[摘 要]以合成氨裝置氨冷器泄漏為例，解析循環(huán)水系統(tǒng)發(fā)生氨污染后水質(zhì)指標(biāo)的變化表現(xiàn)以及危害進(jìn)行分析總結(jié)。

[關(guān)鍵詞]循環(huán)水 氨污染 危害

中圖分類號：TQ113.25 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）19-0262-01

1 概述

中國石油大慶石化公司化肥廠循環(huán)水裝置，現(xiàn)有三座涼水塔，11臺風(fēng)機(jī)，擔(dān)負(fù)著合成氨裝置、尿素裝置的循環(huán)冷卻水供水任務(wù)，供水能力共26000m3/h。

2015年12月，合成氨裝置氨冷器發(fā)生內(nèi)漏，對我廠循環(huán)水系統(tǒng)產(chǎn)生了一定影響，這里就本次循環(huán)水系統(tǒng)氨污染事故對水質(zhì)的影響表現(xiàn)以及危害作一次分析總結(jié)。

2 循環(huán)水系統(tǒng)氨污染對水質(zhì)指標(biāo)的影響（表1）

2.1 NH4+和NO2-升高

當(dāng)循環(huán)水系統(tǒng)發(fā)生氨污染后，最直接表現(xiàn)即為NH4+和NO2-升高。其反應(yīng)過程為：

NH3+H2ONH4++OH-

隨后NH4+在亞硝酸菌的作用下轉(zhuǎn)化為NO2-，通氯殺菌時，氯的氧化作用也促進(jìn)了NH4+轉(zhuǎn)化，NO2-又繼續(xù)被硝酸菌轉(zhuǎn)化為NO3-。但硝酸菌很難將NO2-全部轉(zhuǎn)化為NO3-。同時反硝化菌又會將一部分NO3-轉(zhuǎn)化回NO2-，因此氨污染后循環(huán)水系統(tǒng)的NO2-含量會非常顯著的升高。

2.2 pH值與總堿度先升高后降低

循環(huán)水系統(tǒng)發(fā)生氨污染后，氨溶于水后會使pH值與總堿度在短時間內(nèi)升高。但持續(xù)含氨將導(dǎo)致硝化菌群不斷繁殖，NH4+大量轉(zhuǎn)化為NO2-及NO3-等酸性物質(zhì)，同時循環(huán)水系統(tǒng)加氯殺菌，氯與具有強(qiáng)還原性的NO2-發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)式如下，又不斷有更多的酸性物質(zhì)生成，消耗循環(huán)水中的CO32-和、HCO3-及OH-，最終使pH值與總堿度急劇下降。

Cl2+H2O→HOCl+HCl①

HOCl+NO2-→NO3-+HCl

2.3 總鐵與濁度上升

由于循環(huán)水系統(tǒng)發(fā)生氨污染后導(dǎo)致水質(zhì)PH值急劇下降，導(dǎo)致腐蝕傾向明顯增加，微生物的大量繁殖，也加劇了這一過程，使系統(tǒng)中的總鐵指標(biāo)大幅度上升。同時腐蝕產(chǎn)生大量鐵離子在水中氧化生成黃色或褐色Fe（OH）3沉淀物，使循環(huán)水顏色加深，加上大量繁殖的微生物，最終導(dǎo)致循環(huán)水系統(tǒng)濁度升高。

2.4 異氧菌等微生物和粘泥含量升高

循環(huán)水中大量溶解的氨為水體中氨化菌、硝化菌和反硝化菌的繁殖提供充足的養(yǎng)分，同時帶動好氣異氧菌、硫酸鹽還原菌、鐵細(xì)菌等微生物含量猛增。同時，微生物代謝產(chǎn)生大量粘泥，以及伴隨大量殺菌劑的投加，被殺死的細(xì)菌聚集，形成大量生物性粘泥，最終導(dǎo)致循環(huán)水系統(tǒng)的粘泥含量大幅度的增加。

3 循環(huán)水系統(tǒng)氨污染的危害

3.1 消耗大量氧化性和非氧化性殺菌劑

循環(huán)水系統(tǒng)發(fā)生氨污染時，NH3與水中的Cl2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)式如下：

Cl2+H2OHOCl+HCl①

NH3+HOClNH2Cl+H2O

NH2Cl+HOClNHCl2+H2O

NHCl2+HOClNCl3+H2O

反應(yīng)消耗大量的Cl2，只有在上述反應(yīng)達(dá)到平衡時，循環(huán)水中才有有效游離氯出現(xiàn)，NH2Cl、NHCl2以及NCl3雖然也具有殺菌作用，但其殺菌能力遠(yuǎn)不如Cl2本身，因此，大量的氨污染會嚴(yán)重影響氧化性殺菌劑，例如：Cl2的殺菌效果。同時微生物的大量繁殖與氧化性殺菌劑的失效將導(dǎo)致非氧化性殺菌劑的投加量和投加頻次的大量增加，最終導(dǎo)致氧化性和非氧化性殺菌劑均發(fā)生大量消耗。

3.2 加大了不銹鋼設(shè)備，甚至混凝土設(shè)施的腐蝕的可能性

循環(huán)水系統(tǒng)發(fā)生氨污染后導(dǎo)致PH值急劇下降，腐蝕傾向明顯增加，同時微生物的大量繁殖也加劇了這一過程。同時大量氯氣投加，循環(huán)水中氯離子發(fā)生大量沉積、聚集，將會使不銹鋼設(shè)備發(fā)生氯蝕。同時泄漏入系統(tǒng)的氣體的剝離作用，使設(shè)備內(nèi)部的污垢迅速剝落，隨著系統(tǒng)的運(yùn)行，破壞設(shè)備內(nèi)表面形成的磷系膜，進(jìn)一步加快了腐蝕速度。同時當(dāng)PH值降得很低時，涼水塔水池等混凝土設(shè)施也會遭到嚴(yán)重腐蝕。

3.3 粘泥升高堵塞換熱器，影響換熱效率

此次合成氨裝置氨冷器發(fā)生內(nèi)漏后，由于泄漏入循環(huán)水中的氣體的剝離作用，使沉積在設(shè)備和管線中的污泥被大量帶出，再加上微生物繁殖及殺菌過程產(chǎn)生的大量粘泥，這些氣體及粘泥，在循環(huán)水中形成大量灰黑色泡沫，這些附著著粘泥的泡沫隨著循環(huán)水的運(yùn)行進(jìn)入換熱器，并在換熱器內(nèi)部管道上附著、聚集，增加了換熱器管道堵塞的可能性，同時大大降低了換熱器的換熱效率。

3.4 浪費(fèi)水資源，增加環(huán)境污染的可能性

由于循環(huán)水系統(tǒng)發(fā)生氨污染后，需要通過大量投加殺菌劑、緩蝕阻垢劑等藥劑進(jìn)行水質(zhì)調(diào)整，同時需要對循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行大排大補(bǔ)以降低系統(tǒng)的濁度，以優(yōu)化水質(zhì)。這些操作將會導(dǎo)致排污量的大幅度增加，同時排污水中含有大量的水處理藥劑，如果處理不得當(dāng)，將可能會造成環(huán)境污染事故的發(fā)生。

4 總結(jié)

對循環(huán)水系統(tǒng)管理的好壞，直接關(guān)系到主體裝置乃至整個企業(yè)的運(yùn)行和發(fā)展，因此循環(huán)水管理人員要有高度的責(zé)任感、使命感做好循環(huán)水的日常監(jiān)測、檢維護(hù)等一系列管理工作，以為企業(yè)的安全、平穩(wěn)、高效、持續(xù)的發(fā)展保駕護(hù)航。

參考文獻(xiàn)

[1] 嚴(yán)煦世，范瑾初主編 給水工程（第四版） 中國建筑工業(yè)出版社 第十八章.

收稿日期：2017-05-23。

作者簡介：張媛，女，1984年出生，助理工程師，大學(xué)本科，2008年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京）化學(xué)工程與工藝專業(yè)，現(xiàn)任中國石油大慶石化公司化肥廠水汽車間見習(xí)工程師。聯(lián)系電話：0459-6745181；E-mail：zhangy23-ds@petrochina.com.cn。