#20445;?#21387;力增加对正反应不利;当ΔV<0?#20445;?#21387;力增加对正反应有利;当ΔV=0?#20445;?#21453;应的平衡常数Ka不随压力的变化。对于液相反应来说,在温度不变和压力变化不大的情况下,ΔV≈0,亦即-ΔV/RT≈0。这表明,在温度不变和压力变化不大的情况下,反应的液相反应的平衡常数Ka是与压力无关的。一般正压式二氧化氯发生器的工作压力为0~0.6Mpa,在这个变化范围内,压力对二氧化氯得率的影响可?#38498;?#30053;不计。实验结果也说明了这一点。

2 二氧化氯发生器规格型号的选择

多数二氧化氯发生器生产厂家均以每小时产生二氧化氯的质量为表示设备的规格,用户可按下列公式计算所需设备的型号:

若每天处理水量为Q吨/日,设备运行时间H小?#20445;?#27599;吨水投加二氧化氯X克,则设备规格应选择:

选用规格(克/小?#20445;?Q.X/H(2)

发生器原料一般选择氯酸钠。因为以氯酸钠为原料的发生器一方面运行成本低廉,另一方面生产的少量氯气副产生能产生协同消杀作用。根据污水处理的工艺流程选择正压或负压消毒设备。正压式消毒设备可带压降消毒液投加于污水管道中,并可生产消毒液,并可配备在线监测?#20302;常子?#23454;现自动控制。负压消毒设备可用水射器常压投药于消毒池中。

3 运行费用分析

单位二氧化氯产量的原料消耗成本是衡量化学法二氧化氯发生器性能的重要指标之一。它往往代表了化学法二氧化氯发生器反应工艺、反应器结构设计的合理性和先进性。常用氯酸?#21697;?#20108;氧化氯发生器原料成本明细为:每产生1克二氧化氯需30%盐酸10克,以0.5元/公斤计,费用为0.005元/克;需氯酸钠2.1克,以3.5元/公斤计,费用为0.00735元/克;因此,每产生1克二氧化氯的费用为:0.00735+0.005=0.01235元。吨水处理费用:自来水按1克/吨投加量,药剂费为0.01235元/吨水。医院污水按10克/吨投加量,药剂费为0.1235元/吨水。城市污水处理厂出水按2克/吨投加量,药剂费为0.0247元/吨水。选择设备?#20445;?#22312;其他条件相同的条件下,应该选择运行费用低的,这将决定日后水处理的?#20302;?#30340;综合成本和后续投放。

4 技术支撑

对于一台二氧化氯发生器,其基本功能是发生ClO2消毒剂,根据不同的使用场合完成不同的使命,发自来水消毒、医院污水消毒、游泳池水消毒或工业循环冷却水灭藻、纸浆漂白等。生产单位要有一定的技术能力对不同的使用现场、安装条件和使用目的进行分析,提出科学合理的安装方式和加药方法,并尽可能利用现场条件,与现场其它设?#27010;?#22871;或联用以较好的达到处理效果,同时技术人员还应该根据用户要求扩充设备相关接口满足现场自动控制和升级的需要。

设备的生产单位还应具备较强的技术研发能力和完善的售后服务体系,以便不断完善和更新设备,为用户提供后续的技术服务和售后服务,满足?#38498;?#21319;级的需要

 

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