次氯酸钠杀菌在氮肥循环水中的应用

周备峰，张小娟，罗文山

(重庆建峰化工股份有限公司， 重庆涪陵 408017)

1 概述

重庆建峰化工股份有限公司公用工程装置现有两套循环水系统，其中,一化装置循环水体积流量为15 000 m3/h、二化装置循环水体积流量为28 000 m3/h。在日常循环水系统运行中，装置会滋生微生物，加速细菌腐蚀，同时沉积的生物黏泥会导致管道不畅。目前，主要采用投加液氯氧化性杀菌剂的方式杀菌，在漏氨等特殊情况下，同步结合非氧化性杀菌剂。液氯的杀菌机理为：

(1)

其中，HClO对循环水系统的细菌具有较强的杀灭作用[1]。

虽然液氯杀菌的效果较好，价格也较便宜，但在日常运行中存在以下问题：

(1) 投加氯气时，存在氯气逸散现象，会降低合成氨装置低变催化剂的活性,减少其使用寿命。

(2) 氯瓶的装卸以及氯气投加过程中，人力资源耗量大、劳动强度高，必须双人操作。吊装过程存在安全风险，已多次发生卸载时氯瓶掉落或投加过程出现泄漏的情况。

(3) 液氯是剧毒物质，国家管控相当严格。液氯的购买、运输、存储、使用皆受公安机关的严格管控。节假日期间，高速不准通行剧毒品，氯瓶无法实现常态化调拨，但增加库存量又违反安全管理规定，两者存在较大矛盾。

鉴于以上问题，试图找出循环水杀菌剂替代品，既能满足工艺杀菌的要求，又能符合安全经济的要求。

2 氯气替代物的调研分析

对同行业循环水杀菌剂使用情况进行调研分析，结果见表1。

表1 同行业循环水杀菌剂使用情况

虽然化工行业厂家普遍认同液氯杀菌剂的效果及经济性，但受安全管理要求限制，已逐步淘汰该方法[2]。从调研情况来看，目前次氯酸钠的使用较普遍。在进行实地调研时发现，虽循环水外观上存在差距，但整体受控。取重庆某化工水样进行分析，其浊度、COD、硬度等数据较好，具体数据见表2。

表2 重庆某化工循环水分析数据

相较于其他非液氯杀菌剂，次氯酸钠存在以下优势：

(1) 次氯酸钠属于弱酸强碱盐类，不属于剧毒危化品管理范畴，危险性小，可有效降低安全生产风险。

(2) 相对溴化剂等杀菌剂来说，次氯酸钠的成本更低。

(3) 投加次氯酸钠，可以有效降低人工强度、释放人力资源，规避卸装和切换氯瓶带来的吊装、泄漏风险。

(4) 可以从本厂附近工厂购买次氯酸钠，货源较近，运输成本低。

经过综合比较及论证分析后，计划以一化循环水装置为载体进行次氯酸钠投加试验。一方面，系统相对较小，试验成本较低；另一方面，一化循环水装置凉水塔北侧空地具备地势优势，可进行杀菌剂重力卸装。次氯酸钠投加采用水射器方式，试验装置设计简便，且操作简单、安全[3-4]。

3 次氯酸钠的投加

先在空地上进行储槽支墩的基建施工，然后将储槽固定安装在支墩上。储槽进口配管至次氯酸钠溶液卸车入口，在储槽出口配置两个水射器(水源来自循环回水)，水射器出口管置于循环集水池处。次氯酸钠投加配管简图见图1。

图1 次氯酸钠投加配管简图

4 试验及效果评估

4.1 第一阶段试验

根据理论计算及调研情况，第一阶段试验投加次氯酸钠(质量分数为13%，下同)450 kg/次、3次/d。试验进行20 d后，收集系统运行数据见表3。

表3 第一阶段试验相关数据

4.2 第二阶段试验

根据第一阶段试验情况，将次氯酸钠的投加量调整为300 kg/次、3次/d。取样时间统一调整为投加完毕后30 min后，并比对去年同期数据，结果见表4。

表4 第二阶段试验相关数据

4.3 第三阶段试验

根据前两个阶段的试验情况，第三阶段将次氯酸钠的投加量调整为300 kg/次、2次/d，数据见表5。

表5 第三阶段试验相关数据

从循环水常规分析数据看，与第一、二阶段相比，一化循环水的浓缩倍数基本相当，余氯趋于稳定，循环水中Cl-基本稳定。经过调整之后，次氯酸钠杀菌效果可以满足要求。

4.4 改造前后生化数据对比

投加期间增加了生化数据的分析频率，收集数据对比见表6。

表6 投加前后循环水生化数据对比

次氯酸钠作为杀菌剂后，生化分析数据中异养菌和亚硝化菌的数量略有增加，但都在可控范围内。生物黏泥及氨化菌等指标保持稳定，水质指标受控。

4.5 投加次氯酸钠与液氯的成本比较

氯气和次氯酸钠成本对比见表7。

表7 氯气和次氯酸钠成本对比

由表7可知:投加次氯酸钠进行杀菌的成本要略低于氯气的使用成本。但需要说明的是，在本试验进行期间，循环水系统整体热负荷偏低，多数情况下是合成氨装置单独运行。理论上，当环境温度较低或高负荷情况下，次氯酸钠杀菌剂的使用量会有所增加。

5 结语

重庆建峰化工股份有限公司针对一化循环水装置进行小范围的硬件改造，新增次氯酸钠投加试验装置。参照循环水中关键指标控制情况，经过3个阶段的试验调整，最终明确次氯酸钠杀菌剂的投加模式。使用次氯酸钠杀菌剂至今，整体杀菌效果满足本装置循环水系统对水质的要求，有效降低了各项安全环保风险，规避了氯气逸散对合成氨装置催化剂的影响。该方法值得在同类型装置中推广。