次氯酸鈉殺菌在氮肥循環(huán)水中的應(yīng)用

周備峰，張小娟，羅文山

(重慶建峰化工股份有限公司， 重慶涪陵 408017)

1 概述

重慶建峰化工股份有限公司公用工程裝置現(xiàn)有兩套循環(huán)水系統(tǒng)，其中,一化裝置循環(huán)水體積流量為15 000 m3/h、二化裝置循環(huán)水體積流量為28 000 m3/h。在日常循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行中，裝置會(huì)滋生微生物，加速細(xì)菌腐蝕，同時(shí)沉積的生物黏泥會(huì)導(dǎo)致管道不暢。目前，主要采用投加液氯氧化性殺菌劑的方式殺菌，在漏氨等特殊情況下，同步結(jié)合非氧化性殺菌劑。液氯的殺菌機(jī)理為：

(1)

其中，HClO對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)的細(xì)菌具有較強(qiáng)的殺滅作用[1]。

雖然液氯殺菌的效果較好，價(jià)格也較便宜，但在日常運(yùn)行中存在以下問(wèn)題：

(1) 投加氯氣時(shí)，存在氯氣逸散現(xiàn)象，會(huì)降低合成氨裝置低變催化劑的活性,減少其使用壽命。

(2) 氯瓶的裝卸以及氯氣投加過(guò)程中，人力資源耗量大、勞動(dòng)強(qiáng)度高，必須雙人操作。吊裝過(guò)程存在安全風(fēng)險(xiǎn)，已多次發(fā)生卸載時(shí)氯瓶掉落或投加過(guò)程出現(xiàn)泄漏的情況。

(3) 液氯是劇毒物質(zhì)，國(guó)家管控相當(dāng)嚴(yán)格。液氯的購(gòu)買、運(yùn)輸、存儲(chǔ)、使用皆受公安機(jī)關(guān)的嚴(yán)格管控。節(jié)假日期間，高速不準(zhǔn)通行劇毒品，氯瓶無(wú)法實(shí)現(xiàn)常態(tài)化調(diào)撥，但增加庫(kù)存量又違反安全管理規(guī)定，兩者存在較大矛盾。

鑒于以上問(wèn)題，試圖找出循環(huán)水殺菌劑替代品，既能滿足工藝殺菌的要求，又能符合安全經(jīng)濟(jì)的要求。

2 氯氣替代物的調(diào)研分析

對(duì)同行業(yè)循環(huán)水殺菌劑使用情況進(jìn)行調(diào)研分析，結(jié)果見表1。

表1 同行業(yè)循環(huán)水殺菌劑使用情況

雖然化工行業(yè)廠家普遍認(rèn)同液氯殺菌劑的效果及經(jīng)濟(jì)性，但受安全管理要求限制，已逐步淘汰該方法[2]。從調(diào)研情況來(lái)看，目前次氯酸鈉的使用較普遍。在進(jìn)行實(shí)地調(diào)研時(shí)發(fā)現(xiàn)，雖循環(huán)水外觀上存在差距，但整體受控。取重慶某化工水樣進(jìn)行分析，其濁度、COD、硬度等數(shù)據(jù)較好，具體數(shù)據(jù)見表2。

表2 重慶某化工循環(huán)水分析數(shù)據(jù)

相較于其他非液氯殺菌劑，次氯酸鈉存在以下優(yōu)勢(shì)：

(1) 次氯酸鈉屬于弱酸強(qiáng)堿鹽類，不屬于劇毒危化品管理范疇，危險(xiǎn)性小，可有效降低安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。

(2) 相對(duì)溴化劑等殺菌劑來(lái)說(shuō)，次氯酸鈉的成本更低。

(3) 投加次氯酸鈉，可以有效降低人工強(qiáng)度、釋放人力資源，規(guī)避卸裝和切換氯瓶帶來(lái)的吊裝、泄漏風(fēng)險(xiǎn)。

(4) 可以從本廠附近工廠購(gòu)買次氯酸鈉，貨源較近，運(yùn)輸成本低。

經(jīng)過(guò)綜合比較及論證分析后，計(jì)劃以一化循環(huán)水裝置為載體進(jìn)行次氯酸鈉投加試驗(yàn)。一方面，系統(tǒng)相對(duì)較小，試驗(yàn)成本較低；另一方面，一化循環(huán)水裝置涼水塔北側(cè)空地具備地勢(shì)優(yōu)勢(shì)，可進(jìn)行殺菌劑重力卸裝。次氯酸鈉投加采用水射器方式，試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便，且操作簡(jiǎn)單、安全[3-4]。

3 次氯酸鈉的投加

先在空地上進(jìn)行儲(chǔ)槽支墩的基建施工，然后將儲(chǔ)槽固定安裝在支墩上。儲(chǔ)槽進(jìn)口配管至次氯酸鈉溶液卸車入口，在儲(chǔ)槽出口配置兩個(gè)水射器(水源來(lái)自循環(huán)回水)，水射器出口管置于循環(huán)集水池處。次氯酸鈉投加配管簡(jiǎn)圖見圖1。

圖1 次氯酸鈉投加配管簡(jiǎn)圖

4 試驗(yàn)及效果評(píng)估

4.1 第一階段試驗(yàn)

根據(jù)理論計(jì)算及調(diào)研情況，第一階段試驗(yàn)投加次氯酸鈉(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13%，下同)450 kg/次、3次/d。試驗(yàn)進(jìn)行20 d后，收集系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)見表3。

表3 第一階段試驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)

4.2 第二階段試驗(yàn)

根據(jù)第一階段試驗(yàn)情況，將次氯酸鈉的投加量調(diào)整為300 kg/次、3次/d。取樣時(shí)間統(tǒng)一調(diào)整為投加完畢后30 min后，并比對(duì)去年同期數(shù)據(jù)，結(jié)果見表4。

表4 第二階段試驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)

4.3 第三階段試驗(yàn)

根據(jù)前兩個(gè)階段的試驗(yàn)情況，第三階段將次氯酸鈉的投加量調(diào)整為300 kg/次、2次/d，數(shù)據(jù)見表5。

表5 第三階段試驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)

從循環(huán)水常規(guī)分析數(shù)據(jù)看，與第一、二階段相比，一化循環(huán)水的濃縮倍數(shù)基本相當(dāng)，余氯趨于穩(wěn)定，循環(huán)水中Cl-基本穩(wěn)定。經(jīng)過(guò)調(diào)整之后，次氯酸鈉殺菌效果可以滿足要求。

4.4 改造前后生化數(shù)據(jù)對(duì)比

投加期間增加了生化數(shù)據(jù)的分析頻率，收集數(shù)據(jù)對(duì)比見表6。

表6 投加前后循環(huán)水生化數(shù)據(jù)對(duì)比

次氯酸鈉作為殺菌劑后，生化分析數(shù)據(jù)中異養(yǎng)菌和亞硝化菌的數(shù)量略有增加，但都在可控范圍內(nèi)。生物黏泥及氨化菌等指標(biāo)保持穩(wěn)定，水質(zhì)指標(biāo)受控。

4.5 投加次氯酸鈉與液氯的成本比較

氯氣和次氯酸鈉成本對(duì)比見表7。

表7 氯氣和次氯酸鈉成本對(duì)比

由表7可知:投加次氯酸鈉進(jìn)行殺菌的成本要略低于氯氣的使用成本。但需要說(shuō)明的是，在本試驗(yàn)進(jìn)行期間，循環(huán)水系統(tǒng)整體熱負(fù)荷偏低，多數(shù)情況下是合成氨裝置單獨(dú)運(yùn)行。理論上，當(dāng)環(huán)境溫度較低或高負(fù)荷情況下，次氯酸鈉殺菌劑的使用量會(huì)有所增加。

5 結(jié)語(yǔ)

重慶建峰化工股份有限公司針對(duì)一化循環(huán)水裝置進(jìn)行小范圍的硬件改造，新增次氯酸鈉投加試驗(yàn)裝置。參照循環(huán)水中關(guān)鍵指標(biāo)控制情況，經(jīng)過(guò)3個(gè)階段的試驗(yàn)調(diào)整，最終明確次氯酸鈉殺菌劑的投加模式。使用次氯酸鈉殺菌劑至今，整體殺菌效果滿足本裝置循環(huán)水系統(tǒng)對(duì)水質(zhì)的要求，有效降低了各項(xiàng)安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)，規(guī)避了氯氣逸散對(duì)合成氨裝置催化劑的影響。該方法值得在同類型裝置中推廣。