二氧化氯应用于污水处理厂的安全性设计探讨_李伟波

2014年第16期科技创新科技创新与应用图1化学法制备二氧化氯工艺流程图二氧化氯应用于污水处理厂的安全性设计探讨李伟波吴斌（天津市市政工程设计研究院，天津300051）在城市污水处理过程中，为杀灭水体中的病原菌及其他致病生物体，在污水排放水体或者回用之前进行消毒操作重要且必要。目前，国内污水处理厂常用的消毒方式包括紫外线消毒法、臭氧消毒法、液氯消毒法及二氧化氯消毒法等[1]。其中，二氧化氯能渗透到细胞内部与相应的酶反应，使之迅速失活，抑制细胞内蛋白质的合成，从而达到将微生物（细菌、病毒和藻类）灭活的目的，具有接触时间短、消毒速度快、有效降低消毒副产物（DBPs）产生量、持续性好及对土建要求低等特点，尽管受到投资成本高、技术水平要求严格等限制，该方法仍在中小型污水处理厂中广泛应用。但是，二氧化氯具有强氧化性、不稳定，对受热、撞击、摩擦等相当敏感，极易分解产生爆炸，在污水处理厂的制备和投加车间设计中应重点考虑安全性设计。1二氧化氯制备原理及过程二氧化氯熔点-59℃、沸点11℃，常态下是一种黄绿色气体，空气中体积浓度超过10%[2]或溶液中质量浓度超过10%时便有爆炸危险[3]。尽管二氧化氯极易溶于水且其水溶液相对安全，但却极不稳定，不易储存，因此工业生产过程中均采用现场制备、现场投加的方式加以应用。目前，化学法制备二氧化氯的方法有多种，根据生产原料以及产物的不同大致可将发生器分为纯二氧化氯发生器（以亚氯酸钠+盐酸或者氯酸钠+双氧水+硫酸为原料）以及复合二氧化氯发生器（氯酸钠+盐酸）。相比于前者，复合二氧化氯发生器反应产生的二氧化氯纯度较低，并伴随氯气的产生；从经济上考虑，该类型比较适合于市政污水、中水等处理后对水中消毒副产物要求不高的水处理系统的消毒。虑复合二氧化氯发生方法，该法制备二氧化氯的化学方程式如下：通过与水充分接触后，大部分气体溶于水中形成溶液。二氧化氯溶于水后，基本不与水发生化学反应，也不以二聚或多聚状态存在。氯气与水反应后形成盐酸和次氯酸，该反应为可逆反应，因此会有部分氯气以气体形式存在。二氧化氯制备投加系统应采用包括原料调制供应、二氧化氯发生、投加的成套设备等，通常污水处理厂制备二氧化氯的工艺流程如图1所示：2二氧化氯制备投加的危险性分析二氧化氯制备过程中，产物包括氯气和二氧化氯。与二氧化氯一样，氯气为有毒气体，也会对人体造成伤害，且具有腐蚀性，如果发生泄漏将造成严重后果。田为成等研究表明，即使在常压环境下，当二氧化氯气体发生泄漏并与空气混合时，仍会存在爆炸危险性[4]。因此，除了要求“二氧化氯制备、贮备、投加设备及管道、管配件必须有良好的密封性和耐腐蚀性”之外，应考虑在车间内较低位置设置检测泄漏和报警的仪表，并采取相应的通风措施。根据生产经验，二氧化氯的制备过程对压力、温度等参数较敏感。据报道，2008年9月，北京大兴一化工厂发生爆炸，造成两死三伤，事故原因疑为工人操作二氧化氯发生器时反应釜压力过大所致。因此，工艺流程中宜采取较低的压力和温度，将易燃、易爆物质限制在密闭容器内。此外，据张兆坤等总结，在二氧化氯制备过程中即使不存在光、热源及电火花，没有其他有机物和催化剂的条件下，振动也可能引起爆炸[5]。为有效防止爆炸发生，在避免光源直接照射及高压、振动的条件摘要：以污水处理厂的应用为例，介绍了二氧化氯的化学特性、二氧化氯消毒剂的制备原理及过程，举例说明实际生产过程中发生的危险事故及事故原因，分析了二氧化氯制备、投加过程中存在的爆炸危险性因素、形成原因及对策，对工艺、电气等专业的某些防爆要求的必要性做了探讨，并给出了具体的安全性设计建议。关键词：污水处理；二氧化氯；消毒；安全性设计；防爆动到总线上，组态I/O模块。双击模块，分别设置Profibus地址。对于变频器模块，需双击模块，在弹出窗口中选择“分配参数”选项，将“Opera－tionmode”的数值由Profidrive更改为Vendorspecific，另需设置PPO类型为PPOType5。将配置下载到主站中。3参数设置以尾车皮带变频器（变频器型号为ACS800-04-0400-3）从站为例，打开编程软件STEP7，在硬件组态窗口中点击该从站，在系统硬件组态下方有尾车皮带从站的RPBA-01参数，如图2所示，其中“I地址”PIW408~PIW427这10个字是变频器的RPBA-01从站发送到Profibus网络上的PPO类型的过程数据字，S7-300可直接读取地址内的地址，可以直接通过STEP7中编程进行操作；“Q地址”PQW408~PQW427是变频器收到Profibus网络上的PPO类型的过程数据字，可以通过这10个字对变频器进行操作。其中，PIW408、PIW410为PPO默认的变频器的状态字、实际速度值；PQW408、PQW410为PPO默认的变频器