在工業(yè)水循環(huán)的水處理領(lǐng)域,特別是造紙工藝中,溴化銨作為一種重要的化學(xué)原料,常被用于配置氧化性殺生物劑系統(tǒng),以控制系統(tǒng)中的微生物生長(zhǎng)、防止生物結(jié)垢,并應(yīng)對(duì)由微生物代謝引起的體系酸化問(wèn)題。
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在傳統(tǒng)的處理方法中,溴化銨常與次氯酸鈉(NaOCl)等氧化劑結(jié)合使用。兩者在水體系中反應(yīng),原位生成活性鹵胺(例如溴胺)。這種鹵胺體系作為一種氧化性殺生物劑,能有效控制水循環(huán)中的細(xì) 菌、真 菌等微生物,防止因微生物大量繁殖導(dǎo)致的粘泥形成、管道堵塞和部件腐蝕。
然而,在復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境,尤其是利用廢紙為原料的造紙系統(tǒng)中,單獨(dú)使用以溴化銨為基礎(chǔ)的鹵胺殺生物劑系統(tǒng),有時(shí)仍面臨瓶頸。主要問(wèn)題體現(xiàn)在:
微生物酸化問(wèn)題:微生物代謝會(huì)產(chǎn)生短鏈有機(jī)酸(如乙酸),導(dǎo)致系統(tǒng)pH值持續(xù)下降。過(guò)低的pH環(huán)境不僅會(huì)加劇設(shè)備腐蝕風(fēng)險(xiǎn),更關(guān)鍵的是會(huì)使不溶性的碳酸鈣(水垢主要成分)轉(zhuǎn)化為可溶性的碳酸氫鈣。這些溶解鈣隨水流進(jìn)入后續(xù)的廢水處理段后,因pH條件變化會(huì)重新沉淀為堅(jiān)硬的碳酸鈣垢,造成廢水處理設(shè)備及管道的嚴(yán)重結(jié)垢與堵塞。
系統(tǒng)還原性環(huán)境:長(zhǎng)期運(yùn)行下,系統(tǒng)的氧化還原電勢(shì)(ORP)可能降低,趨向于厭氧環(huán)境,這不僅不利于好氧微生物控制,也可能引發(fā)其他工藝問(wèn)題。
化學(xué)需氧量(COD)負(fù)荷:水循環(huán)系統(tǒng)的封閉化運(yùn)行會(huì)累積有機(jī)物,導(dǎo)致COD升高,增加廢水處理端的負(fù)擔(dān)。
為了更全 面地解決上述問(wèn)題,一種增效方案應(yīng)運(yùn)而生:即在已投加溴化銨/次氯酸鈉等鹵胺殺生物劑系統(tǒng)的水循環(huán)中,額外添加堿金屬亞氯酸鹽(常用的是亞氯酸鈉,NaClO?)。這并非簡(jiǎn)單替換,而是一種協(xié)同增強(qiáng)策略。
在該協(xié)同體系中,溴化銨的核心作用并未改變,它仍是生成主體殺生物成分——活性鹵胺的必需前體之一。增效的關(guān)鍵在于后續(xù)添加的亞氯酸鈉。亞氯酸鈉的引入帶來(lái)了多重積極效應(yīng):
pH調(diào)節(jié)與穩(wěn)定:它能有效緩沖系統(tǒng)酸度,將循環(huán)水的pH值穩(wěn)定在6.3至7.7的理想范圍(約7.0)。這從根源上抑制了碳酸鈣的溶解-再沉淀循環(huán),使得鈣離子能更多地隨紙頁(yè)排出系統(tǒng),而非在管道或廢水處理段結(jié)垢。
提升氧化還原電勢(shì):亞氯酸鈉的加入有助于提升并維持系統(tǒng)的氧化還原電勢(shì),使其更趨向于有氧、不利于厭氧 菌生長(zhǎng)的環(huán)境,從而強(qiáng)化了溴化銨所形成鹵胺的殺 菌環(huán)境。
降低COD:該組合能更有效地降低水體的化學(xué)需氧量,減輕廢水處理端的污染負(fù)荷。
增強(qiáng)殺 菌效能并減少主劑用量:由于亞氯酸鈉的補(bǔ)強(qiáng)作用,為實(shí)現(xiàn)同等的微生物控制效果,所需投加的傳統(tǒng)鹵胺殺生物劑(即以溴化銨為原料的系統(tǒng))用量可減少高達(dá)30%-45%,提高了經(jīng)濟(jì)性并降低了藥劑環(huán)境殘留。
在實(shí)際應(yīng)用中,例如在造紙工藝中,通常建議將亞氯酸鈉溶液(常用濃度為20-30%)與由溴化銨等構(gòu)成的鹵胺殺生物劑系統(tǒng)分開投加。亞氯酸鈉優(yōu)選在工藝前端(如碎漿機(jī))加入,而鹵胺系統(tǒng)則在其他點(diǎn)位(如白水池、成漿池)添加。這種分點(diǎn)投加方式能更好地發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)。
操作時(shí),通過(guò)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的pH值和氧化還原電勢(shì),可以控制亞氯酸鈉和溴化銨/次氯酸鈉等藥劑的投加量,實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)優(yōu)化管理,確保系統(tǒng)正 常運(yùn)行。
綜上所述,溴化銨在工業(yè)水處理中,特別是在造紙行業(yè),是構(gòu)成鹵胺殺生物劑系統(tǒng)的基礎(chǔ)組分。當(dāng)其與堿金屬亞氯酸鹽(如亞氯酸鈉)組成協(xié)同處理方案時(shí),不僅能更有效地控制微生物,更能系統(tǒng)性地解決pH下降、鈣垢沉積和COD升高等綜合性難題,顯著提升整個(gè)水循環(huán)及廢水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性與運(yùn)行效率,同時(shí)為降低主殺 菌劑消耗、實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)提供了可行的技術(shù)路徑。