循環(huán)水系統(tǒng)氨污染原因分析及處理方法

趙文娟

【摘要】通過對循環(huán)水系統(tǒng)中出現(xiàn)的氨泄露所引起的循環(huán)水水質(zhì)惡化現(xiàn)象的分析，揭示了氨在循環(huán)水中的轉(zhuǎn)化歷程和造成各種現(xiàn)象發(fā)生的主要原因，同時提出了相應的處理辦法。

【關(guān)鍵詞】循環(huán)水；氨；泄漏

【中圖分類號】TU991 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）03-0077-02

近年來，隨著工業(yè)技術(shù)的迅猛發(fā)展，循環(huán)水系統(tǒng)的運行也趨于長周期平穩(wěn)運行；但對很多生產(chǎn)氮肥或合成氨的工廠，在生產(chǎn)過程中也不可避免地遇到了漏氨造成循環(huán)水水質(zhì)惡化的問題。為了降低和盡量避免漏氨對循環(huán)水系統(tǒng)造成的危害，認真分析漏氨的主要原因，并以此提出了相應的防范措施，在實際應用中取得了良好的效果。

1. 循環(huán)冷卻水中氨的來源

循環(huán)水中的氨一部分來自環(huán)境中，某些工藝設備漏氨之后，影響周圍環(huán)境，大氣中的氨又會經(jīng)冷卻塔吸入循環(huán)水系統(tǒng)。或者氨水站跑氨，而又在冷卻塔的上風向時，會使循環(huán)水中氨含量突然增高。這些氨又會被周圍其他循環(huán)冷卻水系統(tǒng)吸收，導致經(jīng)常性含氨量高，從而造成經(jīng)常性危害。

還有一部分氨來自工藝換熱器的漏氨，某些工藝介質(zhì)含氨的換熱器發(fā)生管穿孔泄漏或管板滲漏，則會使循環(huán)冷卻水中含氨，含氨量隨滲漏或泄漏的程度而變。合成氨及氨加工裝置的水冷器容易發(fā)生這種情況。所以，工藝介質(zhì)泄漏的危害成為氮肥廠的通病。泄漏量大時，危害相當嚴重。

2. 氨對循環(huán)水危害的原因

循環(huán)水系統(tǒng)為微生物的生長提供了非常適宜的條件，如溫度、pH值等等，水中氨含量的增加又為導致氨轉(zhuǎn)化的硝化和反硝化作用的微生物菌群提供了營養(yǎng)源，大量的硝化和反硝化反應的發(fā)生是導致水質(zhì)惡化的根本原因，尤其是硝化反應過程。

2.1 硝化作用的過程

循環(huán)水中的硝化作用是由自養(yǎng)型好氧微生物完成、將氨氧化成硝酸的過程，它包括兩個步驟：第一步由亞硝酸菌將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸根；第二步由硝酸菌將亞硝酸根進一步轉(zhuǎn)化為硝酸根。分步反應如下：

亞硝化：2NH3+3O2→2H++2NO2-+ H20+619.7kJ

硝化：2NO2-+O2→2NO3-+ 201kJ

進行硝化作用的兩類細菌總稱為硝化細菌，二者均為革蘭氏染色陰性，細菌呈桿狀或球狀，有鞭毛、能運動，多數(shù)易形成菌膠團，嚴格自養(yǎng)、專性好氧。亞硝化細菌以氨為能源生成的NO2-又恰恰為硝化細菌提供了營養(yǎng)源。

2.2 反硝化過程

循環(huán)水中的溫度和pH值條件同樣適合于反硝化菌群，但是反硝化作用只有在溶解氧含量小于0.5mg/L時才會發(fā)生，所以在循環(huán)水漏氨后的短時間內(nèi)，對于水質(zhì)變化幾乎不起作用；然而漏氨后大量NO3-的生成為反硝化反應提供了營養(yǎng)源，在粘附產(chǎn)物（尤其是生物粘泥）和金屬本體的接觸面上，由于溶解氧無法擴散到，此處的溶解氧極低，很容易發(fā)生反硝化反應，其總反應式為：

C6H12O6+4N03→6C02+6H20+2N2+1758KJ

循環(huán)水系統(tǒng)中出現(xiàn)氨泄露后，氨發(fā)生了以下的轉(zhuǎn)化：大降低，因而也就促進了水中異養(yǎng)菌及其他各類微生物的大量繁殖，使水中微生物數(shù)量及粘泥量大量增加[3]。當氨污染很嚴重而加氯能力又極其不足時，NO2-會居高不下，余氯上不去，甚至等于零，微生物會達到無法控制的程度。

4. 氨污染危害的控制方法

許多廠已從實踐中總結(jié)了不少成熟的經(jīng)驗，可以基本控制這種危害[4]。現(xiàn)介紹如下：

（1）加大加氯機能力，快速通氯

通氯殺生時，氯既要殺滅微生物，又要養(yǎng)花NO2-。氯氧化NO2-的速度實際上大于氯殺滅微生物的速度。因為如果后者大于前者，則不會產(chǎn)生水質(zhì)惡化的危害了。為此，要達到徹底殺滅微生物的目的，必須首先壓倒NO2-，基本消滅NO2-。只有快速通氯才能達到目的。由于水中的微生物在不斷繁殖，更由于水中還在不斷漏氨，又在不斷產(chǎn)生NO2-，所以低速通氯則會發(fā)生相持現(xiàn)象，不能壓倒NO2-，水中很難產(chǎn)生余氯，無法徹底殺生。水中的余氯與NO2-基本上是不并存的。即NO2-達到一定數(shù)量時，測定的余氯常為零。當NO2-≤0.35mg/L時，余氯與NO2-并存，但余氯不高。事實上氨污染時，水中的NO2-也不可能消滅。即使暫時消滅，一旦停氯，亞硝酸菌又會繁殖，NO2-又會上升。我們所希望的只是在通氯期間NO2-的短暫基本消失，利用此短暫的機會使各種細菌更多地被殺滅，使余氯趕快提上去。

（2）使用非氧化性殺生劑

非氧化性殺生劑的作用與氧化性殺生劑不同。非氧化性殺生劑不與NO2-作用，可以繞開NO2-直接殺滅各種微生物，包括亞硝酸菌等硝化菌群。由于亞硝酸菌大部分被消滅，NO2-含量也自然地下降。如果接下來繼續(xù)使用氧化性殺生劑，則其效率會大大提高。因為NO2-不消耗非氧化性殺生劑，故其消耗量不高，殺生效率高。因此，很適合于對付因氨污染造成的水質(zhì)惡化。在水質(zhì)惡化出現(xiàn)苗頭時，用一次，待水質(zhì)出現(xiàn)好轉(zhuǎn)，NO2-下降后仍用氯殺生。常用的非氧化性殺生劑有SQ8、S15、1227、潔爾滅、新潔爾滅、雙氯酚、SM-103等。

在使用非氧化劑殺生劑之后，NO2-一般可降至0.1mg/L以下，甚至改用加氯后數(shù)日內(nèi)仍然保持<0.1mg/L。非氧化性殺生劑一般都有很好的剝離性能，能夠剝離系統(tǒng)中附著的大量粘泥，有利于粘泥排出系統(tǒng)外。

（3）增加補水，加強排污置換

在循環(huán)水系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)嚴重的氨污染，并且導致水質(zhì)惡化，應通過大排大補對水系統(tǒng)進行大量置換，將濁度和粘泥量降到接近于正常值，也或者加大旁濾量，注意觀察系統(tǒng)中濁度的變化，及時消除因細菌過量繁殖造成的濁度上升和粘泥量增大。

（4）加強監(jiān)測，控制泄漏

要控制循環(huán)水系統(tǒng)中的微生物，除需要監(jiān)測微生物的數(shù)量及粘泥量之外，還應增加必要的化學分析項目以加強監(jiān)測。如分析水中的氨、亞硝酸根及化學耗氧量COD，這些項目比分析細菌速度快，更能反映氨污染危害的趨勢。所以氮肥廠應將其列入分析項目，一般每周至少分析一次。如發(fā)現(xiàn)氨泄漏，則NH4+和NO2-需每日分析一次，在NH4+>10mg/L，或NO2->1.0mg/L時，就需每日分析一次。

5.結(jié)論

通過對漏氨情況下的循環(huán)水控制，得出以下結(jié)論：

1）由于氨漏入循環(huán)水中消耗了大量氯，使氯的殺菌能力大大降低，但是同時加大系統(tǒng)的通氯量，可消耗一部分NH3，能減輕系統(tǒng)微生物的繁殖。