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化學法二氧化氯發生器

濰坊恒遠環保水處理設備有限公司，系列化學法二氧化氯發生器采用氯酸鈉亞氯酸鈉兩種化學法反應方法產生二氧化氯。

化學法二氧化氯發生器主要由由供料系統、反應系統、控制系統、吸收系統、反應液自動處理系統、安全系統組成，整體為高強度耐腐蝕材質。盡管各個廠家在設備的內部結構、反應過程、投加方式、控制方式及設備的外形上都下了很大功夫，努力做到與眾不同，但按照發生器所采用的反應原料、反應原理和生成二氧化氯的純度不同來劃分，不外乎以下幾種類型：

1. 氯酸鈉法和亞氯酸鈉法二氧化氯發生器；

2. 正壓式和負壓式二氧化氯發生器；

3. 復合型和高純型二氧化氯發生器。

1. 氯酸鈉法ClO₂發生器和亞氯酸鈉法ClO₂發生器

（1）氯酸鈉法ClO₂發生器

國內采用氯酸鈉為原料的二氧化氯發生器主要反應工藝有R₅法和R₂法：

R₂法：     2NaClO₃+4HCl→2ClO₂+Cl₂+2NaCl+2H₂O                         ①

R₂法：    2NaClO₃+2NaCl+2H₂SO₄→2ClO₂+Cl₂+2Na₂SO₄+2H₂O           ②

氯酸鈉法二氧化氯發生器是90年代初國內一些單位開發出的民用ClO₂發生設備。這種發生器特點是原料價格低，反應產物是ClO₂與Cl₂的混合氣體。其設備結構簡單，售價電解法二氧化氯發生器，消毒每噸飲用水費用在0.015～0.017元。這種發生器缺點是用酸較多，反應產物比較復雜，生成的ClO₂量占總有效產物（ClO₂+ Cl₂）量的60％左右。未轉化反應的氯酸鈉，殘留在飲用水中可能對人體造成不良影響。

（2）亞氯酸鈉法ClO₂發生器

這是一種采用亞氯酸鈉（NaClO₂）為主要原料ClO₂發生器，其主要反應工藝有：

5NaClO₂+4HCl→4ClO₂↑+5NaCl+2H₂O                                  ③

2NaClO₂+Cl₂→2ClO₂↑+2NaCl                                             ④

2NaClO₂+NaClO+2HCl→2ClO₂↑+3NaCl+H₂O                         ⑤

亞氯酸鈉法是國外飲用水消毒用二氧化氯發生器的主要工藝方法。國外多采用式⑤的工藝，亞氯酸鈉在活性氯和酸的作用下通過氧化還原反應生成二氧化氯。而常用的是NaClO₂+HCl工藝，該方法反應工藝簡單，耗酸量少，亞氯酸鈉轉化率高，ClO₂純度可達90％以上。亞氯酸鈉法的主要缺點是原料成本較高，用該方法每噸飲用水消毒藥劑費用至少5分錢以上，因此，我國水處理目前行業還不能*接受。但產物中ClO₂的純度較高的優點，使得該法也有一定的應用前景。

2. 正壓式和負壓式二氧化氯發生器

（1） 正壓式二氧化氯發生器

正壓式二氧化氯發生器由南京理工大學科研人員于1998年初在國內*推出。稱其為正壓式反應器是因為該種發生器采用計量泵正壓輸送原料、正壓反應和正壓投加藥液。特點是可在正壓條件下反應生成消毒劑，直接投加到帶壓的水體中。若與供水泵聯動，或與余氯在線檢測儀表聯用，可方便的實現自動比例投加消毒劑。開發這種正壓式發生器初衷是為解決深井泵直供水泵后直接投加消毒劑問題。從應用效果看這種發生器不但能解決深井直供水消毒、高層水箱水塔水消毒，用于其它場合也比負壓式設備*。其具有的操作方便，計量準確，便于控制等優點，尤其受到使用者的廣泛好評。

（2） 負壓式二氧化氯發生器

負壓式二氧化氯發生器是相對正壓式二氧化氯發生器而言的。負壓式發生器主要通過水射器形成真空，在反應系統內產生負壓，故稱為負壓式。由反應器內形成的負壓將原料吸入，反應產生的ClO₂經水射器與水混合帶出。1998年之前，國內的化學法二氧化氯發生器多為負壓式發生器。它具有負壓進料、負壓曝氣反應、負壓吸收、負壓投加等環節，全程負壓運行，有較高的安全性和可靠性。負壓式反應工藝的采用，主要是基礎安全上的考慮。由于ClO₂是極不穩定的氣體物質，若與空氣混合很容易產生爆炸。反應器的全程負壓反應工藝較好地解決了ClO₂泄露的問題。

3．復合型和高純型二氧化氯發生器

（1）復合型二氧化氯發生器

所謂復合型二氧化氯發生器是指反應產物中有ClO₂和Cl₂混合物的二氧化氯發生設備。復合型二氧化氯發生器多采用氯酸鈉、鹽酸或氯酸鈉、氯化鈉、硫酸為原料，反應生成ClO₂和Cl₂混合物，理論上，反應產物中ClO₂占66%，Cl₂占34%。由于產物有效成分中Cl₂含量較多，“復合式”由此得名，反應式見式①②。由于是以氯酸鈉為主原料，故ClO₂的制備成本相對較低廉，每克ClO₂成本在0.01元左右。若以有效氯計每克有效氯成本僅為0.003元。

（2）高純二氧化氯發生器

“高純”二氧化氯發生器是相對于“復合”法而言的。一般之發生產物的有效成分中，ClO₂占ClO₂+Cl₂總質量的90%以上，反應所采用的工藝主要是亞氯酸鈉法。反應式有：

5NaClO₂+4HCl→4ClO₂↑+5NaCl+2H₂O                               ⑥

2NaClO₂+Cl₂→2ClO₂↑+2NaCl                                          ⑦

2NaClO₂+NaClO+2HCl→2ClO₂+3NaCl+H₂O                      ⑧

近年來又出現甲醛還原氯酸鈉法的發生器

12NaClO₃+3CH₃OH+8H₂SO₄→12ClO₂+3HCOOH+4Na₃H（SO₄）₂+9H₂O        ⑨

副反應：

 6NaClO₃+CH₃OH+45H₂SO₄→6ClO₂+CO₂+5 Na₃H（SO₄）₂+2H₂O            ⑩

亞氯酸鈉法zui早是國外商用ClO₂發生器常用反應工藝，目前國內主流“高純”二氧化氯發生器多采用此法。

二氧化氯發生器的常用術語

由于ClO2是一種不穩定化合物，不含H0C和H0Cl-形式的有效氯，然而其濃度常以有效氯以及余氯來表示。

有效氯：有效氯是衡量含氯消毒劑氧化能力的標志，是指與氯消毒劑氧化能力相當的氯量（非指消毒劑所含氯量），其含量用毫克／升或％濃度表示。

余氯是指氯投入水中后，除了與水中細菌、微生物、有機物、無機物等作用消耗一部分氯量外，還剩下了一部分氯量，這部分氯量就叫做余氯。其含量用毫克／升表示。

各種水處理二氧化氯發生器設備的選型計算方法

1. 生活飲用水

例1：某水廠原水取自水庫，設計供水規模 2萬噸/天，請選擇消毒設備型號。
① 確定投加量：地表水處理，取1.5g/ m3。
② 計算供水量  平均供水量：20000 m3/d÷24h=834 m3/h
               高峰期水量：834 m3/h×1.5=1251 m3/h
③ 需氯量：1251 m3/h×1.5g/ m3=1877g/h
④ 設備選型：應選2000 g/h型。

例2： 某自來水廠，深井水，設計供水規模5萬噸/天。原水中無鐵錳超標的現象。
① 確定投加量：深井水處理，取1g/ m3。
② 計算供水量  平均：50000 m3/d÷24h=2083 m3/h

高峰期：2083 m3/d×1.5=3125g/h
③ 需氯量：3125 m3/h×1g/ m3=3125g/h
④ 設備選型：應選3000-4000 g/h型。
2. 醫院污水
選型要點：
⑴ 若為重力式一級流程：考慮小時zui大污水量。
⑵ 若為泵提升的工藝：按污水泵的流量來計算。
⑶ 若為二級處理工藝：無小時zui大污水量數據時，可按平均流量計算。
⑷ 傳染病院、結核病院：適當增加加氯量。
例1：某綜合性醫院，設計床位300張，采用重力式一級處理工藝。
① 確定投加量：一級處理，取40g/m3。
② 計算污水量  污水量：300床×1 m3/d.床=300 m3/d

平均流量：300 m3/d÷24h=12.5 m3/h

zui大流量：300 m3/d÷10h=30 m3/h
③ 需氯量：30 m3/h×40g/ m3=1200g/h
④ 設備選型：應選2000 g/h型。
例2：某結核病醫院，設計床位800張，污水24h排放，采用二級生化處理工藝。
① 確定投加量：二級處理，取20g/ m3。
② 計算污水量  污水量：800床×1 m3/d.床=800 m3/d

平均流量：800 m3/d÷24h=33.3 m3/h
③ 需氯量：33.3 m3/h×20g/ m3=666.7g/h
④ 設備選型：應選800/1000 g/h型。
3. 游泳池水
例：某游泳池水容積為800 m3，設計循環周期8小時。
① 泳池水投加量2-5g/ m3，取4g/ m3。

② 循環水量：800 m3×（1.1-1.2）÷8h=110 m3/h
③ 需氯量：110 m3/h×4g/ m3=440g/h

④ 設備選型：應選500 g/h型。
4. 生活污水
例1：某污水處理廠，采用AB工藝處理城市污水，處理量為（8～12）×104 m3/d，同時配套建設3000m3/d回用水裝置，現對中水回用消毒設備選型。
① 確定投加量：排放水：2-5mg/L，取5g/m3。
② 計算污水量  污水量：3000m3/d

平均流量：3000 m3/d÷24h=125 m3/h

zui大流量：3000 m3/d÷10h=300 m3/h
③ 需氯量：300m3/h×5g/ m3=1500g/h
④ 設備選型：應選2000 g/h型。
5. 循環水
例1：某化肥廠8萬噸合成氨、13萬噸尿素工程與之相配套的循環水系統設計水流量為5500m3/h，換熱器材質為碳鋼和不銹鋼，補水水質為結垢型，設計處理藥劑為堿性有機磷系配方，主要殺菌劑為二氧化氯。
選型要點：
    發生器的規格選用要按保有水量每噸投加二氧化氯0.5克～1克，投藥開機時間2小時，即保有水量（噸）×（0.5～1）（克/噸）÷2（小時）= 耗氯量（克/小時），該選用設備作沖擊性投藥時可延長開機操作時間，以滿足沖擊性投藥需要。
① 確定投加量：每周采用二氧化氯沖擊性殺菌兩次，取1g/m3。
② 計算循環水量  循環水量：5500 m3/d

平均流量：5500 m3/d÷2h=2750 m3/h
③ 需氯量：2750m3/h×1g/ m3=2750g/h

④ 設備選型：應選3000 g/h型。

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