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(jié)合PH計(jì)的使用現(xiàn)狀，提出采用活化處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)PH計(jì)再利用的設(shè)想。

關(guān)鍵詞：氨氮污水處理 ?PH計(jì)維修 ?活化技術(shù)

1工藝背景

蘭州石化公司催化劑廠氨氮裝置擔(dān)負(fù)著該廠各個(gè)生產(chǎn)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(jù)《GB 8978-1996污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，石油化工工業(yè)氨氮污染物排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為15mg/L，二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為50mg/L。而在進(jìn)入蘭州石化公司污水處理廠之前，經(jīng)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(chǔ)存罐、汽提塔、吸收塔及相關(guān)的附屬設(shè)備。其流程采用加堿吹脫法，用于高濃度NH3-N廢水的初級(jí)處理，見示意圖1，氨氮污水加堿液調(diào)配PH值至一定范圍，加熱形成汽、液混合物進(jìn)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(jìn)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(huán)吸收氨氣直至PH值大于1.5后自動(dòng)補(bǔ)充新鮮稀硫酸，當(dāng)吸收塔液位上升超過設(shè)定值后，液位控制閥打開，吸收塔底部吸收液經(jīng)自控閥進(jìn)入硫酸銨溶液儲(chǔ)罐，并加氨水調(diào)配成一定濃度的硫酸銨溶液儲(chǔ)存;未被吸收的氨氣和空氣自吸收塔頂部引出，進(jìn)入氣提塔底部循環(huán)使用。

2現(xiàn)狀分析

2.1氨氮污水處理對(duì)PH控制參數(shù)的要求

STR-01內(nèi)的汽液混合物被空氣循環(huán)氣提，該過程STR-01內(nèi)的溫度、酸堿度的控制會(huì)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(yīng)，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(shí)，及時(shí)轉(zhuǎn)至容-2/1、2存儲(chǔ)，塔內(nèi)補(bǔ)充新鮮稀硫酸。

2.2PH計(jì)使用現(xiàn)狀

目前新舊氨氮裝置共有5個(gè)PH值在線調(diào)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(fù)合電極為取樣探頭，PH2100e型顯示儀為現(xiàn)場變送單元，西門子S7-300PLC為控制單元，這些PH計(jì)測量的精準(zhǔn)度直接影響到污水處理品質(zhì)。

而以我們的維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，PH計(jì)在裝置開停期間，采樣點(diǎn)容器內(nèi)污水液位低于電極探頭時(shí)，或長期使用后，其電極容易老化或受損，導(dǎo)致探頭及檢測元件反應(yīng)遲鈍，造成過大測量滯后，甚至測量錯(cuò)誤，嚴(yán)重影響酸堿的配比控制，排放出不符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)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(jīng)常更換，以致維護(hù)耗材所需費(fèi)用超標(biāo)。

3改進(jìn)設(shè)想

3.1檢測原理

鑒于目前PH計(jì)損耗較大的實(shí)際情況，我們提出將更換下來的存在斜率變低、響應(yīng)速度變慢等情況的PH計(jì)，實(shí)現(xiàn)再利用的設(shè)想。

復(fù)合PH計(jì)的測量原理是將工作電極和參比電極組合在一起，當(dāng)溶液中氫離子活度，即溶液的PH值發(fā)生變化時(shí)，工作電極和參比電極之間產(chǎn)生的電勢也隨著發(fā)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(duì)氫離子有敏感作用，當(dāng)它插入被測溶液內(nèi)，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(shí)，每變化1個(gè)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(shí)質(zhì)就是測量兩電極間的電位差。當(dāng)一對(duì)電極在溶液中產(chǎn)生的電位差等于零時(shí)，被測溶液的PH值即為零電位PH值，它與玻璃電極內(nèi)溶液有關(guān)。

以玻璃電極和甘汞電極為例，它們之間產(chǎn)生的電勢變化關(guān)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(shè)想

一般影響PH復(fù)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(zhì)而使電極鈍化，響應(yīng)時(shí)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(yīng)。當(dāng)玻璃電極內(nèi)溶液pH值與外溶液pH值相等時(shí)，玻璃膜兩邊電位差應(yīng)為零，但實(shí)際上存在一不對(duì)稱電位Ea，其大小與玻璃的組成、厚度及制作條件有關(guān)。當(dāng)水合凝膠層存在時(shí)，Ea大大降低，此時(shí)電極處于活性狀態(tài)。而當(dāng)Ea較大時(shí)，電極老化，響應(yīng)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(zhì)，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(zhì)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(zhì)反滲入電極，則污染鹽橋，甚至可能與電解液或內(nèi)電極發(fā)生化學(xué)反應(yīng) （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(huì)造成液接界堵塞。

4結(jié)論

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明，PH計(jì)電極活化技術(shù)能夠達(dá)到預(yù)期效果，實(shí)現(xiàn)氨氮污水處理裝置廢舊PH計(jì)再利用，經(jīng)預(yù)測，PH計(jì)探頭單價(jià)4137.01元，按平均每月每回路更換2只計(jì)算，PH計(jì)單項(xiàng)年耗材費(fèi)用可節(jié)約共計(jì)352134.96元。

另據(jù)統(tǒng)計(jì)，如果氨氮污水處理裝置PH參數(shù)控制精準(zhǔn)，裝置平穩(wěn)運(yùn)行，其處理污水能力為64t/h，副產(chǎn)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(jīng)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(huán)保效益是大為可觀的。

參考文獻(xiàn)：

[1]樂嘉謙等《儀表工手冊(cè)》化工工業(yè)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(yīng)用》