循环水系统氨污染原因分析及处理方法

赵文娟

【摘要】通过对循环水系统中出现的氨泄露所引起的循环水水质恶化现象的分析，揭示了氨在循环水中的转化历程和造成各种现象发生的主要原因，同时提出了相应的处理办法。

【关键词】循环水；氨；泄漏

【中图分类号】TU991 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0077-02

近年来，随着工业技术的迅猛发展，循环水系统的运行也趋于长周期平稳运行；但对很多生产氮肥或合成氨的工厂，在生产过程中也不可避免地遇到了漏氨造成循环水水质恶化的问题。为了降低和尽量避免漏氨对循环水系统造成的危害，认真分析漏氨的主要原因，并以此提出了相应的防范措施，在实际应用中取得了良好的效果。

1. 循环冷却水中氨的来源

循环水中的氨一部分来自环境中，某些工艺设备漏氨之后，影响周围环境，大气中的氨又会经冷却塔吸入循环水系统。或者氨水站跑氨，而又在冷却塔的上风向时，会使循环水中氨含量突然增高。这些氨又会被周围其他循环冷却水系统吸收，导致经常性含氨量高，从而造成经常性危害。

还有一部分氨来自工艺换热器的漏氨，某些工艺介质含氨的换热器发生管穿孔泄漏或管板渗漏，则会使循环冷却水中含氨，含氨量随渗漏或泄漏的程度而变。合成氨及氨加工装置的水冷器容易发生这种情况。所以，工艺介质泄漏的危害成为氮肥厂的通病。泄漏量大时，危害相当严重。

2. 氨对循环水危害的原因

循环水系统为微生物的生长提供了非常适宜的条件，如温度、pH值等等，水中氨含量的增加又为导致氨转化的硝化和反硝化作用的微生物菌群提供了营养源，大量的硝化和反硝化反应的发生是导致水质恶化的根本原因，尤其是硝化反应过程。

2.1 硝化作用的过程

循环水中的硝化作用是由自养型好氧微生物完成、将氨氧化成硝酸的过程，它包括两个步骤：第一步由亚硝酸菌将氨氮转化为亚硝酸根；第二步由硝酸菌将亚硝酸根进一步转化为硝酸根。分步反应如下：

亚硝化：2NH3+3O2→2H++2NO2-+ H20+619.7kJ

硝化：2NO2-+O2→2NO3-+ 201kJ

进行硝化作用的两类细菌总称为硝化细菌，二者均为革兰氏染色阴性，细菌呈杆状或球状，有鞭毛、能运动，多数易形成菌胶团，严格自养、专性好氧。亚硝化细菌以氨为能源生成的NO2-又恰恰为硝化细菌提供了营养源。

2.2 反硝化过程

循环水中的温度和pH值条件同样适合于反硝化菌群，但是反硝化作用只有在溶解氧含量小于0.5mg/L时才会发生，所以在循环水漏氨后的短时间内，对于水质变化几乎不起作用；然而漏氨后大量NO3-的生成为反硝化反应提供了营养源，在粘附产物（尤其是生物粘泥）和金属本体的接触面上，由于溶解氧无法扩散到，此处的溶解氧极低，很容易发生反硝化反应，其总反应式为：

C6H12O6+4N03→6C02+6H20+2N2+1758KJ

循环水系统中出现氨泄露后，氨发生了以下的转化：大降低，因而也就促进了水中异养菌及其他各类微生物的大量繁殖，使水中微生物数量及粘泥量大量增加[3]。当氨污染很严重而加氯能力又极其不足时，NO2-会居高不下，余氯上不去，甚至等于零，微生物会达到无法控制的程度。

4. 氨污染危害的控制方法

许多厂已从实践中总结了不少成熟的经验，可以基本控制这种危害[4]。现介绍如下：

（1）加大加氯机能力，快速通氯

通氯杀生时，氯既要杀灭微生物，又要养花NO2-。氯氧化NO2-的速度实际上大于氯杀灭微生物的速度。因为如果后者大于前者，则不会产生水质恶化的危害了。为此，要达到彻底杀灭微生物的目的，必须首先压倒NO2-，基本消灭NO2-。只有快速通氯才能达到目的。由于水中的微生物在不断繁殖，更由于水中还在不断漏氨，又在不断产生NO2-，所以低速通氯则会发生相持现象，不能压倒NO2-，水中很难产生余氯，无法彻底杀生。水中的余氯与NO2-基本上是不并存的。即NO2-达到一定数量时，测定的余氯常为零。当NO2-≤0.35mg/L时，余氯与NO2-并存，但余氯不高。事实上氨污染时，水中的NO2-也不可能消灭。即使暂时消灭，一旦停氯，亚硝酸菌又会繁殖，NO2-又会上升。我们所希望的只是在通氯期间NO2-的短暂基本消失，利用此短暂的机会使各种细菌更多地被杀灭，使余氯赶快提上去。

（2）使用非氧化性杀生剂

非氧化性杀生剂的作用与氧化性杀生剂不同。非氧化性杀生剂不与NO2-作用，可以绕开NO2-直接杀灭各种微生物，包括亚硝酸菌等硝化菌群。由于亚硝酸菌大部分被消灭，NO2-含量也自然地下降。如果接下来继续使用氧化性杀生剂，则其效率会大大提高。因为NO2-不消耗非氧化性杀生剂，故其消耗量不高，杀生效率高。因此，很适合于对付因氨污染造成的水质恶化。在水质恶化出现苗头时，用一次，待水质出现好转，NO2-下降后仍用氯杀生。常用的非氧化性杀生剂有SQ8、S15、1227、洁尔灭、新洁尔灭、双氯酚、SM-103等。

在使用非氧化剂杀生剂之后，NO2-一般可降至0.1mg/L以下，甚至改用加氯后数日内仍然保持<0.1mg/L。非氧化性杀生剂一般都有很好的剥离性能，能够剥离系统中附着的大量粘泥，有利于粘泥排出系统外。

（3）增加补水，加强排污置换

在循环水系统已经出现严重的氨污染，并且导致水质恶化，应通过大排大补对水系统进行大量置换，将浊度和粘泥量降到接近于正常值，也或者加大旁滤量，注意观察系统中浊度的变化，及时消除因细菌过量繁殖造成的浊度上升和粘泥量增大。

（4）加强监测，控制泄漏

要控制循环水系统中的微生物，除需要监测微生物的数量及粘泥量之外，还应增加必要的化学分析项目以加强监测。如分析水中的氨、亚硝酸根及化学耗氧量COD，这些项目比分析细菌速度快，更能反映氨污染危害的趋势。所以氮肥厂应将其列入分析项目，一般每周至少分析一次。如发现氨泄漏，则NH4+和NO2-需每日分析一次，在NH4+>10mg/L，或NO2->1.0mg/L时，就需每日分析一次。

5.结论

通过对漏氨情况下的循环水控制，得出以下结论：

1）由于氨漏入循环水中消耗了大量氯，使氯的杀菌能力大大降低，但是同时加大系统的通氯量，可消耗一部分NH3，能减轻系统微生物的繁殖。