在生活水消毒中使用二氧化氯替代氯气的安全性分析
【摘要】分析了马钢第一能源总厂在生活水消毒中使用二氧化氯替代氯气在安全方面存在的问题,提出了在推广应用中必须完善的措施。
【关键词】二氧化氯；氯气；安全性；措施
1 引言
马钢第一能源总厂承担马钢厂区生活用水的生产及供给任务,现有的6个生活制水站原均采用氯气消毒,2006年以来,相继在292#、14#制水站试行使用二氧化氯替代氯气消毒,取得了一定成效。由于液氯钢瓶及加氯设施(尤其液氯钢瓶)一旦发生泄漏,将可能造成多人伤害的严重后果；且液氯属剧毒危化品范畴,在技术上、管理上均有较高的要求,而使用二氧化氯替代氯气,则可以克服上述几种不足,达到从根本上提高系统本质安全水平的目的。因此,该厂已在总结试行经验的基础上作进一步推广。
2 二氧化氯理化特性
二氧化氯常温下是一种红黄色有毒气体,在液化及压缩状态下也属于剧毒危化品。该气体有类似氯的刺激性臭味,比重为2.4,沸点为9.9℃,熔点-59℃,易溶于水,不与水发生化学反应,人体吸入19×10-6将引起中毒,甚至死亡。二氧化氯易挥发,在光照条件下将发生光化分解,遇高温或与某些有机物接触均可能引起爆炸,液体二氧化氯比气体更易爆炸,空气中浓度大于10%或水中浓度大于30%都将引起爆炸。二氧化氯在生活水中的杀菌消毒效果是氯气的5倍。
3 使用二氧化氯系统安全性分析
3.1工艺系统及主体设备安全性分析
目前,马钢一能源总厂使用的二氧化氯是采用厂家制作的2%ClO2稳定液与以盐酸为主体成分的活化液在发生器酸化后产生的二氧化氯气体通过水射器输入水源管线,经过在管线中接触吸收,后进入吸水井,实施杀菌消毒。由于盛装稳定液、活化液的药桶均是敞口,发生器及输入管线则是处于密闭状态,稳定液ClO2浓度只有2%大大低于30%爆炸下限,因此爆炸危险性主要集中在密闭的发生器及管线之中。输出气体管线通常在DN40以下,使用的材质为PVC管线或胶塑软管,因此发生严重后果的可能性极少。发生器作为产生ClO2的主体设备,体积现控制在0.25m3以下,且设有稳定液和活化液的流量自动和手动控制装置,正常情况下产生的ClO2浓度将远低于爆炸下限之下,但一旦稳定液等药剂成分超标或流量控制装置失效,则ClO2含量就可能出现不足或超量,ClO2含量不足,则影响杀菌消毒效果；而在超出正常需要消毒量时,如超出量有限,则不会发生爆炸；如超过溶液中爆炸上限或发生器及管线等有足够泄漏量,遇明火、高温等均会引起爆炸。由于容积较少,产气量有限,一旦爆炸,后果也将大大低于液氯钢瓶泄漏或爆炸造成的后果。从减轻事故破坏程度考虑,可在发生器上增加护罩,以控制爆炸时的碎片飞出,进一步提高安全性。
3.2基础设施安全性分析
3.2.1厂房布置
目前,已试用的站所药剂和二氧化氯发生器均是布设在同一房间,且药剂储存区和二氧化氯发生器均集中在一起,未使用隔墙分开,这就造成只要系统有二氧化氯泄漏,人进入加药间就将受到侵害,且一旦爆炸,即使人未进入,也可能将稳定液和活化液药桶炸翻,造成混合反应而产生大量二氧化氯,引起人员中毒或爆炸等不良后果。在同一房间存放,虽不在同一区域,但在夜间人员不够清醒或出现差错时,将会造成误拿药桶误加药的可能,尤其目前采用人工加药方式。
由于爆炸主要在二氧化氯发生器及输气管区域,如实施墙壁等有效隔开,将稳定液、活化液及发生器各自独立放置一个房间,并设置对外开房的门,在二氧化氯发生器及输气管间设立观察窗,既符合防火防爆要求,也可以有效减少当班等人员暴露在发生器周边时间。
3.2.2人机环境
现试用站所尚无通风装置,应在二氧化氯发生器间底部设置通风装置。人员进入前,先通风一段时期后进入,则可驱散可能积聚的气体；也可以持续通风。从温度条件看,由于二氧化氯遇高温及明火等均可能发生爆炸,因此应对发生器间温度适当控制,以减少ClO2挥发和满足夏季降温及冬季保温的要求。从照明角度考虑,目前使用的照明及控制开关等均非防爆型,有必要加以改进。
3.2.3监控系统
现试用系统有稳定液、活化液及产生二氧化氯等流量监控系统但无对空气中ClO2泄漏监测及自动报警装置。同时,监控系统尚不能满足水量、水压不足、断电及超过浓度上下限等情况下都有自动停机的措施。
3.3人员安全素质及个体防护分析
现试用系统,投加药及系统控制均是由药剂生产厂家承担,从长远观点及自身管理的实际需要,有关人员和相关业务人员必须进行培训,系统掌握该系统各类规程、危险源及控制措施,应急救援处理等应知应会知识。
在人员个体防护上,由于系统使用有盐酸,除空气或氧气呼吸器及一般个体防护用品外,可按正常当班人员数量配置防酸服作为加药及事故处理时使用。
3.4应急处理措施
由于试用工作刚起步,目前试用系统尚无二氧化氯泄漏应急处理措施。现场可设置水喷淋设施,以吸收空气中泄漏的二氧化氯,辅以空气呼吸器等个体防护即可对漏点进行处理。
3.5作业方式安全性分析
由于系统加药采用的还是人工投加,如出现当班人员责任心不强,将会出现断药及药量不稳导致二氧化氯量不稳的现象,造成水质无法保证,影响饮用人员的身心健康；同时,人工投加自然造成当班人员在加药间暴露时间的增加。如条件许可,应将加药系统由人工改为自动,以保证药量的稳定,减少人员暴露时间及人工加药本身可能造成的人身伤害。
3.6药剂质量监督
由于目前仍是由药剂厂家负责投加各类药剂,且是试用阶段,作为业主单位关注的主要是效果,而对药剂质量如何则关心有限；一旦正式移交,对进药质量必须建立严格的监管制度,因稳定液中二氧化氯含量一旦超标或含量不足将会影响产生二氧化氯量,轻则影响水质,重则造成爆炸。
4 进一步推广应用的措施
4.1把好设计关,对加药间进行适当改造。改造设计要经过严格的审查,使改造后的厂房符合系统安全的各类要求,对已投用的也要进行适当整改,以确保本质安全。
4.2尽快完善安全操作等各类规程、标准,建立应急救援预案。由于国内尚无规范,因此在实践中要逐步形成有关规范,以指导实践。
4.3要时刻关注在使用二氧化氯中暴露出的问题；同使用同类产品的有关企业加强交流,借鉴国内外先进的经验,以使二氧化氯替代氯气的工作尽快取得良好效果。
5 结束语
使用二氧化氯替代氯气工作从工艺系统看是可行的,将大大提高系统安全,在实践中将会得到进一步验证；但从现有的实践中也暴露出一些问题,这是推广应用新技术必然会出现的问题,与重视程度、资金投入、技术力量等均有一定关系,应正确对待。可以相信,在有关各方面的共同努力下,通过在实践中不断地改进和完善,使用二氧化氯替代氯气消毒提高生活水生产的安全性必将会取得满意的效果。
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