次氯酸鈉在污水回用循環水上的應用

蔡曉新

（中國石化廣州分公司，廣東廣州510726）

中國石化廣州分公司公用工程部煉油循環水場采用敞開式循環冷卻工藝，循環水與生產裝置的物料經過換熱器進行熱量交換后，再經過涼水塔冷卻，通過交替投加氧化性和非氧化性殺菌劑進行殺菌滅藻，從而生產合格達標的循環水，經過泵加壓后輸送至生產裝置。為提高水資源的利用率，減少企業的排污總量，從2015年開始，該水場大量回收合格達標的污水作為補充水源，降低了新鮮水耗，節水節能效果較好。但由于煉油區回用水受上游水質波動較大，與新鮮水相比，回用水的電導率高、總堿度低，常含有一定的營養成分（COD、氨氮），增加了循環水質管理難度。

為了提高循環水的水質穩定性，以煉油一號循環水場為試驗裝置，在日常使用氧化性殺菌劑三氯異氰尿酸（以下簡稱為TCCA）基礎上連續投加10%的次氯酸鈉溶液，以提高循環水質為試驗目標，為大量回用污水的循環水場提供水質管理經驗。

1 次氯酸鈉殺菌劑

1.1 優點

次氯酸鈉是一種強氧化性殺菌劑，具有較好的殺菌效果，該溶液為淡黃色的透明液體，帶有刺鼻的氣味，常用于循環水殺菌滅藻。次氯酸鈉水解出次氯酸速度快，安全性高，藥劑成本低，能快速提高水中游離氯，起到良好的粘泥剝離作用。

1.2 殺菌機理

次氯酸鈉溶液通過水解后形成次氯酸根，再通過水解反應生成次氯酸和氫氧化鈉，其中次氯酸能起到殺菌滅藻作用，氫氧化鈉能提高循環水的總堿度[1]。當使用較高濃度的次氯酸鈉溶液后，能有效降低生物粘泥量和異養菌總數，從而提高水質合格率。化學反應方程式如下：

NaClO＋H2ONaOH＋HClO

2 次氯酸鈉殺菌劑的應用試驗

2.1 試驗條件

試驗裝置為煉油一號循環水場，試驗時間為2016年9月至2017年12月，以煉油區回用水比例占總補水超過60%為基礎條件，研究投加次氯酸鈉的效果。2017年7—8月煉油區大修，導致回用水量大量減少，低于60%，其余各月回用水比例均超過60%，滿足試驗條件。

2.2 工藝流程

試驗使用的次氯酸鈉溶液濃度為10%，通過加藥泵輸送至塔池，連續投加，游離氯控制指標為0.1~0.5 mg/L[2]。

2.3 試驗數據

2.3.1 游離氯和異養菌

煉油一號循環水場采用的是連續加氯方式，游離氯控制指標為0.1~0.5 mg/L；異養菌能反映循環水中微生物的生長情況，工藝控制指標為≤1.0×105個/mL，2016年9月至2017年12月一循水質游離氯合格率和異養菌總數如圖1和2所示。

圖1 2016年9月至2017年12月一循游離氯合格率

圖2 2016年9月至2017年12月一循異養菌總數

由圖1和圖2可知，與2016年數據相比，一循在大量回用低濃度的污水后，通過連續投加10%的次氯酸鈉溶液，系統的游離氯合格率明顯提高，異養菌總數明顯減少，其中2017年9月的游離氯合格率同比提高了25.58百分點，異養菌總數同比減少了1.08×106個/mL，說明在使用TCCA基礎上投加10%的次氯酸鈉溶液能夠達到較好的殺菌效果。

2.3.2 總堿度和腐蝕速率（試管)

總堿度和腐蝕速率是循環水場控制的重要指標，采用監測換熱器，通過模擬水冷器工況，可測得循環水的腐蝕速率。2016年9月至2017年12月一循總堿度和腐蝕速率數據如圖3和圖4所示。

由圖3和圖4可知，與2016年數據相比，一循的總堿度明顯提高，主要原因是次氯酸鈉水解生成了NaOH[3]，腐蝕速率（試管）均有所下降，且均在水質指標范圍內，說明次氯酸鈉的投加提高了系統的總堿度，有效降低了水質的腐蝕性。

圖3 2016年9月至2017年12月一循總堿度

圖4 2016年9月至2017年12月一循腐蝕速率（試管）

2.3.3 電導率和氯離子

電導率反映循環水中溶解鹽類含量，氯離子增加水質的腐蝕性，其工藝控制指標為≤1 000 mg/L，2016年9月至2017年12月一循電導率和氯離子含量分別如圖5、6所示。

圖5 2016年9月至2017年12月一循電導率

圖6 2016年9月至2017年12月一循氯離子含量

由圖5和圖6可知，與2016年數據相比，一循在短時間內連續投加了次氯酸鈉溶液后，系統的氯離子、電導率有所升高，但均未超出水質控制指標，通過合理控制次氯酸鈉的投加量，以游離氯在0.1~0.5 mg/L為工藝指標，可滿足水質要求。

2.3.4 生物粘泥

生物粘泥反映循環水中微生物、懸浮物的生長情況，2016年9月至2017年12月一循生物粘泥數據如圖7所示。

圖7 2016年9月至2017年12月一循生物粘泥量

由圖7可知，從2016年9月開始投加次氯酸鈉后，系統的生物粘泥量有所下降，但仍存在超標現象，主要原因是試驗期間出現了水冷器泄漏，導致系統的生物粘泥滋生較快。

3 試驗過程中的出現的問題和應對措施

3.1 水冷器工藝介質泄漏

2016年9月至2017年12月，一循總共出現了9次工藝介質泄漏情況，泄漏物料主要是油類，泄漏量大、泄漏時間長，導致系統水質惡化嚴重，異養菌、粘泥滋生難控。2016年10月泄漏渣油，涼水塔池附著大量黏度高的渣油，水質恢復難度大。

為加強循環水質管理工作，建議：①加強查漏，關注水質分析數據，出現異常應及時查找原因；②上游生產裝置加大自查頻率；③泄漏期間應加強殺菌剝離，加大排水置換量，減輕水質惡化程度。

3.2 水質分析不及時

試驗期間，以游離氯0.1~0.5 mg/L為主要控制指標來調整次氯酸鈉泵的加藥量，分析頻次為每天3次，但因一循裝置缺乏在線游離氯分析儀，無法實現實時監控，導致加藥量調整滯后，游離氯控制合格率總體仍然偏低，有待進一步改進。

建議提高裝置自動化控制水平，循環水管線增加在線分析控制儀，實時監控循環水質，減輕人工分析和加藥勞動強度，進一步提高加藥控制合格率。

4 環保效益和經濟效益分析

4.1 環保效益

煉油一號循環水場在大量回收污水后連續投加次氯酸鈉溶液，系統的水質得到明顯改善。2017年，該水場排污量為15.37萬 t，同比減少7.12萬 t，不僅減少了循環水排污量，同時也減少了新鮮水的消耗量，踐行節水減排，環保效益明顯。

4.2 經濟效益

2017年，煉油一號循環水場新鮮水費用55.63萬元，同比減少5.43萬元；2017年排污量15.37萬t，按2017年污水處理成本5.02元/t折合計算，排污費為77.16萬元；2016年排污量22.49萬t，按2016年污水處理成本4.41元/t折合計算，排污費為99.18萬元，2017年排污費同比減少22.02萬元；藥劑總成本為208.93萬元，同比減少67.49萬元，合計可節約94.94萬元。綜上所述，在一循投加了次氯酸鈉后取得了一定的經濟效益。

5 結論

試驗表明，大量回用污水后，煉油一號循環水場在使用氧化性殺菌劑TCCA基礎上連續投加10%次氯酸鈉溶液，異養菌、游離氯、腐蝕速率等指標可控，水質各項指標合格率有所提高，基本達到試驗目標。在大量回用污水和工藝介質泄漏情況下，建議增加氧化性殺菌劑和非氧化性殺菌劑的投加量，提高水質合格率，避免水質進一步惡化。