自来水厂投氯室漏氯吸收装置的改进
夏红卫 何敬华
提要 利用铁元素在不同价态时的氧化还原性来吸收自来水厂投氯室泄漏的氯气,对原有采用烧碱溶液吸收氯气的装置进行改造,达到简化装置、无需更换吸收液、提高吸收率及不污染环境的目的。
关键词 自来水厂 漏氯吸收装置 改进
Improvement of Leaked Chlorine Absorption Apparatus in Waterworks
Xia Hongwei et al
Abstract: The existing caustic soda solvent process has been replaced by a facility based on the oxidation or reduction of Fe of different valences to absorb the chlorine leakage in the chlorination house of waterworks. The structure of the new process is simple and the regular change of solvent is avoided. Also it is much effective and free of environmental problems.
0 前言
在我国给水厂大多采用氯气作为消毒剂。而氯气是一种剧毒气体,对人、畜、植物等具有极强的杀伤力,当空气中氯气浓度达到1/1 000时,人就会立即死亡。因此,在使用氯气的过程中,必须采取严密的防护措施,建立可靠的漏氯吸收系统,以防氯气泄漏造成重大事故。近期,我们对本厂原来使用烧碱作吸收液吸收氯气的漏氯吸收装置进行了改进,改为使用铁盐溶液作吸收液,使吸收装置更简便、经济和环保。
1 原有漏氯吸收装置简介
1.1 吸收原理
当投氯室发生漏氯事故,液氯自氯瓶跑出流到大气中,压力骤然降低,吸收环境中的热量而迅速气化,以氢氧化钠(俗称烧碱)溶液作吸收液,氯与氢氧化钠反应,生成较稳定的次氯酸钠、氯化钠和水。其化学反应式如下:
Cl2+2NaOH=NaClO+NaCl+H2O (1)
1.2 工艺流程
氯吸收工艺流程如图1。

图1 以烧碱为吸收液的氯吸收工艺流程
投氯室漏氯时,安装在氯库的氯气检测器自动报警,吸收系统同时自动启动投入运行。鼓风机从地沟中将含有氯气的空气抽出,压入碱液槽顶部,气体从第一吸收塔底部上升,此时碱液泵从碱液槽中抽出烧碱吸收液,从塔顶喷淋而下,两者在填料中相互接触,一部分氯气被碱液吸收,其余的通过联通管进入第二吸收塔底部,再进行第二次吸收,尾气从第二吸收塔顶通过尾气管道排入大气。
1.3 吸收装置的特点及缺陷
(1)吸收液采用氢氧化钠溶液,为一次性吸收,即吸收一定量的氯气与之反应后,烧碱溶液便失去吸收能力,需定期更换吸收溶液和清洗碱液槽。
(2)应用吸收塔使碱液与氯气接触,面积有限,均匀性低,吸收效率难以提高,约在90%左右。而且,必须依靠耐碱泵来抽送碱液,工序不够简便,碱液泵每使用一次,都会出现渗漏现象,又导致了机械设备的定期维修和保养问题。
(3)尾气直接排入大气,未吸收尽的氯气对环境产生一定的污染。
2 改进后的漏氯吸收装置
2.1 吸收原理
当液氯进入大气气化成氯气时,以氯化亚铁溶液和废铁屑组成的吸收液与氯气发生氧化还原反应,氯气将二价铁氧化成三价铁,三价铁又被吸收液中的铁粉还原成二价铁,继续吸收氯气,形成循环吸收。其化学反应式如下:
2FeCl2+Cl2=2FeCl3 (2)
2FeCl3+Fe=3FeCl2 (3)
2.2 工艺流程
改进后的氯吸收工艺流程见图2。

图2 改进后的氯吸收工艺流程
一旦投氯室发生漏氯事故,PLC控制系统会自动报警并启动鼓风机抽吸带氯气的空气压入吸收槽,同时对吸收槽中的氯化亚铁吸收液起气体搅拌作用,并通过长柄滤头布气,对铺设在滤头上的铁屑层进行搅动,一方面使氯化亚铁吸收液与氯气充分接触而吸收;另一方面使经氯气氧化后的三氯化铁被铁屑充分还原成氯化亚铁,继续参与吸氯反应,尾气通过回收管回到投氯室,形成一个闭路循环吸收系统。
2.3 改进后的氯吸收装置的特点及优化
(1)吸收液是以工业盐酸浸泡过量的废铁屑而组成,两者反应生成氯化亚铁,配成20%浓度溶液,对氯气进行吸收。过量的废铁屑是为了防止氯化亚铁继续氧化成三氯化铁和将亚铁吸收氯气后氧化成的三价铁还原成亚铁,继续参与吸氯反应。这种吸收液制作方法简单,生产成本低,它根据不同价态铁元素的氧化还原反应原理,可多次循环使用,无需更换,不老化,不变质,腐蚀性小,可吸收任何浓度氯气。
(2)省去了原有吸收装置中的吸收塔和碱液泵,改为吸收槽(槽体积根据需要而定)。鼓风机直接向吸收槽送氯气,安装长柄滤头使布气均匀,这样使氯气与吸收液充分接触吸收,同时铁粉及时还原被氯气氧化的三氯化铁,简化了装置,降低了设备的成本,并且增加了吸收容量,吸收效率达100%。
(3)尾气不排放入大气,而是通过回收管回到氯库,形成闭路循环吸收系统,对环境不会造成任何污染。