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)
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)運行中,裝置會滋生微生物,加速細菌腐蝕,同時沉積的生物黏泥會導致管道不暢。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。液氯的殺菌機理為:
(1)
其中,HClO對循環(huán)水系統(tǒng)的細菌具有較強的殺滅作用[1]。
雖然液氯殺菌的效果較好,價格也較便宜,但在日常運行中存在以下問題:
(1) 投加氯氣時,存在氯氣逸散現(xiàn)象,會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程中,人力資源耗量大、勞動強度高,必須雙人操作。吊裝過程存在安全風險,已多次發(fā)生卸載時氯瓶掉落或投加過程出現(xiàn)泄漏的情況。
(3) 液氯是劇毒物質(zhì),國家管控相當嚴格。液氯的購買、運輸、存儲、使用皆受公安機關的嚴格管控。節(jié)假日期間,高速不準通行劇毒品,氯瓶無法實現(xiàn)常態(tài)化調(diào)撥,但增加庫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)濟的要求。
對同行業(yè)循環(huán)水殺菌劑使用情況進行調(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)廠家普遍認同液氯殺菌劑的效果及經(jīng)濟性,但受安全管理要求限制,已逐步淘汰該方法[2]。從調(diào)研情況來看,目前次氯酸鈉的使用較普遍。在進行實地調(diào)研時發(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:
(1) 次氯酸鈉屬于弱酸強堿鹽類,不屬于劇毒危化品管理范疇,危險性小,可有效降低安全生產(chǎn)風險。
(2) 相對溴化劑等殺菌劑來說,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度、釋放人力資源,規(guī)避卸裝和切換氯瓶帶來的吊裝、泄漏風險。
(4) 可以從本廠附近工廠購買次氯酸鈉,貨源較近,運輸成本低。
經(jīng)過綜合比較及論證分析后,計劃以一化循環(huán)水裝置為載體進行次氯酸鈉投加試驗。一方面,系統(tǒng)相對較小,試驗成本較低;另一方面,一化循環(huán)水裝置涼水塔北側(cè)空地具備地勢優(yōu)勢,可進行殺菌劑重力卸裝。次氯酸鈉投加采用水射器方式,試驗裝置設計簡便,且操作簡單、安全[3-4]。
先在空地上進行儲槽支墩的基建施工,然后將儲槽固定安裝在支墩上。儲槽進口配管至次氯酸鈉溶液卸車入口,在儲槽出口配置兩個水射器(水源來自循環(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圖見圖1。
圖1 次氯酸鈉投加配管簡圖
根據(jù)理論計算及調(diào)研情況,第一階段試驗投加次氯酸鈉(質(zhì)量分數(shù)為13%,下同)450 kg/次、3次/d。試驗進行20 d后,收集系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)見表3。
表3 第一階段試驗相關數(shù)據(jù)
根據(jù)第一階段試驗情況,將次氯酸鈉的投加量調(diào)整為300 kg/次、3次/d。取樣時間統(tǒng)一調(diào)整為投加完畢后30 min后,并比對去年同期數(shù)據(jù),結(jié)果見表4。
表4 第二階段試驗相關數(shù)據(jù)
根據(jù)前兩個階段的試驗情況,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 第三階段試驗相關數(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,余氯趨于穩(wěn)定,循環(huán)水中Cl-基本穩(wěn)定。經(jīng)過調(diào)整之后,次氯酸鈉殺菌效果可以滿足要求。
投加期間增加了生化數(shù)據(jù)的分析頻率,收集數(shù)據(jù)對比見表6。
表6 投加前后循環(huán)水生化數(shù)據(jù)對比
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保持穩(wěn)定,水質(zhì)指標受控。
氯氣和次氯酸鈉成本對比見表7。
表7 氯氣和次氯酸鈉成本對比
由表7可知:投加次氯酸鈉進行殺菌的成本要略低于氯氣的使用成本。但需要說明的是,在本試驗進行期間,循環(huán)水系統(tǒng)整體熱負荷偏低,多數(shù)情況下是合成氨裝置單獨運行。理論上,當環(huán)境溫度較低或高負荷情況下,次氯酸鈉殺菌劑的使用量會有所增加。
重慶建峰化工股份有限公司針對一化循環(huán)水裝置進行小范圍的硬件改造,新增次氯酸鈉投加試驗裝置。參照循環(huán)水中關鍵指標控制情況,經(jīng)過3個階段的試驗調(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)對水質(zhì)的要求,有效降低了各項安全環(huán)保風險,規(guī)避了氯氣逸散對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。