次氯酸鈉在污水回用循環(huán)水上的應(yīng)用

蔡曉新

（中國石化廣州分公司，廣東廣州510726）

中國石化廣州分公司公用工程部煉油循環(huán)水場(chǎng)采用敞開式循環(huán)冷卻工藝，循環(huán)水與生產(chǎn)裝置的物料經(jīng)過換熱器進(jìn)行熱量交換后，再經(jīng)過涼水塔冷卻，通過交替投加氧化性和非氧化性殺菌劑進(jìn)行殺菌滅藻，從而生產(chǎn)合格達(dá)標(biāo)的循環(huán)水，經(jīng)過泵加壓后輸送至生產(chǎn)裝置。為提高水資源的利用率，減少企業(yè)的排污總量，從2015年開始，該水場(chǎng)大量回收合格達(dá)標(biāo)的污水作為補(bǔ)充水源，降低了新鮮水耗，節(jié)水節(jié)能效果較好。但由于煉油區(qū)回用水受上游水質(zhì)波動(dòng)較大，與新鮮水相比，回用水的電導(dǎo)率高、總堿度低，常含有一定的營養(yǎng)成分（COD、氨氮），增加了循環(huán)水質(zhì)管理難度。

為了提高循環(huán)水的水質(zhì)穩(wěn)定性，以煉油一號(hào)循環(huán)水場(chǎng)為試驗(yàn)裝置，在日常使用氧化性殺菌劑三氯異氰尿酸（以下簡稱為TCCA）基礎(chǔ)上連續(xù)投加10%的次氯酸鈉溶液，以提高循環(huán)水質(zhì)為試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，為大量回用污水的循環(huán)水場(chǎng)提供水質(zhì)管理經(jīng)驗(yàn)。

1 次氯酸鈉殺菌劑

1.1 優(yōu)點(diǎn)

次氯酸鈉是一種強(qiáng)氧化性殺菌劑，具有較好的殺菌效果，該溶液為淡黃色的透明液體，帶有刺鼻的氣味，常用于循環(huán)水殺菌滅藻。次氯酸鈉水解出次氯酸速度快，安全性高，藥劑成本低，能快速提高水中游離氯，起到良好的粘泥剝離作用。

1.2 殺菌機(jī)理

次氯酸鈉溶液通過水解后形成次氯酸根，再通過水解反應(yīng)生成次氯酸和氫氧化鈉，其中次氯酸能起到殺菌滅藻作用，氫氧化鈉能提高循環(huán)水的總堿度[1]。當(dāng)使用較高濃度的次氯酸鈉溶液后，能有效降低生物粘泥量和異養(yǎng)菌總數(shù)，從而提高水質(zhì)合格率。化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

NaClO＋H2ONaOH＋HClO

2 次氯酸鈉殺菌劑的應(yīng)用試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)條件

試驗(yàn)裝置為煉油一號(hào)循環(huán)水場(chǎng)，試驗(yàn)時(shí)間為2016年9月至2017年12月，以煉油區(qū)回用水比例占總補(bǔ)水超過60%為基礎(chǔ)條件，研究投加次氯酸鈉的效果。2017年7—8月煉油區(qū)大修，導(dǎo)致回用水量大量減少，低于60%，其余各月回用水比例均超過60%，滿足試驗(yàn)條件。

2.2 工藝流程

試驗(yàn)使用的次氯酸鈉溶液濃度為10%，通過加藥泵輸送至塔池，連續(xù)投加，游離氯控制指標(biāo)為0.1~0.5 mg/L[2]。

2.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.3.1 游離氯和異養(yǎng)菌

煉油一號(hào)循環(huán)水場(chǎng)采用的是連續(xù)加氯方式，游離氯控制指標(biāo)為0.1~0.5 mg/L；異養(yǎng)菌能反映循環(huán)水中微生物的生長情況，工藝控制指標(biāo)為≤1.0×105個(gè)/mL，2016年9月至2017年12月一循水質(zhì)游離氯合格率和異養(yǎng)菌總數(shù)如圖1和2所示。

圖1 2016年9月至2017年12月一循游離氯合格率

圖2 2016年9月至2017年12月一循異養(yǎng)菌總數(shù)

由圖1和圖2可知，與2016年數(shù)據(jù)相比，一循在大量回用低濃度的污水后，通過連續(xù)投加10%的次氯酸鈉溶液，系統(tǒng)的游離氯合格率明顯提高，異養(yǎng)菌總數(shù)明顯減少，其中2017年9月的游離氯合格率同比提高了25.58百分點(diǎn)，異養(yǎng)菌總數(shù)同比減少了1.08×106個(gè)/mL，說明在使用TCCA基礎(chǔ)上投加10%的次氯酸鈉溶液能夠達(dá)到較好的殺菌效果。

2.3.2 總堿度和腐蝕速率（試管)

總堿度和腐蝕速率是循環(huán)水場(chǎng)控制的重要指標(biāo)，采用監(jiān)測(cè)換熱器，通過模擬水冷器工況，可測(cè)得循環(huán)水的腐蝕速率。2016年9月至2017年12月一循總堿度和腐蝕速率數(shù)據(jù)如圖3和圖4所示。

由圖3和圖4可知，與2016年數(shù)據(jù)相比，一循的總堿度明顯提高，主要原因是次氯酸鈉水解生成了NaOH[3]，腐蝕速率（試管）均有所下降，且均在水質(zhì)指標(biāo)范圍內(nèi)，說明次氯酸鈉的投加提高了系統(tǒng)的總堿度，有效降低了水質(zhì)的腐蝕性。

圖3 2016年9月至2017年12月一循總堿度

圖4 2016年9月至2017年12月一循腐蝕速率（試管）

2.3.3 電導(dǎo)率和氯離子

電導(dǎo)率反映循環(huán)水中溶解鹽類含量，氯離子增加水質(zhì)的腐蝕性，其工藝控制指標(biāo)為≤1 000 mg/L，2016年9月至2017年12月一循電導(dǎo)率和氯離子含量分別如圖5、6所示。

圖5 2016年9月至2017年12月一循電導(dǎo)率

圖6 2016年9月至2017年12月一循氯離子含量

由圖5和圖6可知，與2016年數(shù)據(jù)相比，一循在短時(shí)間內(nèi)連續(xù)投加了次氯酸鈉溶液后，系統(tǒng)的氯離子、電導(dǎo)率有所升高，但均未超出水質(zhì)控制指標(biāo)，通過合理控制次氯酸鈉的投加量，以游離氯在0.1~0.5 mg/L為工藝指標(biāo)，可滿足水質(zhì)要求。

2.3.4 生物粘泥

生物粘泥反映循環(huán)水中微生物、懸浮物的生長情況，2016年9月至2017年12月一循生物粘泥數(shù)據(jù)如圖7所示。

圖7 2016年9月至2017年12月一循生物粘泥量

由圖7可知，從2016年9月開始投加次氯酸鈉后，系統(tǒng)的生物粘泥量有所下降，但仍存在超標(biāo)現(xiàn)象，主要原因是試驗(yàn)期間出現(xiàn)了水冷器泄漏，導(dǎo)致系統(tǒng)的生物粘泥滋生較快。

3 試驗(yàn)過程中的出現(xiàn)的問題和應(yīng)對(duì)措施

3.1 水冷器工藝介質(zhì)泄漏

2016年9月至2017年12月，一循總共出現(xiàn)了9次工藝介質(zhì)泄漏情況，泄漏物料主要是油類，泄漏量大、泄漏時(shí)間長，導(dǎo)致系統(tǒng)水質(zhì)惡化嚴(yán)重，異養(yǎng)菌、粘泥滋生難控。2016年10月泄漏渣油，涼水塔池附著大量黏度高的渣油，水質(zhì)恢復(fù)難度大。

為加強(qiáng)循環(huán)水質(zhì)管理工作，建議：①加強(qiáng)查漏，關(guān)注水質(zhì)分析數(shù)據(jù)，出現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)查找原因；②上游生產(chǎn)裝置加大自查頻率；③泄漏期間應(yīng)加強(qiáng)殺菌剝離，加大排水置換量，減輕水質(zhì)惡化程度。

3.2 水質(zhì)分析不及時(shí)

試驗(yàn)期間，以游離氯0.1~0.5 mg/L為主要控制指標(biāo)來調(diào)整次氯酸鈉泵的加藥量，分析頻次為每天3次，但因一循裝置缺乏在線游離氯分析儀，無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，導(dǎo)致加藥量調(diào)整滯后，游離氯控制合格率總體仍然偏低，有待進(jìn)一步改進(jìn)。

建議提高裝置自動(dòng)化控制水平，循環(huán)水管線增加在線分析控制儀，實(shí)時(shí)監(jiān)控循環(huán)水質(zhì)，減輕人工分析和加藥勞動(dòng)強(qiáng)度，進(jìn)一步提高加藥控制合格率。

4 環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益分析

4.1 環(huán)保效益

煉油一號(hào)循環(huán)水場(chǎng)在大量回收污水后連續(xù)投加次氯酸鈉溶液，系統(tǒng)的水質(zhì)得到明顯改善。2017年，該水場(chǎng)排污量為15.37萬 t，同比減少7.12萬 t，不僅減少了循環(huán)水排污量，同時(shí)也減少了新鮮水的消耗量，踐行節(jié)水減排，環(huán)保效益明顯。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

2017年，煉油一號(hào)循環(huán)水場(chǎng)新鮮水費(fèi)用55.63萬元，同比減少5.43萬元；2017年排污量15.37萬t，按2017年污水處理成本5.02元/t折合計(jì)算，排污費(fèi)為77.16萬元；2016年排污量22.49萬t，按2016年污水處理成本4.41元/t折合計(jì)算，排污費(fèi)為99.18萬元，2017年排污費(fèi)同比減少22.02萬元；藥劑總成本為208.93萬元，同比減少67.49萬元，合計(jì)可節(jié)約94.94萬元。綜上所述，在一循投加了次氯酸鈉后取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)論

試驗(yàn)表明，大量回用污水后，煉油一號(hào)循環(huán)水場(chǎng)在使用氧化性殺菌劑TCCA基礎(chǔ)上連續(xù)投加10%次氯酸鈉溶液，異養(yǎng)菌、游離氯、腐蝕速率等指標(biāo)可控，水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)合格率有所提高，基本達(dá)到試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。在大量回用污水和工藝介質(zhì)泄漏情況下，建議增加氧化性殺菌劑和非氧化性殺菌劑的投加量，提高水質(zhì)合格率，避免水質(zhì)進(jìn)一步惡化。