一、HH系列二氧化氯混合高效消毒器

简    介

[摘要]                                                          

  HH系列二氧化氯混合高效消毒器设备,技术取得突破性进展，采用*的不对称耐腐蚀电解膜及整体设计，设备使用寿命长、免维护、操作简单方便、整体运行稳定、消毒效果好，是目前的水消毒设备。

[关键词] 二氧化氯、不对称耐腐蚀电解膜、消毒、水处理设备。

潍坊红荷环保水处理设备

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：任国涛（）

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一﹑概述：

1﹑二氧化氯（ClO₂）的化学特性及性质：

    二氧化氯的分子式为ClO₂，在水中以游离单分子状态存在。在水中具有强氧化性及高反应活性，能氧化微生物细胞内含巯基的酶；同时二氧化氯（ClO₂）也可以快速地控制微生物蛋白质的合成，从而杀灭水及环境中的各种致病菌和藻类等微生物。二氧化氯（ClO₂）还能与水中有机化合物反应，使其氧化降解，生成无害的氧化物及CO₂、NO₂、H₂O等小分子物质，不形成具有“三致”（致畸、致癌、致突变）作用的氯代有机物，避免了用传统方法消毒可能产生的二次污染。另外，ClO₂还能将水中超标的可溶性低价离子如Fe⁺²、S⁺²、As⁺²、Mn⁺²等氧化成高价态而沉淀分离。

2﹑二氧化氯（ClO₂）的发现及应用简史：

       二氧化氯(ClO₂)于1911年被发现，但由于技术上的原因，直至二十世纪四十年代才得以应用。七十年代后，由于发现Y氯(Cl₂)消毒饮用水后容易产生有“三致”（致畸、致癌、致突变）作用的三L甲烷等L代有机物，1983年美国国家*正式规定：饮用水中三L甲烷含量必须保证在0.1mg/l以下，并*二氧化氯(ClO₂)消毒作为控制引用水中三L甲烷含量的有效方法之一。从此，二氧化氯(ClO₂)在饮用水中的消毒优势才逐渐引起人们的重视，其在欧美已被作为自来水消毒的*选择。由此开始，二氧化氯(ClO₂)的开发研究和应用得到了较快的发展。

3﹑各种水消毒剂的对比分析 ：

    目前，饮用水消毒剂主要有Y氯（Cl₂）、漂白F(精)﹑臭氧(O₃)和二氧化氯(ClO₂)及其它特种饮用水消毒剂。其中臭氧(O₃)及特种饮用水消毒剂由于成本太高，不宜大规模使用。漂白F（精）储存使用不方便，消毒后水质不高，且成本较高，目前已逐渐被淘汰。而Y氯（Cl₂）作为L碱工业的副产品，价格低，在过去相当长的时期内，成为一种zui常用的水消毒剂，但它却存在以下几个主要缺点：

1) Y氯为氯碱工业的副产品，生产集中，而水消毒处理点分散，故Y氯运输﹑储存成了问题；另外，Y氯集中罐装，容易发生泄露及爆炸事故，存在很大的安全隐患。

2) Y氯对水消毒后，容易产生有“三致”（致畸、致癌、致突变）作用的三L甲烷等L代有机物，导至二次污染，危害公众健康。

3) 由于Y氯存在安全隐患，因此在使用过程中，对各项安全措施要求复杂，人员素质要求高；而国内许多地方，由于条件限制经常发生伤害事故。

4) Y氯供应受烧碱市场影响。很多地方，除了个别大型自来水厂Y氯供应有保障外，中小型水厂、厂矿用水、医院及工厂污水消毒处理，均无Y氯保障供应。 

介于以上原因，HH系列二氧化氯混合高效消毒器应运而生。它克服了以上各种消毒剂的缺点。它使用食盐（NaCl）电解产生二氧化氯(ClO₂)混合高效消毒剂，原料易得供应有保障。二氧化氯(ClO₂)混合高效消毒剂为现场制备，现场使用，安全可靠，同时，运行成本低。另一方面，电解食盐（NaCl）法生产二氧化氯(ClO₂) 混合高效消毒剂与化学法生产二氧化氯(ClO₂) 混合高效消毒剂相比，电解食盐（NaCl）法，避免了使用酸Y、氯酸钠或亚氯酸钠溶Y,便于操作和管理及原料的采购储存，同时也避免了废Y处理，而且运行成本低，因此，电解食盐（NaCl）法HH系列二氧化氯混合高效消毒器具有良好的实用性。

4﹑电解食盐（NaCl）法HH系列二氧化氯混合高效消毒器简介：

1）     设备原理：

电解食盐（NaCl）法HH系列二氧化氯混合高效消毒器是一种电解装置，它采用特殊电极及电解隔膜，电解饱和食盐水，产生含ClO_{2 、}Cl_{2 、}O_3、H₂O₂等多种成分的高效混合消毒气，通过水射器将高效混合消毒气体与待处理水体充分混合，达到消毒处理的目的。

           设 备 原 理 图 如 下：

2）     应用：          

 二氧化氯（ClO₂）消毒剂在上大规模应用了近二十年，我国从一九八七年开始，由中国预防医学*引进该技术。通过反复实验论证，充分证明了二氧化氯（ClO₂）消毒剂的杀菌效果和无毒性。经过我们多年深入研究，HH系列二氧化氯混合高效消毒器日臻成熟，在工作稳定性、可操作性、消毒效果、产品寿命等多方面、均已取得突破性进展，完*够适应以下领域的应用：

• 饮用水消毒处理，达到国家饮用水标准（细菌总数<100个/ml，大肠菌群<3个/l）。
• 用于游泳池、娱乐水体及工业循环水体消毒除藻处理 。
• 医院污水消毒处理，杀菌效率高，处理后达到国家有关医院污水病原体标准。
• 用于各类养殖厂环境及水体消毒。
• 工业废水脱酚、脱氰及印染工业废水脱色处理。
• 用于造纸行业的纸浆漂白处理工艺及精细化工等。
• 各种污水、中水处理过程中的消毒工序。

二﹑国内二氧化氯（ClO₂）混合高效消毒器设备的技术现状：

 1﹑技术现状：

    目前，国内已有一些厂家生产二氧化氯（ClO₂）混合高效消毒器设备，但大多数为化学法发生器。这些设备结构简陋，操作繁琐，劳动强度及危险性大，设备性能不稳定，反应不能控制，原料利用率低。用酸及NaClO₂（或NaClO₃）溶Y作原料，添加和使用麻烦，贮存、购买困难，价格高。同时NaClO₂（或NaClO₃）质量没有保障可能造成二次污染。有的化学法发生器原料利用率低，产生的污水量大，生产厂家将设备所产生的污水连同消毒气一起投加到待处理水中，直接影响所处理的水体水质，同时设备使用寿命短，实用性差。

电解食盐（NaCl）法二氧化氯（ClO₂）混合高效消毒器，利用食盐（NaCl）为原料，电解产生消毒剂，原料简单﹑易得、价格低且质量有保障，但技术存在以下问题：

①产气不稳定，产气量在使用过程中难以控制。

②电耗、盐耗大，产气率低。

③关键部件（电解隔膜）均采用石棉布或丙纶布，使用寿命短（不超过三个月）且需定期清洗，而清洗操作复杂，难以被用户接受。另外，石棉布或丙纶布结构不稳定，在水中浸泡后很快就会导致孔隙增大，使阳极箱、阴极箱之间发生通透，降低电解效率﹑增大盐耗。

④设备总体结构不尽合理，故障率高，寿命短，严重损害用户利益。

⑤电解Y组份不稳定：随着设备电解，阳极室食盐（NaCl）浓度逐渐下降，不能保持饱和状态,电解Y组份的不稳定直接导致设备产气量不稳定。

⑥设备换热问题没有很好的解决（没有科学的换热系统），导致设备内温度超过80℃，造成电解膜变性，设备所用UPVC板强度下降并发生变形，致使设备报废。

  2、我公司技术取得的突破进展：

     针对以上存在的问题，我公司同有关单位合作,经过长达三年的实验研究，多次试制和改进，在以下方面取得突破性进展：

 ①研制出新型耐腐蚀不对称电解膜。该膜在使用过程中，不用清洗和维护，寿命长（超过三年）﹑性能稳定﹑电阻低﹑能自动平衡阴﹑阳极箱酸碱度，使产气效率达到*，降低电耗﹑盐耗，运行成本降低。

   ②采用*进的泵循环系统（日本IWAKI公司产品—*），保持电解溶Y组份始终处于动态平衡状态，保证设备运行稳定，确保设备的使用效果。

③*的工业设计理念，使设备管路系统精炼、设备可操作性强，使用方便。

                       ④合理的选材，使设备的耐腐蚀性提高、寿命延长。

 ⑤采用*的换热系统及设备过温保护系统，确保换热效果保持*。避免了设备在电解过程中，因产热而使设备内温度超过80℃，造成电解膜变性，孔径变大通透性增加，同时，避免了造成设备所用UPVC材料强度下降使设备变形的问题。

⑥针对电解法设备的特点自行设计开发了HH系列二氧化氯混合高效消毒器的阴极、阳极及中性极板，电化学效率高，使用寿命长（超过十年）。同时，也开发了KZ系列可控硅整流电解电源（内容详见KZ系列可控硅整流电解电源使用说明），使得HH系列二氧化氯混合高效消毒器工作更稳定，而且实现了该设备的全自动化操作；并可远程计算机操作或与在线流量计和余氯仪实现自动闭循环控制。  

二、HH系列二氧化氯混合高效消毒器

产品安装说明

     一、设备基本工作原理：

          饱和食盐（NaCl）水,在带有特殊电解隔膜的电解槽中电解,所产生的含有ClO₂、 Cl₂、 O₃、H₂O₂等强氧化性消毒气体，通过水射器负压抽提，与待处理的水体安全混合，达到消毒处理的目的。

                                                                               二、设备基本结构及主要作用

        设备主要由主机和电解电源两个主体构成（主机结构见主机结构图，电解电源见KZ系列可控硅整流电解电源使用说明）：

        1、主机：

           电解槽：饱和食盐（NaCl）水在电解槽中电解，在阳极箱产生ClO₂、Cl₂、O_３、H₂O₂等混合消毒气体,通过水射器与待处理水体混合；同时在阴极箱产生氢气，通过导气管向大气排放。

           盐  箱：加盐、溶盐。

           水射器：当一定流速的水通过水射器时，可将混合消毒气体抽出，达到与待处理水体混合的目的。

           电解Y循环系统：保证电解槽中的电解Y始终处于动态平衡状态。

           冷却系统：带走电解过程中产生的热量，使设备内温度不超过８０℃，避免了电解隔膜变性及ＵＰＶＣ板强度下降。

           支  架：支撑、固定设备及管路。

        2、电解电源：

           提供电解时所需要的直流电能、调节设备产气量的大小及实现设备的自动控制。

 三、设备安装要求

         主机与电解电源宜分室放置，直线距离宜小于10米

        1、主机室安装使用条件：

         A、设备要在室内安装使用，室内温度范围0℃～50℃，并且通风良好。

         B、室内具有压力为0.15Mp～0.45Mp，供给水量大于1吨/小时的给水管（管径见常用设备规格型号及主要参数表）。                               

         C、室内应具有排水设施（地漏或排水沟/管）。

         D、室内装有与投药点相连通的管路（宜用不锈钢管、UPVC或ＡＢＳ管，管径见常用设备规格型号及主要参数表）；且投药点的压力小0.05MPa。

         E、在室内应安装功率大于40W的排风扇（DCD-300型以上型号设备），距地面不超过0.5米；且尽量靠近设备。

         F、在室内应设置两根管径为Ø20的通风管，靠近设备距地面距离不小于1.5米处。

         G、设备避免阳光直射。

        2、电源室安装条件：

         A、通风良好，避免阳光直射，室内温度范围－45℃～45℃。

         B、设备距离四壁距离不小于0.5米。

         C、配电盘与电解电源距离不宜太远。

        3、常用设备规格型号及主要参数表:

        4、不同水体消毒用气量参考数据

   四、典型的安装方法：      

       1、主机的安装

          将主机安放平稳。

          A、室内压力水源与设备总进水管相连；

          B、设备排污管与排水设施相连；

          C、设备加药管与通往消毒水体的管路相连；

          D、盐箱进气口和阴极箱排氢口分别用UPVC管（DN20）与室内的两通风管相连；

          E、将红色导线的一端与设备的阳极铜排用螺栓紧固，将蓝色导线的一端与设备的阴极铜排用螺栓紧固。红、蓝导线的另一端穿过不同的过墙孔与电解电源正极（接红色导线）、负极（接蓝色导线）相连。

       2、电源的安装

          将电解电源放置平稳。

          A、电解电源的输入插头与配电盘上的插座插接牢固；

          B、红色导线的端子与电解电源的正极用螺栓紧固；

          C、蓝色导线的端子与电解电源的负极用螺栓紧固；

          D、将磁力循环泵插头插于电解电源背侧的磁力循环泵电源插孔内；

          E、将温控探头的控制线插头插于电解电源背侧的温控探头控制插孔内（HH—300型以上型号设备具有该温度控制装置）。

          F、设备外壳接地。

• HH－100二氧化氯混合高效消毒器

           使 用 说 明

    本设备虽然经过专业技术人员的精心设计，使设备的操作十分简单，易于掌握，但我们仍然希望使用者在使用设备之前，认真阅读本说明书和【电解电源使用说明书】，以确保设备的正常运行。

一、设备使用的基本环境条件

1、环境温度：0℃～50℃

2、水温：0℃～35℃

3、水压：0.15MPa～0.45MPa

4、投药口压力小于：0.05MPa

5、设备的主机与电解电源宜分室放置

6、设备间内具有排水设施且通风良好

二、设备结构

        设备主要由主机和电解电源两大部分组成，主机结构见主机结构图；电解电源结构见【KZ系列可控硅整流电解电源使用说明】。

三、开机前的准备

• 检查

1、检查设备放置是否稳固。

2、参照《安装说明》检查设备的管路、电器安装﹑连接是否正确、可靠。

3、将所有阀门关闭。

• 注入盐水

1、由盐箱上的加盐口（19）注入饱和食盐水（浓度约25%）至盐箱Y位计（16）的上位线。

2、由阴极箱上的排氢口（15）注入饱和食盐水至阴极箱Y位计（7）的上位线 。

3、开启磁力循环泵进口阀（10）。

4、将电解电源的电流调节旋钮逆时针旋到底后，开电源开关，电解电源通电，磁力循环泵运转，使饱和食盐水由盐箱注入阳极箱,此时盐箱Y位下降3厘米左右。

5、数分钟后，再向盐箱注入饱和食盐水至盐箱Y位计（16）的上位线，同时再由加盐口（19）加入10kg左右的固体食盐，然后旋紧加盐盖。

6、用小容器向进气装置（18）内注入清水至上位线。

• 调整水射器

1、 开总进水阀（1），几秒钟后进气装置（18）有气泡产生，说明水射器开始工作。

2、 调节水射器调节阀（13），使进气装置（18）内的气泡zui多，说明水射器的工作状*。

四、通电运行

调节电解电源的电流调节旋钮，使输出电流达到需要值。（如果电流达不到需要值，就将旋钮顺时针旋到底，待工作一段时间后，电流将自动上升至额定值，然后再调节电流调节旋钮，使输出电流达到需要值）。

五、设备工作状态调整

（一）保持食盐（NaCl）的浓度

由于设备是以消耗食盐和水而产生消毒气体的，所以加盐和补水是经常操作。设备正常工作时的盐耗（g）=工作电流（A）×2克（大约）×工作小时，建议每天根据上面盐耗公式所计算的耗盐量加一次食盐。

（二）保持盐箱Y位

          当盐箱Y位降到盐箱Y位计（16）的下位线时，开盐箱箱进水阀（3）使Y位升至Y位计（16）上位线后，关进水阀（3）（注意，盐箱箱加水过程应较缓慢地进行,且勿使Y位超过Y位计（16）上位线） 。

（三）排碱

  1﹑设备的排碱是为了保证产气量的稳定，如当电解电源的输出电压为12V时，若输出电流高于50A的10%时,说明设备应该进行排碱操作：开阴极箱进水阀（2）（注意应保持较小的流量且勿使Y位超过阴极箱Y位计（7）上位线），当工作电流下降至100A时，关阴极箱进阀（2）,结束排碱操作。用户在实际使用过程中可根据设备的实际工作状态按下表进行排碱操作。

  2﹑如果所使用的设备具有自动排碱功能(选装项)，操作者将免去上述操作。

六、消毒处理

    本设备适用于连续运行，初次开机时需30分钟才能达到正常工作状态，正常工作状态下：

  1、产气量为0～50±2g/ h，（即产气量0～50g/h连续可调）。

  2、处理水量50T / h（深井水，二次供水），处理后水质的细菌学指标达到国家饮用水标准。

七、停机及再启动

    本设备适用于不间断使用，当使用者需要停机时，请按下列步骤进行停机及再启动的操作。

• 短时间停机（停机时间不超过七十二小时）

       停机

1、将电源的输出电流调为零。

2、关闭电源。

3、十分钟后关总进水阀（1）。

        注意：电源不能脱离电网，否则会影响设备电极板的性能及寿命。

       启动     

1、开总进水阀（1），使水射器正常工作[进气装置（18）产生气泡。

2、开泵进口阀（10）。

3、开启电解电源。

4、缓慢调节输出电流至需要值。

• 长时间停机（停机时间超过七十二小时）

       停机

1、将电源的输出电流调为零。

2、关闭电源。

3、十分钟后关总进水阀（1）。

4、先打开泵进口阀（10），再打开盐箱排空阀（9）﹑阴极箱排空阀（8），将设备内所有Y体排净。

       启动

           步骤与“三” 、 “四”同。

七、故障排除

        1、现象：电源输出电压12V，电流低于原设置工作电流的20%（且设备工作时间超过12小时）。

   原因：盐箱中盐浓度低或排碱过量或循环泵不工作。

   解决：保证加盐量；停止排碱或由阴极箱上的排氢口（15）向阴极箱加饱和食盐水；检查磁力泵是否能正常工作。

2、现象：不加盐时，盐箱Y位上升。

   原因：进气装置Y位过高或阳极箱进水阀（3）漏水。

   解决：降低进气装置Y位或更换阳极箱进水阀（3）。

3、现象：打开电源开关电源报警。

   原因：电解电源过流保护或发生器主机温度传感器产生故障。

   解决：将电流调节旋钮逆时针调到zui小或检查温度传感器是否处于常闭状（开路为报警）。

4、现象：工作时进气装置无气泡。

   原因：水射器不抽气或盐箱﹑阳极箱密封不严或水压低于0.15Mpa 。

   解决：检查水射器是否堵塞，调节水射器调节阀（13），将箱体法兰螺钉紧固，将加盐盖旋紧，提高水压至0.15～0.45Mpa之间。

5、现象：产气量减少。

   原因：盐浓度不够或阴极箱碱浓度过高。

   解决：保证加盐量或按说明书要求进行排碱操作

警告：设备停水时，立即关掉电源。现场禁止吸烟。

  四、高频开关电源

一．性能特点

1. 功率变换电路采用基于新型进口大功率开关器件IGBT模块及铁氧体变压器磁芯材料的半桥逆变方式，电路结构简单，功率输出能力强。而且具有良好的抗不平衡能力。高达20KHz的电路开关工作频率，使整个电源系统体积小重量轻。
2. 控制系统采用新颖的PWM控制摸式，不仅使电源输出参数控制精度提高动态响应速度，而且使电源系统具有更高的工作稳定性和可靠性。
3. 电源具有机控和远控两种输出控制方式，用户远距离使用时可以采用远控输出控制方式方便调节电压高低电流大小。
4. 电源具有过热过流过压欠压等自动保护功能，进一步保证了电源工作的稳定性和可靠性。
5. 电源效率高，节能显著；功率因数高，对电网污染小。

二．工作条件

1．海拔高度不超过1000m。

2．环境温度应低于零上40?C，高于零上20?C。

3．环境相对湿度不超过85%。

4．电源电压为设备额定电压±5%范围内，三相失衡度小于12%。

5．没有导电尘埃；腐蚀性气体；剧烈震动；爆炸的场合。

三．技术参数

1．额定输入电流：    50                                 A

2．额定输入电压：     220                             V

3．额定输出电流：     0-50                            A

4．额定输出电压：     0-12                            V

四．系统总体结构原理

整个电源系统有功率变换电路IGBT驱动电路各种控制和保护电路三大部分组成。其中功率变换电路有输入整流滤波电路IGBT全桥逆变电路输出整流滤波电路三个主要部分组成。各种控制和保护电路包括电流型PWM控制电路输出特性控制电路显示电路故障保护电路等主要部分。IGBT驱动电路采用光耦隔离。此外还有控制和保护电路以及IGBT驱动电路需要的辅助电源系统，输出电压和电流检测系统，冷却风机，谐波抑制电路等。

五．功率变换电路原理

功率变换电路由输入整流滤波电路IGBT半桥逆变电路输出整流滤波电路三个主要部分组成。其中输入整流滤波电路将输入三相工频交流电转换为高压直流电，并通过滤波电路获得稳定的直流输出，其本质是一次AC/DC变换。IGBT全桥逆变电路通过PWM控制将输入整流滤波电路获得的稳定高压直流电转换为中频方波交流电，并通过中频功率降压变压器将高压中频方波交流电降压为低压中频方波交流电。输出整流滤波电路将低压中频方波交流通过快恢复二极管再次变换为直流。

此外功率变换电路的输入还设有简单的谐波抑制电路，一避免电网谐波进入电源干扰系统的正常工作，影响系统的工作稳定性和可靠性，同时谐波抑制电路还可以抑制本系统产生的高频谐波反串入电网，避免对其它电器设备造成不良影响。

六.设备日常维护

1. 定期检查有无螺栓松动；受潮等情况，如有应急时的进行紧固烘干处理。
2. 定期清理设备上飞落的灰尘及赃物。
3. 定期检查排风扇运行情况，并加注润滑油。
4. 要做到有专人对设备定期的进行保养维护。