氧化型杀生剂在石化循环水系统应用探索

彭乐艳

摘 要：工业循环冷却水系统中不同类型杀生剂对水质处理效果影响大，本文对氧化型杀生剂中的氯气、二氧化氯、次氯酸钠、三氯异氰尿酸等性能及使用效果进行了分析比对，结合长江中下游某石化公司的氧化型杀生剂实际应用情况，提出了氧化型杀生剂选择建议。

关键词：工业循环冷却水系统；氧化型杀生剂；长江中下游；石化；选择

1 概述

在工业循环冷却水系统中杀生剂的使用极为普遍， 25～40℃适宜的冷却水温度，杂质呈富营养，充足的光照、高浓度溶解氧等，非常适合异养菌、硫酸盐还原菌、铁细菌等各类细菌，以及真菌及藻类的繁殖。循环水的常温工艺温度区间、源等条件系统内的腐蚀产物、菌体及代谢物等极易成垢、降低换热设备效率，或加速管线设备的腐蚀速度、严重时甚至造成换热设备堵塞、穿孔等，严重威胁冷换设备的安稳运行。因此必须使用杀生剂进行杀菌处理、控制水中微生物的繁殖。杀生剂根据其杀生机理可分为氧化型杀生剂和非氧化型杀生剂两种。

氧化型杀生剂是具有强烈氧化性的杀生药剂，对水中微生物杀生效率高。它借助氧化作用杀死微生物。常用的氧化型杀生剂有氯气、次氯酸盐、氯化异氰尿酸、二氧化氯、臭氯等。

2 常用的氧化型杀生剂比对分析

1. 氯

氯是一种强氧化性杀生剂，用于水处理中杀菌杀生的历史最为悠久。由于氯具有杀菌力强、价格低廉、来源方便等一系统的优点，所以氯至今仍是应用最广泛的一种杀生剂。

2. 次氯酸盐

冷却水系统中常用的次氯酸盐有次氯酸钠、次氯酸钙和漂白粉。次氯酸盐在冷却水中能生成次氯酸和次氯酸根离子。次氯酸盐近年来开始应用于循环冷却水系统中，并因其使用方便、杀菌率高的特点有扩大应用趋势。其中次氯酸钠已成为主流氧化性杀生剂。

3. 三氯异氰尿酸

三氯异氰尿酸是一种极强的氧化剂和氯化剂，性质稳定，储存和使用安全方便，而且不含Ca²⁺，不会增加循环水的硬度，具有高效、广谱、较为安全的杀生作用。三氯异氰尿酸的贮存稳定性好，使用方便，溶解性好，与附加成分相容，其水解产物异氰尿酸可防止日光（紫外线）对有效氯的破坏作用。

4. 二氧化氯

二氧化氯是一种黄绿色到橙色的气体、有类似氯的刺激性气味。在很短的时间内对细菌繁殖体、真菌、病毒等有强烈的灭杀作用，杀菌能力是氯的2.5倍至2.6倍。其杀生性能强、杀生作用生效周期短快，而且还能分解菌体残骸，控制黏泥生长。

5. 臭氧

臭氧是一种氧化性很强但又不稳定的气体。在水溶液中，臭氧保持着很强的氧化性。作为杀生剂，臭氧的作用机理与其他氧化性杀生剂有许多相同之处。臭氧与蛋白质结合，破坏细胞呼吸所不可缺少的还原酶的活性。

3 选择系统氧化性杀生方式的要因分析

某长江中下游石化公司根据实际情况，现已排除了氯气和臭氧两类作常规氧化型杀生剂。氯气在九十年代曾广泛应用，其后因环保投资大问题限制使用至今。臭氧则因其稳定性及环保问题也未实地应用。

1. 杀生效果

选择系统氧化性杀生剂，杀生效果应从杀生能力和稳定性两方面考量。

杀生能力强的杀生剂使用剂量少、作用时间短，稳定性则反映了持续的杀生能力。就杀生能力看，三氯异氰尿酸>二氧化氯>次氯酸盐；就稳定性看，二氧化氯>次氯酸盐>三氯异氰尿酸。

2. 安全环保

氧化性杀生剂通常是持续投加在系统中，因此要考虑其运行过程中的安全环保性。

氯气是具有强烈刺激性的窒息性气体，对人体有害，尤其对于呼吸系统及眼部黏膜伤害很大，可引起气管痉挛和产生肺气肿，使人窒息而死亡。

二氧化氯不论是的液体（沸点：11℃），还是气体，两者都是很不稳定的，运输时容易发生爆炸事故。因此，二氧化氯必须在现场制备和使用。

三氯异氰尿酸属于中毒物资，有刺激性气味，直接接触会腐蚀皮肤，出现过敏症状，投加过程中需做好劳动防护。

3. 经济性

从该公司实地应用情况看，成本排序为：三氯异氰尿酸>次氯酸盐>二氧化氯（现场设备生产）>氯气。

因此，对二氧化氯、氯和次氯酸钠、三氯异氰尿酸进行综合比较，形成以下结论：

表1 氧化性杀生剂综合评价表

综合比较项目	氯	二氧化氯	次氯酸钠	三氯异氰尿酸
杀生效果	较好	很好	很好	很好
pH的影响	很大	小	大	较大
杀菌速度	中等	快	快	快
处理水量	大	大	较大	较大
投资	低	较高	中等	低
占地面积	大	大	大	小
运行费用	低	较低	高	高

4 现场使用效果对比

目前，该石化企业的22套循环水系统在用的氧化型杀生剂有三氯异氰尿酸、次氯酸钠、二氧化氯。循环水系统通过游离氯指标监测系统加氯情况，对该石化企业循环水系统2020年上半年循环水系统游离氯合格率进行统计，各类系统平均合格率见下表。

表2 合格率统计表

氧化型杀生剂	系统数量	游离氯平均合格率（%）	异养菌平均合格率 （%）	铁细菌平均合格率 （%）
三氯异氰尿酸	15	89.6	98.5	100
次氯酸钠	2	98	97.9	100
二氧化氯	5	99.7	99.2	100

投加三氯异氰尿酸的15套系统中，有7套系统游离氯合格率在99%以上，但有8套系统合格率不稳定；投加次氯酸钠的2套系统，游离氯合格率偏低；投加二氧化氯的5套系统，游离氯合格率全部在99%以上，合格率明显高于其他系统。

杀菌效果上看，合格率最高亦是二氧化氯。

现场需注意的几个问题：

1、三氯异氰尿酸的合格率偏低原因有水体因素及投加方式等。如浊度较高会严重影响游离氯的准确度。该公司的树脂分厂即发生过浊度在20左右时，因浊度导致分析数据严重偏离，按虚假数据的三氯投加量不足正常量的四分之一，两周后异养菌超标。经分析方法校正后才得到正常数据，恢复常规投加量、合格率得到保障。

2、分析方法对次氯酸钠投加量影响大，改用DPD法后，某循环水场月度次氯酸钠投加量由原来25吨左右上升至35吨才能保障游离氯合格率。

3、二氧化氯发生器制备二氧化氯应密切关注设备及输送管线运行状况，保障巡检次数及质量，以保证二氧化氯混合液的稳定投加效果。

5 结论

通过分析比对及该企业的实地应用，对氧化性杀生剂的选择可参考以下原则：

1、用二氧化氯发生器发生二氧化氯作氧化杀菌剂成本低，产氯量稳定，效果明显，但是对设备维护要求高，且制备二氧化氯需要用到盐酸，适用于循环量大、有人值守的岗位。

2、三氯异氰尿酸成本相对高、但现场投加条件相对简单，只需配备药剂溶解槽、可利用液位差流到凉水池内，占地面积较小。但投加三氯异氰尿酸对职工有操作风险，且需要及时监测系统游离氯含量并调整投加量。

3、次氯酸钠操作简单，投加只配备储罐和计量泵，根据系统大小，配备约10天用量的储罐，储罐占地面积大，对现场场地有要求。

参考文献

[1]唐受印，戴友芝等，工业循环冷却水处理，2003

[2]金熙，项成林，齐冬子，工业水处理技术问答，2010

[作者简介]彭乐艳，女，汉，1985年8月，湖南浏阳，本科,工程师，工业水处理技术，中国石化集团资产经营管理有限责任公司巴陵石化分公司，414014