柯浪文，夏耿東，馮 珊，徐嘉琪，林婧舒

（廣州市污水治理有限責任公司石井分公司，廣東廣州 510450）

1 二氧化氯原料配比的基本介紹

石井污水處理廠使用復合型二氧化氯發(fā)生器，通過計量泵分別把氯酸鈉溶液和鹽酸輸送進發(fā)生器。氯酸鈉溶液和鹽酸在發(fā)生器內(nèi)充分混合反應，生成二氧化氯、水、氯氣和氯化鈉，所有生成物通過水射器和動力水管投加至接觸池，在接觸池中與中水混合，對中水進行消毒。

這里的氯酸鈉溶液由純度達99.64%氯酸鈉固體在化鹽器中配制，經(jīng)過配制后氯酸鈉溶液濃度約為50%。鹽酸為工業(yè)用鹽酸，濃度約為31%。99.64%氯酸鈉和31%鹽酸為制取二氧化氯的原料。

原料的配比是指同一時間內(nèi)送進發(fā)生器中,制造二氧化氯所需要的原料的比例。氯酸鈉需配制成溶液，才能通過計量泵準確地送進發(fā)生器。輸送鹽酸和氯酸鈉溶液的計量泵均為相同功率相同型號的計量泵，能保證單位時間內(nèi)輸送的量是相等的。調(diào)整計量泵的頻率，可以達到調(diào)整兩種原料配比的目的。

由于不同的發(fā)生器對原料配比的要求都不相同，也就是說，不同的原料配比對污水處理工藝存在不同的影響。本文通過幾種不同的原料配比，觀察實際生產(chǎn)線上CODCr去除率的變化，探討二氧化氯原料配比對CODCr去除率的關系。

氯酸鈉溶液與鹽酸混合反應生成二氧化氯、氯氣、水、氯化鈉。

化學方程式為：

根據(jù)方程式計算，99.64%氯酸鈉和31%鹽酸理論反應配比為1∶2.2左右時，反應最充分。

2 分析項目及方法

圍繞理論配比數(shù)據(jù)，結合我廠藥劑一直以來的使用情況，在保證我廠出水消毒效果達標的前提下，從2012年8月至2013年1月，廠內(nèi)通過采用二氧化氯的原料不同配比，分別取氯酸鈉和鹽酸1 ∶（2～2.5），1 ∶2.5,1 ∶（2.5～3），1 ∶3 及 1 ∶3 以上的五種比例進行研究，得出以下兩部分的數(shù)據(jù)并進行分析。

（1）調(diào)整二氧化氯的原料配比，比較其轉(zhuǎn)化率。

（2）探討二氧化氯投加量的變化與CODCr的去除是否存在關系

3 結果與討論

3.1 原料配比對轉(zhuǎn)化率的影響

二氧化氯系統(tǒng)使用的計量泵只能對鹽酸與氯酸鈉流量進行粗略調(diào)整，鹽酸與氯酸鈉配比控制比較難把握。通過脈沖計量泵準確調(diào)節(jié)流量，表1為2012年8月～2013年1月平均每日污水處理量與反應量對比。

其中9月設備發(fā)生故障，設備發(fā)生短暫停運，故總體用量略微偏低。

表1 2012年8月～2013年1月平均每日處理量與反應量對比Tab.1 Average Daily Capacity From Angust 2012 to Jan.2013

3.2 試驗階段

8月份計劃取氯酸鈉和鹽酸1∶（2～2.5），實際配比為2.42，因計量泵控制問題實際配比控制并不穩(wěn)定，如圖1所示。

圖1 8月份配比與轉(zhuǎn)化率曲線圖Fig.1 Effect of Raw Material Ratios on Conversion Efficiency in August

如圖1所示，配比波動幅度不大，轉(zhuǎn)化率主要在25%～30%波動，而且比較集中于兩個端點，幅度較大。

9月份計劃配比為2.50，由于設備故障及水質(zhì)原因，為滿足出水達標，實際配比為3.00，因計量泵控制問題實際配比控制不穩(wěn)定，如圖2所示。

圖2 9月份配比與轉(zhuǎn)化率曲線圖Fig.2 Effect of Raw Material Ratios on Conversion Efficiency in September

如圖2所示，配比波動幅度較大，轉(zhuǎn)化率變化幅度較大，數(shù)據(jù)較集中于25%～30%區(qū)域，較多位于25%上下，無論是配比及轉(zhuǎn)化率都有較多數(shù)據(jù)異常。

10月份計劃控制配比2.50，實際配比2.52，如圖3所示。

圖3 10月份配比與轉(zhuǎn)化率曲線圖Fig.3 Effect of Raw Material Ratios on Conversion Efficiency in October

如圖3所示，配比波動幅度整體平均，個別數(shù)據(jù)異常，轉(zhuǎn)化率變化幅度稍大，數(shù)據(jù)較集中于30%上下，轉(zhuǎn)化率相對來說穩(wěn)定，但仍有個別數(shù)據(jù)異常。

11月份計劃配比為3，實際配比3.23，平均的轉(zhuǎn)化率比10月份有所下降（剔除異常數(shù)據(jù)），如圖4所示。

圖4 11月份配比與轉(zhuǎn)化率曲線圖Fig.4 Effect of Raw Material Ratios on Conversion Efficiency in November

如圖4所示，配比波動幅度變化大，有較多數(shù)據(jù)異常，轉(zhuǎn)化率變化幅度稍大，數(shù)據(jù)集中于25%～30%，轉(zhuǎn)化率整體稍低。

12 月、1 月計劃配比均為 1∶（2.5～3.0），實際配比為2.66與2.73，并加裝加熱系統(tǒng)提高轉(zhuǎn)化率。如圖5、圖6所示。

如圖5、圖6所示，配比波動幅度變化大，有較多數(shù)據(jù)異常，轉(zhuǎn)化率變化幅度稍大，數(shù)據(jù)集中于25%～30%，轉(zhuǎn)化率整體偏低。

圖5 12月份配比與轉(zhuǎn)化率曲線圖Fig.5 Effect of Raw Material Ratios on Conversion Efficiency in December

圖6 2013年1月份配比與轉(zhuǎn)化率曲線圖Fig.6 Effect of Raw Material Ratios on Conversion Efficiency in January

小結：經(jīng)過6個月的試驗數(shù)據(jù)采集，可得圖7。

圖7 不同配比值對轉(zhuǎn)化率的影響Fig.7 Effect of Raw Material Ratios on Conversion Efficiency

氯酸鈉和鹽酸配比中，鹽酸用量稍大于理論用量，在配比1∶2.5左右時，設備轉(zhuǎn)化率最高，至少可比其他配比提高8.42%，由此推斷在相同消毒效果情況下，原材料成本可節(jié)約8.42%，降耗效果明顯。

3.3 二氧化氯投加量對CODCr的去除的影響

ClO2可以在常溫常壓下氧化污水中的有機污染物質(zhì)，使大分子的有機污染物降解為小分子的有機污染物，溶解性的有機污染物被分解為二氧化碳和水。

（1）2012年8月二氧化氯原料（99.64%氯酸鈉與31%鹽酸）實際配比控制在1∶2～1∶2.5。

圖8 8月ClO2投加量與CODCr去除率的關系圖Fig.8 Effect of Chlorine Dioxide on CODCrRemoval in August

如圖8所示，本月數(shù)據(jù)無明顯趨向性，當ClO2投加量從53.048增加到173.806 kg時，COD去除率比較穩(wěn)定，在8.23%～29.53%波動，數(shù)據(jù)分布比較雜亂，規(guī)律性較差。

（2）2012年9月二氧化氯原料（99.64%氯酸鈉與31%鹽酸）實際配比控制在1∶2～1∶2.5。

圖9 9月ClO2投加量與CODCr去除率的關系圖Fig.9 Effect of Chlorine Dioxide on CODCrRemoval in September

如圖9所示，當ClO2投加量由54.311增加到130.725 kg時，COD去除率由8.33%增至53.59%，當ClO2投加量為141.461 kg時，COD去除率增加緩慢。

（3）2012年10月將二氧化氯原料（99.64%氯酸鈉與31%鹽酸）實際配比控制在1∶2.52左右。

圖10 10月ClO2投加量與CODCr去除率的關系圖Fig.10 Effect of Chlorine Dioxide on CODCrRemoval in October

如圖10所示，當ClO2投加量由127.567增加到 354.283 kg時，COD去除率由 24.02%增至35.64%，當ClO2投加量為396.595 kg時，COD去除率增加緩慢。

（4）2012年11月將二氧化氯原料（99.64%氯酸鈉與31%鹽酸）實際配比控制在1∶3以上。

圖11 11月ClO2投加量與COD去除率的關系圖Fig.11 Effect of Chlorine Dioxide on COD Removal in November

如圖11所示，當ClO2投加量由56.837增加到269.028 kg時，COD去除率由 13.64%增至35.87%，當ClO2投加量為297.446 kg時，COD去除率增加緩慢。

（5）2012年12月將二氧化氯原料（99.64%氯酸鈉與31%鹽酸）配比控制在1∶2.5～1∶3。

圖12 12月ClO2投加量與COD去除率的關系圖Fig.12 Effect of Chlorine Dioxide on COD Removal in December

圖13 2013年1月ClO2投加量與COD去除率的關系圖Fig.13 Effect of Chlorine Dioxide on COD Removal in January

如圖12所示，當ClO2投加量由127.567增加到 195.778 kg時，COD去除率由14.89%增至71.86%，當ClO2投加量為283.553 kg時，COD去除率增加緩慢。

（6） 2013年1月將二氧化氯原料（99.64%氯酸鈉與31%鹽酸）配比控制在 1∶2.5～1∶3。

如圖13所示，當ClO2投加量由70.73增加到184.404 kg時，COD去除率由 27.03%增至48.97%，當ClO2投加量為240.609 kg時，COD去除率增加緩慢。

小結：從6個月的數(shù)據(jù)分析可知，二氧化氯投加量的變化與COD的去除規(guī)律性較差，但都存在一個較高的投加去除范圍。

4 結論

（1）原料配比控制在1∶2.5左右時，二氧化氯的轉(zhuǎn)化率最佳，可達37.10%，原材料消耗方面節(jié)約比較明顯。

（2）二氧化氯投加量的變化與COD的去除存在一定的關系，但規(guī)律性不強。去除率最高點涵蓋范圍較廣，難于控制，但總體上隨著ClO2投加量的增加，COD的去除率也隨之增加。當增加到一定幅度時，COD去除率增加緩慢。