在生活水消毒中使用二氧化氯替代氯氣的安全性分析
【摘要】分析了馬鋼第一能源總廠在生活水消毒中使用二氧化氯替代氯氣在安全方面存在的問題,提出了在推廣應用中必須完善的措施。
【關鍵詞】二氧化氯；氯氣；安全性；措施
1 引言
馬鋼第一能源總廠承擔馬鋼廠區生活用水的生產及供給任務,現有的6個生活制水站原均采用氯氣消毒,2006年以來,相繼在292#、14#制水站試行使用二氧化氯替代氯氣消毒,取得了一定成效。由于液氯鋼瓶及加氯設施(尤其液氯鋼瓶)一旦發生泄漏,將可能造成多人傷害的嚴重后果；且液氯屬劇毒危化品范疇,在技術上、管理上均有較高的要求,而使用二氧化氯替代氯氣,則可以克服上述幾種不足,達到從根本上提高系統本質安全水平的目的。因此,該廠已在總結試行經驗的基礎上作進一步推廣。
2 二氧化氯理化特性
二氧化氯常溫下是一種紅黃色有毒氣體,在液化及壓縮狀態下也屬于劇毒危化品。該氣體有類似氯的刺激性臭味,比重為2.4,沸點為9.9℃,熔點-59℃,易溶于水,不與水發生化學反應,人體吸入19×10-6將引起中毒,甚至死亡。二氧化氯易揮發,在光照條件下將發生光化分解,遇高溫或與某些有機物接觸均可能引起爆炸,液體二氧化氯比氣體更易爆炸,空氣中濃度大于10%或水中濃度大于30%都將引起爆炸。二氧化氯在生活水中的殺菌消毒效果是氯氣的5倍。
3 使用二氧化氯系統安全性分析
3.1工藝系統及主體設備安全性分析
目前,馬鋼一能源總廠使用的二氧化氯是采用廠家制作的2%ClO2穩定液與以鹽酸為主體成分的活化液在發生器酸化后產生的二氧化氯氣體通過水射器輸入水源管線,經過在管線中接觸吸收,后進入吸水井,實施殺菌消毒。由于盛裝穩定液、活化液的藥桶均是敞口,發生器及輸入管線則是處于密閉狀態,穩定液ClO2濃度只有2%大大低于30%爆炸下限,因此爆炸危險性主要集中在密閉的發生器及管線之中。輸出氣體管線通常在DN40以下,使用的材質為PVC管線或膠塑軟管,因此發生嚴重后果的可能性極少。發生器作為產生ClO2的主體設備,體積現控制在0.25m3以下,且設有穩定液和活化液的流量自動和手動控制裝置,正常情況下產生的ClO2濃度將遠低于爆炸下限之下,但一旦穩定液等藥劑成分超標或流量控制裝置失效,則ClO2含量就可能出現不足或超量,ClO2含量不足,則影響殺菌消毒效果；而在超出正常需要消毒量時,如超出量有限,則不會發生爆炸；如超過溶液中爆炸上限或發生器及管線等有足夠泄漏量,遇明火、高溫等均會引起爆炸。由于容積較少,產氣量有限,一旦爆炸,后果也將大大低于液氯鋼瓶泄漏或爆炸造成的后果。從減輕事故破壞程度考慮,可在發生器上增加護罩,以控制爆炸時的碎片飛出,進一步提高安全性。
3.2基礎設施安全性分析
3.2.1廠房布置
目前,已試用的站所藥劑和二氧化氯發生器均是布設在同一房間,且藥劑儲存區和二氧化氯發生器均集中在一起,未使用隔墻分開,這就造成只要系統有二氧化氯泄漏,人進入加藥間就將受到侵害,且一旦爆炸,即使人未進入,也可能將穩定液和活化液藥桶炸翻,造成混合反應而產生大量二氧化氯,引起人員中毒或爆炸等不良后果。在同一房間存放,雖不在同一區域,但在夜間人員不夠清醒或出現差錯時,將會造成誤拿藥桶誤加藥的可能,尤其目前采用人工加藥方式。
由于爆炸主要在二氧化氯發生器及輸氣管區域,如實施墻壁等有效隔開,將穩定液、活化液及發生器各自獨立放置一個房間,并設置對外開房的門,在二氧化氯發生器及輸氣管間設立觀察窗,既符合防火防爆要求,也可以有效減少當班等人員暴露在發生器周邊時間。
3.2.2人機環境
現試用站所尚無通風裝置,應在二氧化氯發生器間底部設置通風裝置。人員進入前,先通風一段時期后進入,則可驅散可能積聚的氣體；也可以持續通風。從溫度條件看,由于二氧化氯遇高溫及明火等均可能發生爆炸,因此應對發生器間溫度適當控制,以減少ClO2揮發和滿足夏季降溫及冬季保溫的要求。從照明角度考慮,目前使用的照明及控制開關等均非防爆型,有必要加以改進。
3.2.3監控系統
現試用系統有穩定液、活化液及產生二氧化氯等流量監控系統但無對空氣中ClO2泄漏監測及自動報警裝置。同時,監控系統尚不能滿足水量、水壓不足、斷電及超過濃度上下限等情況下都有自動停機的措施。
3.3人員安全素質及個體防護分析
現試用系統,投加藥及系統控制均是由藥劑生產廠家承擔,從長遠觀點及自身管理的實際需要,有關人員和相關業務人員必須進行培訓,系統掌握該系統各類規程、危險源及控制措施,應急救援處理等應知應會知識。
在人員個體防護上,由于系統使用有鹽酸,除空氣或氧氣呼吸器及一般個體防護用品外,可按正常當班人員數量配置防酸服作為加藥及事故處理時使用。
3.4應急處理措施
由于試用工作剛起步,目前試用系統尚無二氧化氯泄漏應急處理措施。現場可設置水噴淋設施,以吸收空氣中泄漏的二氧化氯,輔以空氣呼吸器等個體防護即可對漏點進行處理。
3.5作業方式安全性分析
由于系統加藥采用的還是人工投加,如出現當班人員責任心不強,將會出現斷藥及藥量不穩導致二氧化氯量不穩的現象,造成水質無法保證,影響飲用人員的身心健康；同時,人工投加自然造成當班人員在加藥間暴露時間的增加。如條件許可,應將加藥系統由人工改為自動,以保證藥量的穩定,減少人員暴露時間及人工加藥本身可能造成的人身傷害。
3.6藥劑質量監督
由于目前仍是由藥劑廠家負責投加各類藥劑,且是試用階段,作為業主單位關注的主要是效果,而對藥劑質量如何則關心有限；一旦正式移交,對進藥質量必須建立嚴格的監管制度,因穩定液中二氧化氯含量一旦超標或含量不足將會影響產生二氧化氯量,輕則影響水質,重則造成爆炸。
4 進一步推廣應用的措施
4.1把好設計關,對加藥間進行適當改造。改造設計要經過嚴格的審查,使改造后的廠房符合系統安全的各類要求,對已投用的也要進行適當整改,以確保本質安全。
4.2盡快完善安全操作等各類規程、標準,建立應急救援預案。由于國內尚無規范,因此在實踐中要逐步形成有關規范,以指導實踐。
4.3要時刻關注在使用二氧化氯中暴露出的問題；同使用同類產品的有關企業加強交流,借鑒國內外先進的經驗,以使二氧化氯替代氯氣的工作盡快取得良好效果。
5 結束語
使用二氧化氯替代氯氣工作從工藝系統看是可行的,將大大提高系統安全,在實踐中將會得到進一步驗證；但從現有的實踐中也暴露出一些問題,這是推廣應用新技術必然會出現的問題,與重視程度、資金投入、技術力量等均有一定關系,應正確對待。可以相信,在有關各方面的共同努力下,通過在實踐中不斷地改進和完善,使用二氧化氯替代氯氣消毒提高生活水生產的安全性必將會取得滿意的效果。
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