Cl?是嗜鹽菌(如Halomonas)生長的必需元素,其存在導(dǎo)致:生物膜厚度增加3倍,形成缺氧腐蝕微環(huán)境垢下Cl?濃度可達本體水的20倍(局部腐蝕速率>3mm/年)常規(guī)殺菌劑穿透生物膜效率下降70%某煉油廠循環(huán)水系統(tǒng)在Cl?>400mg/L時,碳鋼管道微生物腐蝕穿孔事故頻發(fā),年檢修費用增加¥500萬。
Cl?與Ca2?、Mg2?形成的沉積物具有特殊危害:導(dǎo)熱系數(shù)0.5W/(m·K),是不銹鋼的1/30多孔結(jié)構(gòu)吸附腐蝕產(chǎn)物,形成惡性循環(huán)1mm厚氯鹽垢層使換熱效率降低25%某熱電廠的蒸汽冷凝器因Cl?沉積,年多耗標(biāo)煤8000噸,直接經(jīng)濟損失¥640萬。 氯離子檢測需避免ORP干擾。北京海水淡化除氯設(shè)備
SWRO工藝產(chǎn)生的濃鹽水Cl?濃度達35g/L,直接排放會危害海洋生態(tài)。某項目采用"電滲析-分質(zhì)結(jié)晶"技術(shù):先用選擇性陰膜(如ACS)分離Cl?/SO?2?,Cl?濃縮至80g/L后進入電解槽生產(chǎn)NaOH和Cl?;剩余Na?SO?溶液蒸發(fā)結(jié)晶純度達99.9%。系統(tǒng)能耗14kWh/m3,但副產(chǎn)品年收益¥600萬(規(guī)模10萬m3/d)??刮廴灸ば杳吭掠?.5%EDTA-Na?清洗,電流效率隨運行時間從85%降至65%。
鋅冶煉過程中Cl?(來自鋅精礦)在高溫下生成ZnCl?(沸點732℃),腐蝕換熱器管壁。某冶煉廠在煙氣洗滌塔前增設(shè)Na?CO?噴霧系統(tǒng)(150℃),使Cl?以NaCl形式固定,腐蝕速率從1.2mm/a降至0.05mm/a。關(guān)鍵參數(shù)為氣液比3000:1、Na?CO?過量系數(shù)1.5,投資回報期8個月。同步監(jiān)測Cl?需采用高溫離子色譜(檢測限0.1ppm),傳統(tǒng)冷阱法誤差達±15%。 吸收塔除氯設(shè)施氯酸鹽副產(chǎn)物有毒,需額外處理。
如果含氯廢水在未經(jīng)處理的情況下直接排入自然的水源之中,將會帶來極大的危害。氯離子會嚴重惡化水質(zhì),對漁業(yè)生產(chǎn)和水產(chǎn)養(yǎng)殖造成嚴重影響,導(dǎo)致減產(chǎn)甚至絕收。同時,氯離子還具有很強的腐蝕性,會對鋼鐵等金屬管道造成腐蝕,使管道的耐久性降低,明顯縮短其使用壽命。例如,一些工業(yè)區(qū)域的排水管道,由于長期接觸含氯廢水,管壁逐漸變薄,甚至出現(xiàn)漏洞,后期的維修成本極其高昂。所以,含氯廢水必須經(jīng)過嚴格處理,達標(biāo)后才能排放。
通過排放高氯循環(huán)水并補充新水的置換法,在水資源緊張地區(qū)經(jīng)濟性差。以10000m3/h系統(tǒng)為例,每降低100mg/L Cl?需排放20%水量,年耗水量增加50萬噸。該方法還存在以下問題:1)無法應(yīng)對突發(fā)性氯污染(如工藝介質(zhì)泄漏);2)排放水可能含有其他污染物,需額外處理;3)頻繁補水導(dǎo)致系統(tǒng)水質(zhì)波動,影響水處理藥劑效果。某電廠實踐表明,采用該法后年運行成本增加120萬元。
采用強堿陰樹脂處理循環(huán)水時面臨多重挑戰(zhàn):1)高硬度(Ca2?>500mg/L)會導(dǎo)致樹脂鈣污染,交換容量半年內(nèi)下降40%;2)再生產(chǎn)生的含鹽廢水(NaCl 8-10%)需專門處理;3)樹脂氧化破裂后釋放季銨基團可能形成致病物NDMA。某化工廠運行數(shù)據(jù)顯示,處理Cl?=300mg/L的循環(huán)水時,噸水處理成本達¥18-22,是其他方法的3-5倍。 蒸發(fā)結(jié)晶除氯可實現(xiàn)零排放,但能耗大。
氯堿電解槽產(chǎn)生的尾氣含Cl? 3-8%,傳統(tǒng)采用兩級堿洗(NaOH 15%):首級吸收率>99%,生成NaClO(pH>12),次級補充Na?SO?還原殘余Cl?。某企業(yè)改造為"堿洗-催化氧化"工藝,在CuO/γ-Al?O?催化劑(200℃)下將Cl?轉(zhuǎn)化為HCl回收,氯排放從50mg/m3降至1mg/m3以下。關(guān)鍵控制點是避免尾氣中H?濃度達易爆極限(4-75%),需安裝在線紅外分析儀。新型離子液體吸收劑(如[BMIM]PF?)對Cl?的亨利系數(shù)低至0.12kPa·m3/mol,吸收容量達傳統(tǒng)堿液的3倍。氯離子使循環(huán)水濃縮倍數(shù)受限。天津源力循壞水除氯設(shè)備
氯離子使鍋爐蒸汽品質(zhì)惡化。北京海水淡化除氯設(shè)備
"電解-吸附"耦合工藝:電解將Cl?轉(zhuǎn)化為Cl?(去除率80%)活性炭吸附殘余Cl?并催化分解炭床定期熱再生(600℃)該組合使某石化廢水Cl?從5000mg/L降至100mg/L,運行成本較純電解法降40%。
五大現(xiàn)實挑戰(zhàn):高能耗:處理Cl?=2000mg/L時噸水電費¥12-18電極損耗:DSA陽極年腐蝕率3-5μm安全風(fēng)險:Cl?泄漏報警閾值0.5ppm結(jié)垢問題:Ca2?>200mg/L時極板結(jié)垢加速濃水處置:濃縮液Cl?>50g/L需蒸發(fā)結(jié)晶某電廠因未控制Ca2?(350mg/L),電解槽每月需酸洗,年維護費增加¥60萬。 北京海水淡化除氯設(shè)備