提高循环水浓缩倍数是节水关键,但Cl⁻的积累会制约这一措施。某化工厂原设计浓缩倍数5倍,因Cl⁻超标(>800mg/L)被迫降至3倍,年补水量增加50万吨(成本¥75万)。必须在节水与防腐之间寻找平衡点。
中水回用、海水淡化等节水措施会引入大量Cl⁻。某滨海电厂采用海水淡化水作补充水,使循环水Cl⁻达650mg/L,所有碳钢设备需更换为钛合金,总投资增加¥1.2亿。不解决除氯问题,非常规水源难以大规模应用。
系统停用时,局部Cl⁻可能浓缩至正常值的10倍。某化工厂检修后发现,碳钢管线低点处Cl⁻浓度达5000mg/L,造成深度点蚀(>3mm)。必须采用氮气密封+干燥剂保护,单次停机成本增加¥20万。 氯酸盐副产物有毒,需额外处理。广东海水淡化除氯除硬系统
"电解-吸附"耦合工艺:电解将Cl⁻转化为Cl₂(去除率80%)活性炭吸附残余Cl₂并催化分解炭床定期热再生(600℃)该组合使某石化废水Cl⁻从5000mg/L降至100mg/L,运行成本较纯电解法降40%。
五大现实挑战:高能耗:处理Cl⁻=2000mg/L时吨水电费¥12-18电极损耗:DSA阳极年腐蚀率3-5μm安全风险:Cl₂泄漏报警阈值0.5ppm结垢问题:Ca²⁺>200mg/L时极板结垢加速浓水处置:浓缩液Cl⁻>50g/L需蒸发结晶某电厂因未控制Ca²⁺(350mg/L),电解槽每月需酸洗,年维护费增加¥60万。 广东海水淡化除氯除硬系统氯离子使锅炉蒸汽品质恶化。
Cl⁻是嗜盐菌(如Halomonas)生长的必需元素,其存在导致:生物膜厚度增加3倍,形成缺氧腐蚀微环境垢下Cl⁻浓度可达本体水的20倍(局部腐蚀速率>3mm/年)常规杀菌剂穿透生物膜效率下降70%某炼油厂循环水系统在Cl⁻>400mg/L时,碳钢管道微生物腐蚀穿孔事故频发,年检修费用增加¥500万。
Cl⁻与Ca²⁺、Mg²⁺形成的沉积物具有特殊危害:导热系数0.5W/(m·K),是不锈钢的1/30多孔结构吸附腐蚀产物,形成恶性循环1mm厚氯盐垢层使换热效率降低25%某热电厂的蒸汽冷凝器因Cl⁻沉积,年多耗标煤8000吨,直接经济损失¥640万。
通过排放高氯循环水并补充新水的置换法,在水资源紧张地区经济性差。以10000m³/h系统为例,每降低100mg/L Cl⁻需排放20%水量,年耗水量增加50万吨。该方法还存在以下问题:1)无法应对突发性氯污染(如工艺介质泄漏);2)排放水可能含有其他污染物,需额外处理;3)频繁补水导致系统水质波动,影响水处理药剂效果。某电厂实践表明,采用该法后年运行成本增加120万元。
采用强碱阴树脂处理循环水时面临多重挑战:1)高硬度(Ca²⁺>500mg/L)会导致树脂钙污染,交换容量半年内下降40%;2)再生产生的含盐废水(NaCl 8-10%)需专门处理;3)树脂氧化破裂后释放季铵基团可能形成致病物NDMA。某化工厂运行数据显示,处理Cl⁻=300mg/L的循环水时,吨水处理成本达¥18-22,是其他方法的3-5倍。 氯离子浓度>300mg/L时碳钢腐蚀加剧。
某电镀园区废水含Cl⁻ 6000mg/L(主要来自HCl酸洗),采用"铁碳微电解-混凝-蒸发结晶"组合工艺:微电解阶段Fe⁰+H⁺+Cl⁻→FeCl₂+H₂↑,Cl⁻去除率35%;投加PAC(200mg/L)后通过Al₁₃O₄(OH)₂₄⁷⁺络合吸附,总去除率提升至65%;之后MVR蒸发器将Cl⁻浓缩至120g/L结晶为NaCl副产品。系统总投资¥1200万,处理成本¥85/吨,较传统离子交换法降低40%。运行难点是Fe²⁺氧化生成的Fe(OH)₃会包裹铁碳填料,需每月高压水枪反冲洗。脉冲电解可减少副产物生成。北京吸收塔除氯
氯离子穿透不锈钢钝化膜,引发点蚀。广东海水淡化除氯除硬系统
可以选用汽水瓶自制简易的活性炭过滤器,在汽水瓶底部打上十余个小孔,在瓶内放满活性炭,瓶口用软管相套,让自来水经过装满活性炭的过滤瓶滴下。活性炭能够吸附水中的氯气和杂质,经过这样过滤后的水,氯含量会大幅降低,可以用于多种生活场景,如浇花、养鱼等。
铋系物质可以用于含氯溶液的除氯,像 bi2o3、bi (no3) 3 等。其原理是铋离子与氯离子结合,形成难溶的氯氧化铋物质。在处理含氯溶液时,将铋系物质与含氯溶液混合,控制合适的条件,比如溶液的 pH 值保持在 0.1 - 7,温度控制在 10 - 50℃,搅拌 5 - 480min,除氯效率可以达到 90% 以上,而且得到的除氯产物还可以作为功能材料使用,或者进行脱氯再循环。 广东海水淡化除氯除硬系统