次氯酸钠工作和消毒原理

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DZWL型次氯酸钠发生器工作和消毒原理

一、概述

目前，从水体消毒的种类来说，有氯气、次氯酸钠、漂白粉、二氧化氯、三氯异氰尿酸、双氧水、臭氧等药剂和方式，此外还有碘水、高价氧化水、紫外线消毒等一些手段。

在所有的消毒剂中，尽管氯气最为经济，但是，由于氯气运输、管储方面的不安全；而且在投加上气体同水体的溶解性较低，氯气瓶气压不断变化，存在投加计量不够准确的问题；加之，氯气等气体的极强扩散性对环境存在毒害作用，游离氯的高活性同许多有机物容易形成诸如三氯甲烷、四氯化碳、二恶因等一类致癌的氯代有机化合物，造成环境的第二次污染，故而，取消液氯的主张越来越多，也日益受到人们的关注。

在国外，诸如美国、德国、日本等发达国家就相当限制氯气的使用，尤其是公用场所和自来水厂主要以使用次氯酸钠液体来进行消毒。氯气主要用于大型污水处理中最后的尾水排放消毒。

众所周知，次氯酸钠液是一种非天然存在的强氧化剂。它的杀菌效力同氯气相当，属于真正高效、广谱、安全的強力灭菌、杀病毒药剂。已经广泛用于包括自来水、中水、工业循环水、游泳池水、医院污水等各种水体的消毒和防疫消杀。

同其他消毒剂相比较，次氯酸钠液非常具有优势。它清澈透明，互溶于水，彻底解决了象氯气、二氧化氯、臭氧等气体消毒剂所存在的难溶于水而不易做到准确投加的技术困难，消除了液氯、二氧化氯、臭氧等药剂时常具有的跑、泄、漏、毒等安全隐患，消毒中不产生有害健康和损害环境的副反应物，也没有漂白粉使用中带来的许多沉淀物。正因为有这些特性，所以，它消毒效果好，投加准确，操作安全，使用方便，易于储存，对环境无毒害、不产生第二次污染，还可以任意环境工作状况下投加。

但是，由于次氯酸钠液不易久存（有效时间大约为一年），加之从工厂采购需大量容器，运输繁琐不便，而且工业品存在一些杂质，溶液浓度高也更容易挥发，因此，次氯酸钠多以发生器现场制备的方式来生产，以便满足配比投加的需要。

单就次氯酸钠发生器来说，国家已于1990年1月12日发布了GB 12176-1990 国家标准。是一种已经认可、技术非常成熟、工作十分稳定、并有权威资料可查询的产品。诸多实际应用已经证明，次氯酸钠发生器是一种运行成本很低、药物投加准确、消毒效果极佳的设备。目前，次氯酸钠发生器作为一种安全实效的常规水处理设备已引起全社会各个部门的高度重.

二、次氯酸钠发生器

1、工作原理

次氯酸钠发生器是一套由低浓度食盐水通过通电电极发生电化学反应以后生成次氯酸钠溶液的装置。其总反应表达如下：

NaCl + H₂O → NaClO + H₂↑

电极反应：

阳极：2Cl^- - 2e → Cl₂

阴极：2H⁺ + 2e → H₂

溶液反应： 2NaOH + Cl₂ → NaCl + NaClO + H₂O

2、组成结构

北京鼎正环保技术开发有限公司生产的DZ-WL次氯酸钠发生器一般由化盐装置、电解装置、整流设备、配兑水系统、自控装置和储药液箱等几大部分组成。其中核心部分——电解装置，是由一组涂有铂、钌、铱、铑等稀有金属纳米涂层的特种金属材料做阳极，耐腐蚀的特种金属材料做阴极，组成密闭的电解槽容器。并且，其电解槽内部设有反冲洗系统和冷却系统。

化盐装置、储药液箱、配水系统、酸洗装置等各个分体设备全部采用我公司特定制作的FRP等高强度复合材料制造，极不同于易于老化的一般性PVC材料制作；大型次氯酸钠生成器（电解槽）为包裹有特种材料的合金外壳，内贴高级复合材料。整套设备高级防腐、强抗老化、经久耐用。设备质量达到国际一流，可完全保证二十年以上的正常使用寿命。

本公司所生产的设备具有人工电钮控制和工业计算机控制两种系统可选。工业计算机控制设备具备高度自动化功能，触摸屏设置，完全将设备运行中产生的水垢酸洗过程和药物投加系统等全部纳入电脑自动化控制。设备具有自检自测功能，全自动加药，24小时无故障运行，还可实现远程监控，达到国际一流技术水平。生成量为3Kg/h有效氯以上的较大型次氯酸钠发生器设备主要采用工业计算机控制整个设备的运行。各种设备均可根据用户需要优化设计、制造。

本公司对次氯酸钠产品具有独到的研究，曾先后三次对设备进行技术升级，现有产品为第三代新型，外观采用美学设计，结构更加合理、紧凑，技术指标达到国际同类先进水平，属国家A级类产品。

3、基本操作过程

工作时，首先接通电源，将普通工业用盐（每公斤0.35元左右）加入化盐装置溶解成10%左右的盐水，打开阀门让盐水通过过滤沉淀进入储盐液箱；然后，启动自配水开关，设备自动勾配盐水到浓度为3—3.5%左右的稀盐水；再打开阀门调节好流量计，让经配兑好的盐水按设定流量通过一组阴阳极管组成的夹层式电解槽或板结构组成的电解槽；最后，启动整流电流开关，同时打开冷却水阀门通过冷却装置冷却电解槽，次氯酸钠生成器开始工作。这样，整个设备就生产出了标准的次氯酸钠液体（浓度为1%左右）；最后，药液自动流入储药液箱，便于储藏备用和随时投加。

智能化次氯酸钠发生装置

智能化次氯酸钠发生装置配电柜

智能化次氯酸钠发生装置配电控制盘

出口一体化智能型次氯酸钠发生装置

经济型次氯酸钠发生器成套设备

简易溶盐装置

三、次氯酸钠的消毒及氧化原理

次氯酸钠的灭菌杀病毒原理大致有如下三种作用方式：

大家都知道，次氯酸钠消杀最主要的作用方式是通过它的水解形成次氯酸，次氯酸再进一步分解形成新生态氧[O]，新生态氧的极强氧化性使菌体和病毒上的蛋白质等物质变性，从而致死病源微生物。其实，氯气消毒的原理也主要是以产生出次氯酸，然后释放出新生态氧[O]的方式。

根据化学测定，PPM级浓度的次氯酸钠在水里几乎是完全水解成次氯酸，其效率高于99.99%。其过程可用化学方程式简单表示如下：

NaClO + H2O ＝ HClO + NaOH

HClO → HCl + [O]

其次，次氯酸在杀菌、杀病毒过程中，不仅可作用于细胞壁、病毒外壳，而且因次氯酸分子小，不带电荷，还可渗透入菌（病毒）体内，与菌（病毒）体蛋白、核酸、和酶等有机高分子发生氧化反应，从而杀死病原微生物。

R-NH-R + HClO → R2NCl + H2O

同时，次氯酸产生出的氯离子还能显著改变细菌和病毒体的渗透压，使其细胞丧失活性而死亡。

此外，次氯酸钠还能够分解蔬菜、水果等农副产品上所残存的微量农药。绝大多数农药都是由有机物组成的，次氯酸钠所释放出来的新态氧能氧化分解掉这些物质。这无疑对现代农业、果蔬包装业的发展具有重大推动作用。

还有值得肯定的是，由于次氯酸钠发生器所生产的消毒液中不象氯气、二氧化氯等消毒剂在水中产生游离氯，所以一般难以形成因存在游离氯而生成不利于人体健康的致癌物质；也不象臭氧那样只要空气中存在很微弱的量（0.001mg/m3）便会对生命造成损伤和毒害；而且，还不会象氯气同水反应会最后形成盐酸那样，对金属管道造成严重腐蚀。

四、设备运行成本

1、运行成本

该设备每生产1公斤有效氯(即折合为该1%浓度的次氯酸钠消毒液为100公斤)一般需要4公斤盐、4度电（包括上水、化盐电耗）、水110公斤。一套产有效氯量为300克／小时的次氯酸钠发生器，其最大耗费电力一项尚不及一台2千瓦的电机。通常情况下，设备正常运行时，生产1公斤有效氯量的次氯酸钠液其运行成本费用计算如下：

盐（工业级）：4 × 0.35 = 1.40 (元)

电费:4 × 1.00 = 4.00 (元)

水费：0.11 × 3.00 = 0.33(元)

小计：1.40 + 4.00 + 0.33 = 5.73(元)

按25%的人工、损耗、折旧，每生产1公斤有效氯耗费为：

5.73 + 5.73×20% = 6.88 (元)

以上成本为最高限额，实际成本应根据各地电力实际价格来计算。通常情况下，使用本公司产品，1Kg有效氯的成本在全国大部分地区都大约为4.5元人民币。

2、游泳池水消毒

根据国家对游泳池水质的规定，余氯量必须达到PPM0.3-1.0，这样，游泳池按每吨水4—5克有效氯投加，因此，1公斤有效氯可消毒1000／4.5 = 222吨游泳池水。

水量在2000吨的游泳馆，需选用一套产有效氯量为1000克／小时的中型次氯酸钠发生器（如人流量大的场馆需选用产有效氯量为1500克/小时型号）。设备按全年运行320天计算，每年运行成本费用大约为一万五千元左右。

3、自来水消毒

采用次氯酸钠发生器生产的消毒液消毒，运行费用和氯气不相上下。改造自来水液氯消毒为次氯酸钠发生器产生次氯酸钠液消毒，在运行成本并不上涨的情况下，其不仅安全实用，而且也省去了购置和运输氯气等繁杂工序。

从具体实践中得出的成本考核来看，含1公斤有效氯的次氯酸钠可投加1000／1 = 1000吨水（自来水常加药量按有效氯1克/吨左右，最大投加量按有效氯1.5克/吨）。如此，则每吨水的投资为：

6.88 ÷ 1000 = 0.0069元

使用一套产有效氯量为1000克／小时的中型次氯酸钠发生器，如果按每天工作8小时计算，每天可处理自来水量为8×1000=8000吨，每天运行成本费用为：

8 × 1 × 6.88 = 55.04 元

设备每年运行成本费用为：

55.04 × 365 = 20089.6 元

4、专业养殖、餐饮业等防疫消杀

每小时生产100公斤含有效氯1%的次氯酸钠消毒液可选产有效氯量1000克/小时的设备。设备可以随用随开，根据用药量自定设备的使用时间。

拿200至5000平方米面积的小型规模养殖场为例，仅每小时产有效氯500克/小时以下型号的次氯酸钠发生器设备就足够使用。例如，环境消杀中使用1公斤消毒液（有效氯含量为1%）尚需配兑50—100倍量的清水，可消毒100平方米以上，成本仅为1公斤有效氯生成成本（5.5元）的1%，即6分钱左右。产有效氯为500克/小时的设备工作1小时可消毒面积为1000平方米。多年来，一直沿用该设备产生的药液依照1：600配比清水，用于禽畜等饮水消毒方面；并视环境情况可按1：100或150左右配比清水用于带禽喷雾畜消毒。

5、医院和畜禽加工厂污水处理

根据污水水量，国家规定按照每吨污水25—30克有效氯进行投加。一般每天100至150吨流量的污水，需要选择设备每小时生产有效氯量为500克的次氯酸钠发生器一台。设备运行过程中，每吨污水的处理费用为：5.5 × 4.5 ÷ 150 = 0.165元。如果污水水量较大，则可选用更高产药量的设备。

6、工业污水高级氧化处理

次氯酸钠发生器生产的次氯酸钠液可用于工业废水高级氧化处理，并具有非常好的效果。能有效分解含氰废水、高氮氨废水、各种高色度废水、印染制革废水、电镀废水等难以通过生物氧化处理的废水中的各种有害物质。在催化剂的作用下，可以迅速破坏几乎所有有机物分子的稳定结构，使之转变为完全无害的无机物或是易于生化的有机物质。一般来讲，次氯酸钠投放量需要根据污水中COD含量的大小确定。同湿式氧化法处理相比较，节省成本费用十分显著。仅是湿式氧化法处理成本的20—30%。

就管理而言，由于设备具有使用安全、运行稳定、操作方便的特点，一套中小型的设备一人管理，但无需专门照看即可。

五、药液投加

除小范围防疫消毒可按一定比例简易办法配兑清水以后直接喷洒或擦拭以外，对于自来水、游泳池等设备连续运行的水体，以及大面积防疫消杀所需用勾配出大量定量药液喷洒来讲，药液的配比投加方式是消毒过程中极为重要的环节。众所周知，由于氯气、二氧化氯等气体消毒剂存在难溶解于水的缺陷，因而需要大量的水加以溶解调节，在投加上还往往存在不够准确的技术困难，但是，次氯酸钠液就完全没有了这些缺陷。

对于任何水体消毒改造或扩建工程，任何防疫消杀所需，我公司都能够依据用户实际要求，设计可共用户选用的如下三种药物同步定比投加方式进行配兑：

（一）虹吸投加系统

该投加系统主要依据虹吸原理，按每一台泵的流量进行设定，以负压为参考，做到同步投加。

当水泵启动时，采自储液箱的次氯酸钠液流经转子计量器、回止阀到水射器，因水射器中存在负压，于是药液便随水通过泵一起加到了系统中。由于加药通过泵，所以泵的启动、停止决定了加药的进行与否。回止阀可以防止高位水回流到次氯酸钠储液箱中。药液投加量根据国家标准，按泵的流量具体设定。所以加药系统同整个供水系统完全同步。

此种投加系统的突出特点是投资较少，管理较方便，其投加精度比较高，有国家标准可查询，完全能满足卫生标准和要求。一般来讲，该系统我公司可免费赠送用户一套。

（二）泵式投加系统

该系统从载有信号输出的流量计上采集信号，直接同电动投加泵配套，该设备上有微电子芯片处理系统，能根据流量的大小进行同步投加。

首先，在供水总路上安装一套信号采集式流量计，采集流量数据；然后，将信号输入附设电子芯片进行信号处理的电磁投加泵，投加泵的入口接次氯酸钠储液箱，出口接入供水总管；这样，通过对投加所需浓度的设定，投加就可以根据流量的大小自动进行了。

此种投加系统突出特点是投加精度很高，管理方便，但需要一定动力，投资也相对地比上一种要高一些。

（三）氯分析仪自动投加

该系统工作原理是，通过余氯探头采集信号，然后输入到余氯分析仪，通过对余氯分析仪设置投加点后，实现低点启动投加，高点停止投加，达到完全实现自动化。

此种投加方式是在药物投加泵基础上增加了一套自动余氯分析仪等自动化控制仪表。