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石化污水回用中氨氮對系統(tǒng)的影響及去除技術(shù)研究

2015-11-20 01:54王新清
中國科技縱橫 2015年16期
關(guān)鍵詞:松原補水冷卻水

王新清

(吉林省松原石油化工股份有限公司,吉林松原 138000)

石化污水回用中氨氮對系統(tǒng)的影響及去除技術(shù)研究

王新清

(吉林省松原石油化工股份有限公司,吉林松原 138000)

通過對石化污水水質(zhì)特性的研究,闡述了石化污水中的氨氮在不同濃度下對回用水質(zhì)的影響,并在松原石化污水處理廠對氨氮的去除做了簡單的工藝改進(jìn),經(jīng)過試驗驗證,對達(dá)到國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)的石化污水,在回用工程中氨氮深度去除工藝進(jìn)行了探討,提出了石化污水回用水氨氮的參考水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),針對回用目標(biāo)提出了建議處理方法。

石化污水 污水回用 腐蝕 氨氮

1 概述

我國是一個缺水嚴(yán)重的國家,雖然淡水資源總量為28000億立方米,占全球水資源的6%,但是,我國的人均水資源量只有2300立方米,僅為世界平均水平的1/4,是全球人均水資源最貧乏的國家之一,隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,有限的水資源越來越不能滿足迅速增加的用水要求,造成了工農(nóng)業(yè)和居民用水的嚴(yán)重緊缺現(xiàn)象,污水回用是緩解水資源危機(jī)、保護(hù)水環(huán)境的關(guān)鍵途徑之一。國外發(fā)達(dá)國家早在20世紀(jì)60年代初開始大規(guī)模建設(shè)污水處理廠,隨后開始污水回用,20世70年代已初見規(guī)模。我國從20世紀(jì)80年代末,開始進(jìn)行工業(yè)污水的回用研究,石化行業(yè)是用水大戶,也是排水大戶,具備污水回用的基本條件,近年來有關(guān)企業(yè)也進(jìn)行了很多試驗研究,取得了不少成果,行業(yè)內(nèi)污水回用逐漸成熟,可以預(yù)計在不久的將來會迎來污水回用的大發(fā)展。

圖1 深度處理部分工藝流程

圖2 循環(huán)水鐵離子含量與循環(huán)水補水氨氮含量的關(guān)系

2 松原石化污水回用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)狀況介紹

松原石化污水主要為石油煉制過程中產(chǎn)生的生產(chǎn)污水,水中含有大量的無機(jī)鹽類、多種有機(jī)物、石油類、懸浮物、硫化物、氨氮和含有多種有毒有害物質(zhì)等特性。雖然污水水質(zhì)復(fù)雜,但是現(xiàn)在石化污水處理工藝已經(jīng)十分成熟,污水經(jīng)過二級處理后,完全可以達(dá)到國家一級排放標(biāo)準(zhǔn),再經(jīng)過深度處理后可以直接回用于循環(huán)冷卻水。

2.1 松原石化污水處理廠深度處理工藝流程

圖3 增加折點氯化法脫氮的深度處理部分工藝流程

表1 2012年11~12月 二級再生水、回用水、循環(huán)水水質(zhì)分析(平均值)

表2 回用污水作循環(huán)水補水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)及2013年松原石化補水水質(zhì)

2012年3月松原石化污水處理廠投資興建污水回用裝置,將二級處理后達(dá)到國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)的廢水,經(jīng)過深度處理后回用于循環(huán)冷卻水補水,11月份建成并投入運行。工藝流程見圖1。

表3 松原石化污水處理廠循環(huán)冷卻水氨氮含量統(tǒng)計(平均值)

表4 松原石化污水處理廠深度處理回用水氨氮指標(biāo)統(tǒng)計(平均值)

2.2 水質(zhì)狀況對比

2.2.1 二級再生水、回用水、循環(huán)水水質(zhì)對比

實測平均數(shù)據(jù)見表1。

通過表1可以看出,回用水除氨氮外其它各項指標(biāo)都優(yōu)于循環(huán)水水質(zhì)。

2.2.2 污水回用于冷卻水的指標(biāo)

國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫局和國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會發(fā)布的城市污水再生利用,工業(yè)用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 19923-2005)指出了經(jīng)二級和深度處理后的污水作為循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

由表2可以看出松原石化經(jīng)深度處理后的污水,基本達(dá)到了循環(huán)冷卻水補水標(biāo)準(zhǔn),作為循環(huán)冷卻水是可以的。

2.3 回用污水氨氮增高后對循環(huán)水系統(tǒng)的影響

2.3.1 系統(tǒng)出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象

自2014年1月開始,循環(huán)冷卻水系統(tǒng)出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象,主要表現(xiàn)在以下幾方面:

(1)循環(huán)水中鐵離子含量由0.3mg/L以下逐漸上升到3mg/L以上,加大旁濾罐反沖洗頻次和大水量置換循環(huán)水,但循環(huán)水中鐵離子仍有上升趨勢。(2)循環(huán)水PH值降低,始終在7.0-7.5之間,采取多種措施也未達(dá)到預(yù)期的8.0以上。(3)循環(huán)水塔池內(nèi)懸掛的腐蝕對掛片腐蝕率超標(biāo),2014年3月對在循環(huán)水冷卻塔水池中的幾組在線腐蝕掛片腐蝕率進(jìn)行檢測,結(jié)果表明,碳鋼的平均腐蝕率為0.195mm/ a,超過了《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》要求的小于0.075mm/a的標(biāo)準(zhǔn)。

阿里便翻過身,不理阿東。嘴里嘟嚕道:“我要姆媽!我要姆媽!”說著全身縮在被子里放聲號叫:“我要姆媽!”

通過以上幾種情況說明,循環(huán)水系統(tǒng)出現(xiàn)腐蝕傾向加劇情況是可以肯定的。

2.3.2 系統(tǒng)出現(xiàn)腐蝕原因排查

造成循環(huán)水腐蝕的原因很多,主要有PH值、氯根、SO42-、NO3-、氨氮含量和微生物等。通過對比1年半的運行數(shù)據(jù),我們發(fā)現(xiàn)循環(huán)水在2014年初鐵離子升高前后,循環(huán)冷卻水補水水質(zhì)指標(biāo)變化最明顯的是氨氮,升高了4倍多,鐵離子的含量隨氨氮變化的關(guān)系非常明顯,從2013年12月循環(huán)水補水氨氮開始升高,循環(huán)水中的鐵離子也開始升高,至2014年4月二者在水中的濃度均達(dá)到最大值。見表3和圖2。

從表3和圖2可以看出循環(huán)冷卻水系統(tǒng)出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象是循環(huán)冷卻水補水氨氮增高所致。

2.3.3 引起系統(tǒng)出現(xiàn)腐蝕的原因分析

由于循環(huán)冷卻水補水氨氮含量的增加,而且在循環(huán)水系統(tǒng)中有合適的水溫20~40℃、充足的氧氣等良好的條件,使氨氮在系統(tǒng)中進(jìn)行硝化反應(yīng),反應(yīng)方程式為:2NH4++3O2→2NO2-+2H2O+4H+這個過程產(chǎn)生的H+會消耗大量的堿度,因此,循環(huán)水PH值不升反降,在低PH值條件下,碳鋼極易被侵蝕,同時,氨氮會促進(jìn)循環(huán)水系統(tǒng)微生物的增加,微生物產(chǎn)生的黏泥會覆蓋在冷卻器表面阻止緩蝕阻垢劑到達(dá)金屬表面發(fā)揮作用,造成循環(huán)水系統(tǒng)的腐蝕加劇,循環(huán)水中鐵離子逐漸增加。

2.4 回用污水氨氮增高的原因

2013年11月份開始,松原石化生產(chǎn)系統(tǒng)加工的原油性質(zhì)改變,使生產(chǎn)污水氨氮由原來的60mg/L增高到150~200mg/L之間,超出了污水處理廠的對氨氮的處理能力,經(jīng)過提高硝化液回流量、提高C/N比、增加好氧段堿度等措施,二級再生水的氨氮的含量仍然在35mg/L以上,由于深度處理工藝不能對氨氮進(jìn)行去除,因此,造成回用水氨氮指標(biāo)增高。

2.5 降低回用污水氨氮指標(biāo)的方法

為了使回用水氨氮指標(biāo)達(dá)到循環(huán)冷卻水補水標(biāo)準(zhǔn),使循環(huán)水系統(tǒng)正常運行,杜絕腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生,我們對氨氮的去除方法進(jìn)行研究,并對污水處理廠現(xiàn)有工藝設(shè)備的運行參數(shù)的合理性進(jìn)行摸底。松原石化污水處理廠應(yīng)用的是生物法去除氨氮,采用的是前置反硝化脫氮工藝,水溫控制在30℃左右、PH值控制在8.0~8.5之間、溶解氧好氧段控制在4mg/L左右,厭氧段控制在0.5mg/L以下、硝化液回流控制在150%~200%,這些參數(shù)均是去除氨氮的最佳參數(shù),因此我們認(rèn)為要想使回用水氨氮指標(biāo)達(dá)到循環(huán)冷卻水補水標(biāo)準(zhǔn),還需增加處理設(shè)備。經(jīng)過實地考察和綜合論證,2014年5月松原石化在污水深度處理過程中,增加折點氯化法去除氨氮設(shè)備,7月份投入運行,效果良好回用水氨氮得到高效去除,循環(huán)冷卻水補水指標(biāo)全部達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn),運行至今循環(huán)水系統(tǒng)沒有出現(xiàn)腐蝕加劇情況。工藝流程和回用水氨氮指標(biāo)如圖3和表4。

3 結(jié)論

通過松原石化污水處理廠運行結(jié)果表明:(1)石化污水回用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)時,氨氮含量大于回用標(biāo)準(zhǔn)時將會影響循環(huán)水PH值下降,系統(tǒng)出現(xiàn)腐蝕加劇情況,嚴(yán)重影響循環(huán)冷卻水系統(tǒng)正常運行,威脅到安全生產(chǎn)。(2)解決這種系統(tǒng)腐蝕加劇的最好辦法是使循環(huán)冷卻水補水的氨氮含量降到3mg/L以下。(3)采用生物脫氮+折點氯化法可以將石化污水中的氨氮降到1mg/L以下,優(yōu)于循環(huán)冷卻水補水標(biāo)準(zhǔn),使循環(huán)冷卻水系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

4 結(jié)語

我國進(jìn)行污水回用的歷史與發(fā)達(dá)國家相比還很短,許多問題還在探索階段。目前,國內(nèi)多家石化企業(yè)包括松原石化在內(nèi),已經(jīng)對煉油污水回用于循環(huán)冷卻系統(tǒng)補充水進(jìn)行了多年的試驗和探索,證明采用合適的污水處理工藝和與之相匹配的深度處理工藝,可以將石化企業(yè)產(chǎn)生的生產(chǎn)污水直接回用于循環(huán)冷卻水,并且能夠達(dá)到循環(huán)冷卻系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

[1]李本高,等.工業(yè)水處理技術(shù)(第六冊)[M].北京:中國石化出版社,2002(1):11.

[2]劉士永.石化污水回用于循環(huán)冷卻水技術(shù)[J].石油化工環(huán)境保護(hù),1997(2).

[3]蔣治平.用再生污水做循環(huán)冷卻水的試驗研究[J].石油化工腐蝕與防護(hù),1996(3).

[4]林根仙,何蓉,等.氨氮對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的危害與對策[J].工業(yè)水處理,2006(5).

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