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[摘 要]以合成氨装置氨冷器泄漏为例，解析循环水系统发生氨污染后水质指标的变化表现以及危害进行分析总结。
[关键词]循环水 氨污染 危害
中图分类号：TQ113.25 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）19-0262-01
1 概述
中国石油大庆石化公司化肥厂循环水装置，现有三座凉水塔，11台风机，担负着合成氨装置、尿素装置的循环冷却水供水任务，供水能力共26000m3/h。
2015年12月，合成氨装置氨冷器发生内漏，对我厂循环水系统产生了一定影响，这里就本次循环水系统氨污染事故对水质的影响表现以及危害作一次分析总结。
2 循环水系统氨污染对水质指标的影响（表1）
2.1 NH4+和NO2-升高
当循环水系统发生氨污染后，最直接表现即为NH4+和NO2-升高。其反应过程为：
NH3+H2ONH4++OH-
随后NH4+在亚硝酸菌的作用下转化为NO2-，通氯杀菌时，氯的氧化作用也促进了NH4+转化，NO2-又继续被硝酸菌转化为NO3-。但硝酸菌很难将NO2-全部转化为NO3-。同时反硝化菌又会将一部分NO3-转化回NO2-，因此氨污染后循环水系统的NO2-含量会非常显著的升高。
2.2 pH值与总碱度先升高后降低
循环水系统发生氨污染后，氨溶于水后会使pH值与总碱度在短时间内升高。但持续含氨将导致硝化菌群不断繁殖，NH4+大量转化为NO2-及NO3-等酸性物质，同时循环水系统加氯杀菌，氯与具有强还原性的NO2-发生化学反应，其反应式如下，又不断有更多的酸性物质生成，消耗循环水中的CO32-和、HCO3-及OH-，最終使pH值与总碱度急剧下降。
Cl2+H2O→HOCl+HCl①
HOCl+NO2-→NO3-+HCl
2.3 总铁与浊度上升
由于循环水系统发生氨污染后导致水质PH值急剧下降，导致腐蚀倾向明显增加，微生物的大量繁殖，也加剧了这一过程，使系统中的总铁指标大幅度上升。同时腐蚀产生大量铁离子在水中氧化生成黄色或褐色Fe（OH）3沉淀物，使循环水颜色加深，加上大量繁殖的微生物，最终导致循环水系统浊度升高。
2.4 异氧菌等微生物和粘泥含量升高
循环水中大量溶解的氨为水体中氨化菌、硝化菌和反硝化菌的繁殖提供充足的养分，同时带动好气异氧菌、硫酸盐还原菌、铁细菌等微生物含量猛增。同时，微生物代谢产生大量粘泥，以及伴随大量杀菌剂的投加，被杀死的细菌聚集，形成大量生物性粘泥，最终导致循环水系统的粘泥含量大幅度的增加。
3 循环水系统氨污染的危害
3.1 消耗大量氧化性和非氧化性杀菌剂
循环水系统发生氨污染时，NH3与水中的Cl2发生化学反应，反应式如下：
Cl2+H2OHOCl+HCl①
NH3+HOClNH2Cl+H2O
NH2Cl+HOClNHCl2+H2O
NHCl2+HOClNCl3+H2O
反应消耗大量的Cl2，只有在上述反应达到平衡时，循环水中才有有效游离氯出现，NH2Cl、NHCl2以及NCl3虽然也具有杀菌作用，但其杀菌能力远不如Cl2本身，因此，大量的氨污染会严重影响氧化性杀菌剂，例如：Cl2的杀菌效果。同时微生物的大量繁殖与氧化性杀菌剂的失效将导致非氧化性杀菌剂的投加量和投加频次的大量增加，最终导致氧化性和非氧化性杀菌剂均发生大量消耗。
3.2 加大了不锈钢设备，甚至混凝土设施的腐蚀的可能性
循环水系统发生氨污染后导致PH值急剧下降，腐蚀倾向明显增加，同时微生物的大量繁殖也加剧了这一过程。同时大量氯气投加，循环水中氯离子发生大量沉积、聚集，将会使不锈钢设备发生氯蚀。同时泄漏入系统的气体的剥离作用，使设备内部的污垢迅速剥落，随着系统的运行，破坏设备内表面形成的磷系膜，进一步加快了腐蚀速度。同时当PH值降得很低时，凉水塔水池等混凝土设施也会遭到严重腐蚀。
3.3 粘泥升高堵塞换热器，影响换热效率
此次合成氨装置氨冷器发生内漏后，由于泄漏入循环水中的气体的剥离作用，使沉积在设备和管线中的污泥被大量带出，再加上微生物繁殖及杀菌过程产生的大量粘泥，这些气体及粘泥，在循环水中形成大量灰黑色泡沫，这些附着着粘泥的泡沫随着循环水的运行进入换热器，并在换热器内部管道上附着、聚集，增加了换热器管道堵塞的可能性，同时大大降低了换热器的换热效率。
3.4 浪费水资源，增加环境污染的可能性
由于循环水系统发生氨污染后，需要通过大量投加杀菌剂、缓蚀阻垢剂等药剂进行水质调整，同时需要对循环水系统进行大排大补以降低系统的浊度，以优化水质。这些操作将会导致排污量的大幅度增加，同时排污水中含有大量的水处理药剂，如果处理不得当，将可能会造成环境污染事故的发生。
4 总结
对循环水系统管理的好坏，直接关系到主体装置乃至整个企业的运行和发展，因此循环水管理人员要有高度的责任感、使命感做好循环水的日常监测、检维护等一系列管理工作，以为企业的安全、平稳、高效、持续的发展保驾护航。
参考文献
[1] 严煦世，范瑾初主编 给水工程（第四版） 中国建筑工业出版社 第十八章.
收稿日期：2017-05-23。
作者简介：张媛，女，1984年出生，助理工程师，大学本科，2008年毕业于中国石油大学（北京）化学工程与工艺专业，现任中国石油大庆石化公司化肥厂水汽车间见习工程师。联系电话：0459-6745181；E-mail：zhangy23-ds@petrochina.com.cn。
