К вопросу об ингибировании процесса нитрификации в системах оборотного водоснабжения

К вопросу об ингибировании процесса
нитрификации в системах
оборотного водоснабжения
Шукайло Б.Н., Кудюков К.Ю.,
Краснокутская Т.А.
ООО НИПИ «Водоочистные
технологии»
г. Северодонецк
Введение

На
предприятиях
азотной,
нефтехимической
и
коксохимической промышленности происходит закисление
оборотной воды вследствие биохимической нитрификации
- процесса превращения аммиака в азотистую и азотную
кислоты.

Как правило, аммиак поступает в оборотную воду с
технологическими конденсатами различных производств,
газовыми выбросами и биохимочищенной водой, идущей
на подпитку оборотных циклов, в виде собственно
аммиака, нитрата, сульфата, бисульфида аммония и
карбамида.
Роль нитрифицирующих бактерий


Под действием бактерий родов Nitrosomonas,
Nitrosoglea, Nitrosoсoccus на первой стадии процесса
нитрификации происходит образование нитритов.
На второй стадии в результате деятельности бактерий
Nitrobacter, Nitroсoccus, Nitroсystics и др. из нитритов
образуются нитраты.
Итоговые реакции в упрощенном виде
имеют вид:
NH3 + 2O2 → HNO3 + H2O
NH4NO3 + 2O2 →2HNO3 + H2O
(NH2)2CO + 4O2 →2HNO3+СО2↑+ H2O
NH4НS + 4O2 →HNO3 + Н2SO4+ H2O
(NH4)2SO4+ 4O2 → 2HNO3 + Н2SO4+ 2H2
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
Прогнозирование свойств воды



индекс Ланжелье (Jн) Jн < 0,
индекс Ризнера (Ri) Ri> 7,5 - вода коррозионно
активна,
O<Jн<0,5, 7<Ri<7,5 - вода практически
стабильна и величина коррозии не превышает
нормативных показателей - 0,1 г/м2·ч;
Jн>0,5, Ri<7 - вода обладает повышенной
накипеобразующей способностью.
Таблица 1.Физико-химические
показатели вод
Показатели
Оборотный цикл №1
Оборотный цикл №2
1-я
система
2-я
система
подпитка
1-я
система
подпитка
рН, Ед.
6,55
6,07
6,66
7,28
6,28
Солесодержание, мг/ дм3
2340,00
4060,00
1810,00
2680,00
1820,00
Щелочность, мг-экв/дм3
0/0,25
0/0,20
0/0,25
0/0,70
0/0,40
Жесткость общая,
мг-экв/дм3
13,40
27,00
9,60
25,10
9,90
Жесткость кальциевая,
мг-экв/дм3
8,90
17,70
6,00
11,50
6,30
Общее железо, мг/дм3
2,52
3,75
0,87
1,44
1,00
NH4, мг/дм3
26,06
28,73
9,36
12,03
10,86
NO2, мг/дм3
0,95
1,05
1,55
1,08
1,94
NO3, мг/дм3
78,49
86,53
58,10
80,35
61,81
Коэффициент упаривания
1,3
2,6
-
1,6
-
Транспорт кальция, %
110,5
114,8
-
113,8
-
Индекс Ланжелье, (Jн)
-1,55
-1,93
-1,54
-0,27
-1,67
Индекс Ризнера, (Ri)
9,65
9,93
9,74
7,82
9,62
Растворение ранее образовавшихся
отложений:
СаСО3 + HNO3→ Са2++ НСО3- + NO3-

Для управления процессом нитрификации
Научно-исследовательским
и
проектным
институтом
«Водоочистные
технологии»
разработан ингибитор «СВОД®-ИН».
Промышленное внедрение ингибитора
«СВОД®-ИН»


ЗАО «ЛИНИК» г. Лисичанск(Украина);
ОАО «АКРОН» г. Великий Новгород
(РФ).
Анализ работы ингибитора «СВОД®-ИН»
на ОАО «АКРОН»




Лабораторные исследования проводились на оборотной воде ВОЦ-8,
поскольку в воде данного оборотного цикла отмечено периодическое
снижение величины рН из-за происходящих процессов нитрификации.
Согласно данным ОАО «АКРОН» содержание нитрифицирующих
бактерий в исходной воде - 1·103 шт/см3, МАФАМ - 1·104-5 шт/см3,
аммиак – 5,6 мг/дм3, нитриты – 4,6 мг/дм3, нитраты – 56,0 мг/дм3.
Через 1 сутки после ввода ингибитора «СВОД®-ИН» концентрация
ионов аммония в воде осталась на прежнем уровне, нитриты полностью
окислились до нитратов. Содержание нитрифицирующих бактерий
снизилось до 10 шт/см3.
В течение 18 суток от момента ввода ингибитора «СВОД®-ИН»
концентрация ионов аммония в оборотной воде не изменялась, нитриты
и нитрифицирующие бактерии отсутствовали. При этом величина
МАФАМ оставалась на уровне 1·104-5 шт/см3.
Анализ работы ингибитора «СВОД®-ИН»
на ОАО «АКРОН»



На основании полученных положительных результатов были
проведены опытно-промышленные испытания в течение
полугода в системах охлаждения ВОЦ-4 (цех карбамида).
«СВОД®-ИН» вводился в систему ВОЦ-4 «шоково» в
количестве 25 мг/дм3, сразу же после обнаружения аммиака в
оборотной воде.
Согласно результатам опытно – промышленных испытаний
введение «СВОД®-ИН» позволило стабилизировать величину
рН оборотной воды при попадании аммиака в охлаждающую
воду.
В период проведения испытаний скорость коррозии
углеродистой стали находилась пределах нормы - менее 0,1
мм/год.
При
своевременном
введении
«СВОД®-ИН»
микробиологическая зараженность оборотной воды не
возрастала. В течение всего периода испытаний величина
МАФАМ находилась в пределах нормы не более 1·104 шт/см3.
Анализ работы ингибитора «СВОД®-ИН»
на ЗАО «ЛИНИК»

процесс применения ингибитора в воде
оборотного
цикла
установки
каталитического крекинга отслеживался
по показателям: нитриты, нитраты,
аммиак, рН. Динамика изменения этих
показателей представлена на рис.1.
Рис.1. Типичный график падения концентрации аммиака
– 1, нитритов – 2, нитратов – 3 в оборотной воде ЗАО
«ЛИНИК» до и после применения «СВОД®-ИН».
Рис. 2. Изменение величины рН оборотной воды до и во
время обработки ингибитором «СВОД®-ИН» (стрелкой
указаны даты обработки).
Выводы



Таким образом, естественное или искусственное внесение
производных аммиака позволяет в широком диапазоне варьировать
индекс Ланжелье, индекс Ризнера и, соответственно, коррозионные
и накипные свойства оборотных вод промышленных предприятий.
Регулирование процессов нитрификации в оборотных системах
позволит осуществлять работу ВОЦ в практически безнакипном
режиме, утилизировать технологические конденсаты, содержащие
производные аммиака в качестве подпиточной воды, резко снизить
затраты на очистку оборудования. Применение солей аммония при
развитой нитрификации позволит проводить полную очистку
систем ВОЦ от накипи.
Предлагаемый метод регулирования процессов накипеобразования
- отмывки прошел промышленную апробацию и может быть
распространен на водооборотные циклы, имеющие схожие
проблемы.