电解法二氧化氯发生器的新工艺新特点
王培林 业林国际集团
[摘要]：本文通过对电解法二氧化氯发生器在我国的研制和发展情况,剖析了该产品在生产工艺、技术开发等方面由当初的不成熟到现在的日臻完善；通过对其特点的分析和杀菌效果及质量评价的介绍反映出该产品的应用前景，进而为我国未来在水的消毒处理方面开辟了又一广阔的空间。
关键词：电解法 二氧化氯发生器 新工艺 新特点
无容置疑,在水处理领域二氧化氯取代氯气消毒已引起国内外环保工作者的高度重视。我国城市供水2000年技术进步发展规划中,已经将二氧化氯列入替代氯气消毒剂的推广研究之列。这不仅仅因为它具有高效氧化剂、消毒剂、以及漂白剂的强大功能,更主要的是它在我国经过十余年的发展,人们对它的认识已日渐深刻、对它的研究日渐深入、对它的投入也日渐增大,因而二氧化氯发生器的生产工艺不断得到改进、设备性能不断得到增强、其突出的效果也不断得到显现…… 这些都为二氧化氯在我国的发展提供了良好的发展空间。二氧化氯的制取方法主要有电解法、化学法、电化法以及紫外光法等。现本文主要就电解法二氧化氯发生器在工艺上的不断改进、完善及其技术特点作一简要的论述。
一、电解法二氧化氯发生器研究发展回顾
电解法二氧化氯发生器的技术理论,最早是从国外引进，原理是用食盐隔膜电解产生二氧化氯、臭氧、氯气、过氧化氢等混合消毒气体。上个世纪90年代初期,这种发生器的制造尚处在研究试用阶段,不论是材质的选用,还是结构的设计均处于摸索时期。这个时期的电解法二氧化氯发生器产气效率较低，电极和隔膜寿命较短,设备的运行不够理想,且设备成本高,因而阻碍了该设备在我国的发展。但参与开发该设备的工程技术人员一直在为此作不懈的努力,他们以设备的使用现场为试验室,不断地总结经验,解决了一个又一个技术难题,改进制造工艺,选择更好的电极和隔膜。1994年,初步完善了整体结构,改善了设备功能,开发出电解法第二代产品。紧接着用了两年时间,优化了电解室技术参数,降低了槽电压,改善了冷却系统,提高了电流效率,降低了运行成本。1996年他们再接再厉，又开发出第三代产品,这代产品最明显的标志是以电解盐水的循环方式替代了溢流补偿加盐方,但这个时期的产品仍然采用的分体式循环方式。功夫不负有心人，开发者们又乘胜前进，用了两年的时间,将分体式循环方式改为一体式循环方式,这是第四代产品的标志。在1999年初以中国专利ZJ99204871.0和ZJ99205151.7为代表的先进技术问世，对电解室整体结构布置进行了大胆的变革,解决了特大型发生器(如:小时产气量2000克以上到10000克)的制造难题,这种产品被称之为第五代。
电解法二氧化氯经过10年的发展,实现了产品的五次升级换代,目前的产品已经远远不同于当初的产品,无论在工艺流程还是在技术含量上都有了长足的发展,可以说电解法二氧化氯发生器在我国已逐步进入了成熟期。
二、 电解法二氧化氯发生器的特点
(1) 使用寿命长。设备的阳极采用钛、铱、钌等昂贵的稀有金,经20多道工序涂覆而成,经权威部门检测试验,结论为: “腐蚀速度接近于零”。阳极寿命一般为8-10年以上。机箱采用性能稳定耐腐蚀PVC塑料加工而成。这些,为降低制造成本延长整机的寿命奠定了坚实的基础。
(2) 消毒效果好。设备产生以CLO2为主,伴有O3、CL2、H2O2等多种强氧化剂,具有广谱的杀菌能力,各种消毒剂协同作用,其消毒效果远强于任何单一的消毒剂。 试验表明, CLO2和CL2混合使用时,可以抑制三氯甲烷的形成,这一点可有效地提高饮用水的质量,有利于人们的身体健康。
(3) 消毒费用低。每克混合消毒气体所用电和盐的费用0.00362元(按盐500元/吨,电0.5元/度计算),在各种二氧化氯发生器中是最低的。因地下或地面水源的不同,自来水的消毒费用为0.003—.006元/吨,医院污水消毒处理约为0.12元/吨.这样的消毒费用是用户们乐于接受的,也是选用该设备的主要的因素之一。
(4) 安全性好。电解法设备只消耗工业粗盐和电,不需要其他的化工原料,不必采取特殊的安全措施,使用起来安全系数高,不管是运输、贮存、操作均不易发生危险。
(5) 操作方便、管理简单。工业粗盐和电供应渠道畅通,采购、保管方便。设备维护、保养简单,普通工人一学即会。日常操作运行只需定期投盐。开机时打开电源开关即可。管理人员不必担心设备和原料发生危险。
(6) 可实现自动化。发生器配加余氯自动监测系统和定量投加系统,可实现完全自动控制。
三、 杀菌效果及质量评
(1) 北京市卫生防疫站对北京业林电解法二氧化氯消毒剂所做的定量杀菌和有机物影响试验,见下表(表1、表2、表3)及结论。
表1 消毒剂对细菌繁殖体的杀灭效果
实验菌株
|
消毒剂
试验浓度(mg/l) |
活菌对照
(cfu/ml) |
不同时间(分)的杀灭率(%)
2 5 10 20 |
大肠杆菌(ATCC25922)
|
0.10
0.50
1.00
|
6.35×105
6.35×105
6.35×105
|
93.16 95.13 96.31 96.62
93.78 95.31 98.36 99.99
98.64 99.99 100 100
|
金葡萄球菌(ATCC6538) |
0.10
0.50
1.00
|
6.20×105
6.20×105
6.20×105
|
93.25 94.15 94.42 95.18
93.90 95.74 97.19 99.95
99.99 99.99 100 100
|
表2 消毒剂对枯黑芽胞的杀灭效果
实验菌株 |
消毒剂
试验浓度
(mg/l) |
活菌对照
(cfu/ml) |
不同时间(分)的杀灭率(%)
5 10 20 30 |
枯草杆菌黑色变种芽胞(ATCC9372)
|
3.00
5.00
10.00
|
7.39×105
6.14×105
5.88×105
|
96.81 99.91 99.97 99.99
99.95 99.98 99.98 99.99
99.99 99.99 99.99 100 |
表3 有机物影响杀菌试验结果
实验菌株
|
消毒剂
有效浓度 (mg/l) |
活菌对照
(cfu/ml) |
小牛血清含量
(%) |
不同时间(分)的杀灭率 (%)
5 10 20 30 |
枯草杆菌
黑色变种
芽胞
(ATCC9372) |
5.00
5.00
|
5.88×105
6.14×105
|
10
0
|
99.91 99.97 99.98 99.99
99.95 99.98 99.98 99.99
|
结论：
消毒剂含量为3.00mg/L，30分钟可杀灭枯草杆菌黑色变种芽胞(ATCC9372),杀灭率为99.99%。
消毒剂含量为1.00 mg/L，5分钟可杀灭大肠杆菌(ATCC9372),杀灭率为99.99%。
消毒剂含量为1.00 mg/L，2分钟可杀灭金葡萄球菌(ATCC6538),杀灭率为99.99%。
10%有机物存在时对该消毒剂杀菌效果基本无影响
(2)上海市卫生局卫生监督所于 2000年 5月对北京业林电解法二氧化氯发生器进行了卫生质量评价,见下表:
编 号 |
产品名称 |
产地 |
类别 |
使用范围 |
杀菌性能或卫生指标 |
毒理性能或安全指标 |
XD-009
|
业林电解法二氧化氯发生器 |
北京 |
进沪消毒器械 |
用于
水消毒 |
对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯黑芽胞杀灭率为99.99%以上 |
实际无毒级,对皮肤无刺激性 |
(3）通过调查发现:凡使用过电解法二氧化氯发生器的用户均反映其效果良好。平朔煤炭工业公司日供水量10000吨水厂,于1995年安装了北京业林公司制造的小时产气量为400克的电解法二氧化氯发生器1台。现已运行6年,在前不久的回访检修中看到,其电极仍完好如初,设备正常运行。据该单位动力公司的同志介绍,他们一直坚持常规的维护保养,定期清洗电解室,设备的维修量不大,隔膜大约每2年更换一次,每吨水消毒成本大约在0.004元,每天盐和电的总费用不到40元,出水水质完全符合国家规定的卫生指标。该厂负责人告诉笔者:设备真是省事省心又省钱啦!
安庆石化职工医院污水站,于2000年底安装了1台小时产气量1000克的电解法 二氧化氯发生器,经环保部门检测,不但细菌指标符合要求,CODcr也降至80mg/L达到一级排放标准。据总务科的同志介绍,设备操作很简单,拉一车粗盐放在墙角,每两天向设备盐斗里加一次盐,平时没有什么要操心的事,平均每吨污水投加消毒气体约30克(电流30A/吨,电压6V ,盐40克/吨),消毒费用在0.12元/吨。
综上所述,随着科学技术的不断发展,电解法二氧化氯设 备的制造 技术和工艺也在不断的推陈出新。新技术新工艺的出现,赋予该设备以强大的生命力。今非昔比,电解法二氧化氯发生器正以其省事省心省钱的崭新面貌展现在人们的面前,它将会给人们的健康作出应有的贡献!
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