在工业水循环的水处理领域,特别是造纸工艺中,溴化铵作为一种重要的化学原料,常被用于配置氧化性杀生物剂系统,以控制系统中的微生物生长、防止生物结垢,并应对由微生物代谢引起的体系酸化问题。
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在传统的处理方法中,溴化铵常与次氯酸钠(NaOCl)等氧化剂结合使用。两者在水体系中反应,原位生成活性卤胺(例如溴胺)。这种卤胺体系作为一种氧化性杀生物剂,能有效控制水循环中的细 菌、真 菌等微生物,防止因微生物大量繁殖导致的粘泥形成、管道堵塞和部件腐蚀。
然而,在复杂的工业环境,尤其是利用废纸为原料的造纸系统中,单独使用以溴化铵为基础的卤胺杀生物剂系统,有时仍面临瓶颈。主要问题体现在:
微生物酸化问题:微生物代谢会产生短链有机酸(如乙酸),导致系统pH值持续下降。过低的pH环境不仅会加剧设备腐蚀风险,更关键的是会使不溶性的碳酸钙(水垢主要成分)转化为可溶性的碳酸氢钙。这些溶解钙随水流进入后续的废水处理段后,因pH条件变化会重新沉淀为坚硬的碳酸钙垢,造成废水处理设备及管道的严重结垢与堵塞。
系统还原性环境:长期运行下,系统的氧化还原电势(ORP)可能降低,趋向于厌氧环境,这不仅不利于好氧微生物控制,也可能引发其他工艺问题。
化学需氧量(COD)负荷:水循环系统的封闭化运行会累积有机物,导致COD升高,增加废水处理端的负担。
为了更全 面地解决上述问题,一种增效方案应运而生:即在已投加溴化铵/次氯酸钠等卤胺杀生物剂系统的水循环中,额外添加碱金属亚氯酸盐(常用的是亚氯酸钠,NaClO₂)。这并非简单替换,而是一种协同增强策略。
在该协同体系中,溴化铵的核心作用并未改变,它仍是生成主体杀生物成分——活性卤胺的必需前体之一。增效的关键在于后续添加的亚氯酸钠。亚氯酸钠的引入带来了多重积极效应:
pH调节与稳定:它能有效缓冲系统酸度,将循环水的pH值稳定在6.3至7.7的理想范围(约7.0)。这从根源上抑制了碳酸钙的溶解-再沉淀循环,使得钙离子能更多地随纸页排出系统,而非在管道或废水处理段结垢。
提升氧化还原电势:亚氯酸钠的加入有助于提升并维持系统的氧化还原电势,使其更趋向于有氧、不利于厌氧 菌生长的环境,从而强化了溴化铵所形成卤胺的杀 菌环境。
降低COD:该组合能更有效地降低水体的化学需氧量,减轻废水处理端的污染负荷。
增强杀 菌效能并减少主剂用量:由于亚氯酸钠的补强作用,为实现同等的微生物控制效果,所需投加的传统卤胺杀生物剂(即以溴化铵为原料的系统)用量可减少高达30%-45%,提高了经济性并降低了药剂环境残留。
在实际应用中,例如在造纸工艺中,通常建议将亚氯酸钠溶液(常用浓度为20-30%)与由溴化铵等构成的卤胺杀生物剂系统分开投加。亚氯酸钠优选在工艺前端(如碎浆机)加入,而卤胺系统则在其他点位(如白水池、成浆池)添加。这种分点投加方式能更好地发挥协同效应。
操作时,通过在线监测系统的pH值和氧化还原电势,可以控制亚氯酸钠和溴化铵/次氯酸钠等药剂的投加量,实现动态优化管理,确保系统正 常运行。
综上所述,溴化铵在工业水处理中,特别是在造纸行业,是构成卤胺杀生物剂系统的基础组分。当其与碱金属亚氯酸盐(如亚氯酸钠)组成协同处理方案时,不仅能更有效地控制微生物,更能系统性地解决pH下降、钙垢沉积和COD升高等综合性难题,显著提升整个水循环及废水处理系统的稳定性与运行效率,同时为降低主杀 菌剂消耗、实现清洁生产提供了可行的技术路径。