探討催化劑廠污水處理PH計活化技術

張凱 張殿冬 王博

摘要：本文介紹了催化劑廠氨氮污水處理裝置的工藝概況，并結合PH計的使用現狀，提出采用活化處理技術實現PH計再利用的設想。

關鍵詞：氨氮污水處理 ?PH計維修 ?活化技術

1工藝背景

蘭州石化公司催化劑廠氨氮裝置擔負著該廠各個生產車間排放的污水處理工作，主要污染物為氨氮、懸浮物等。根據《GB 8978-1996污水綜合排放標準》規定，石油化工工業氨氮污染物排放一級標準為15mg/L，二級標準為50mg/L。而在進入蘭州石化公司污水處理廠之前，經氨氮裝置處理后的污水NH3-N含量不得高于100mg/L。

該裝置包括污水儲存罐、汽提塔、吸收塔及相關的附屬設備。其流程采用加堿吹脫法，用于高濃度NH3-N廢水的初級處理，見示意圖1，氨氮污水加堿液調配PH值至一定范圍，加熱形成汽、液混合物進入氣提塔，用空氣氣提出其中的氨氣，氣提后的污水自氣提塔底部排出裝置;空氣和氨氣的混合氣體進入吸收塔底部，采用吸收塔頂部噴下的稀硫酸吸收其中的氨氣。吸收液循環吸收氨氣直至PH值大于1.5后自動補充新鮮稀硫酸，當吸收塔液位上升超過設定值后，液位控制閥打開，吸收塔底部吸收液經自控閥進入硫酸銨溶液儲罐，并加氨水調配成一定濃度的硫酸銨溶液儲存;未被吸收的氨氣和空氣自吸收塔頂部引出，進入氣提塔底部循環使用。

2現狀分析

2.1氨氮污水處理對PH控制參數的要求

STR-01內的汽液混合物被空氣循環氣提，該過程STR-01內的溫度、酸堿度的控制會影響污水中氨分離的程度。一般來說，要使氨氮污水中氨氮化合物以最大程度氣提出來，溫度必須保持在70-90℃，PH值保持在10.5-12。

STR-01氣提出的氨氣在SCR-01與頂部噴淋下的稀硫酸反應，吸收液和混合汽必須保持一定的酸堿度差值，即保證吸收氨氣的速率不能太慢。吸收液吸收氨氣后PH值大于1.5時，及時轉至容-2/1、2存儲，塔內補充新鮮稀硫酸。

2.2PH計使用現狀

目前新舊氨氮裝置共有5個PH值在線調配的測量或控制回路，這些回路以梅特勒-托利多InPro4800/120/PT1000的PH復合電極為取樣探頭，PH2100e型顯示儀為現場變送單元，西門子S7-300PLC為控制單元，這些PH計測量的精準度直接影響到污水處理品質。

而以我們的維護經驗，PH計在裝置開停期間，采樣點容器內污水液位低于電極探頭時，或長期使用后，其電極容易老化或受損，導致探頭及檢測元件反應遲鈍，造成過大測量滯后，甚至測量錯誤，嚴重影響酸堿的配比控制，排放出不符合環保標準的污水。一直以來，污水管線PH值控制效果不好，故障率高，玻璃電極易損壞，使用壽命短，需要經常更換，以致維護耗材所需費用超標。

3改進設想

3.1檢測原理

鑒于目前PH計損耗較大的實際情況，我們提出將更換下來的存在斜率變低、響應速度變慢等情況的PH計，實現再利用的設想。

復合PH計的測量原理是將工作電極和參比電極組合在一起，當溶液中氫離子活度，即溶液的PH值發生變化時，工作電極和參比電極之間產生的電勢也隨著發生變化。

常用的工作電極有玻璃電極、銻電極、氟電極，銀電極等等，其中玻璃電極使用最廣。PH玻璃電極頭部是由特殊的敏感薄膜制成，它對氫離子有敏感作用，當它插入被測溶液內，其電位隨被測液中氫離子的濃度和溫度而改變。在溶液溫度為25℃時，每變化1個PH，電極電位就改變59.16mV。

常用的參比電極為甘汞電極和銀-氯化銀電極，其電位不隨被測液中氫離子濃度而改變。 PH值測量的實質就是測量兩電極間的電位差。當一對電極在溶液中產生的電位差等于零時，被測溶液的PH值即為零電位PH值，它與玻璃電極內溶液有關。

以玻璃電極和甘汞電極為例，它們之間產生的電勢變化關系符合下列公式：

△E=-0.1983T △PH

△E —— 表示電勢的變化，以毫伏為單位（mV）

△pH —— 表示溶液pH值的變化

T —— 表示被測溶液的溫度（℃）

3.2分析原因并提出設想

一般影響PH復合電極使用周期的原因是多種多樣的，主要有：

1、被測溶液中如含有易污染玻璃電極球泡的物質而使電極鈍化，響應時間加長。

2、PH球泡是一種特殊的玻璃膜，在玻璃膜表面有一很薄的水合凝膠層，它只有充分濕潤的條件下才能與溶液中的H+離子良好的響應。當玻璃電極內溶液pH值與外溶液pH值相等時，玻璃膜兩邊電位差應為零，但實際上存在一不對稱電位Ea，其大小與玻璃的組成、厚度及制作條件有關。當水合凝膠層存在時，Ea大大降低，此時電極處于活性狀態。而當Ea較大時，電極老化，響應遲緩，斜率低。

3、參比電極帶有鹽橋溶液，為3.3mol/L的氯化鉀電解質，參比電極通過鹽橋溶液與被測溶液相連通，這樣在被測溶液和參比鹽橋溶液之間就形成液接界，如果介質壓力或濃度較高，可能阻礙參比電極的電解液外滲，如果介質反滲入電極，則污染鹽橋，甚至可能與電解液或內電極發生化學反應 （例如：AgCL+硫化物→Ag2S），而使電極中毒。另外銀-氯化銀電極的氯化銀在液接界處沉淀也會造成液接界堵塞。

4結論

經過實驗證明，PH計電極活化技術能夠達到預期效果，實現氨氮污水處理裝置廢舊PH計再利用，經預測，PH計探頭單價4137.01元，按平均每月每回路更換2只計算，PH計單項年耗材費用可節約共計352134.96元。

另據統計，如果氨氮污水處理裝置PH參數控制精準，裝置平穩運行，其處理污水能力為64t/h，副產品硫酸銨為3.9m3/h，能夠滿足三套分子篩車間含氨氮污水的處理需求，經氨氮裝置處理后的污水氨氮含量可由6500mg/L左右降至40mg/L以下，其環保效益是大為可觀的。

參考文獻：

[1]樂嘉謙等《儀表工手冊》化工工業出版社（第二版）2003.7

[2]張吉華等《催化劑廠含氨氮污水的處理與應用》