张凯 张殿冬 王博

摘要：本文介绍了催化剂厂氨氮污水处理装置的工艺概况，并结合PH计的使用现状，提出采用活化处理技术实现PH计再利用的设想。

关键词：氨氮污水处理  PH计维修  活化技术

1工艺背景

兰州石化公司催化剂厂氨氮装置担负着该厂各个生产车间排放的污水处理工作，主要污染物为氨氮、悬浮物等。根据《GB 8978-1996污水综合排放标准》规定，石油化工工业氨氮污染物排放一级标准为15mg/L，二级标准为50mg/L。而在进入兰州石化公司污水处理厂之前，经氨氮装置处理后的污水NH3-N含量不得高于100mg/L。

该装置包括污水储存罐、汽提塔、吸收塔及相关的附属设备。其流程采用加碱吹脱法，用于高浓度NH3-N废水的初级处理，见示意图1，氨氮污水加碱液调配PH值至一定范围，加热形成汽、液混合物进入气提塔，用空气气提出其中的氨气，气提后的污水自气提塔底部排出装置;空气和氨气的混合气体进入吸收塔底部，采用吸收塔顶部喷下的稀硫酸吸收其中的氨气。吸收液循环吸收氨气直至PH值大于1.5后自动补充新鲜稀硫酸，当吸收塔液位上升超过设定值后，液位控制阀打开，吸收塔底部吸收液经自控阀进入硫酸铵溶液储罐，并加氨水调配成一定浓度的硫酸铵溶液储存;未被吸收的氨气和空气自吸收塔顶部引出，进入气提塔底部循环使用。

2现状分析

2.1氨氮污水处理对PH控制参数的要求

STR-01内的汽液混合物被空气循环气提，该过程STR-01内的温度、酸碱度的控制会影响污水中氨分离的程度。一般来说，要使氨氮污水中氨氮化合物以最大程度气提出来，温度必须保持在70-90℃，PH值保持在10.5-12。

STR-01气提出的氨气在SCR-01与顶部喷淋下的稀硫酸反应，吸收液和混合汽必须保持一定的酸碱度差值，即保证吸收氨气的速率不能太慢。吸收液吸收氨气后PH值大于1.5时，及时转至容-2/1、2存储，塔内补充新鲜稀硫酸。

2.2PH计使用现状

目前新旧氨氮装置共有5个PH值在线调配的测量或控制回路，这些回路以梅特勒-托利多InPro4800/120/PT1000的PH复合电极为取样探头，PH2100e型显示仪为现场变送单元，西门子S7-300PLC为控制单元，这些PH计测量的精准度直接影响到污水处理品质。

而以我们的维护经验，PH计在装置开停期间，采样点容器内污水液位低于电极探头时，或长期使用后，其电极容易老化或受损，导致探头及检测元件反应迟钝，造成过大测量滞后，甚至测量错误，严重影响酸碱的配比控制，排放出不符合环保标准的污水。一直以来，污水管线PH值控制效果不好，故障率高，玻璃电极易损坏，使用寿命短，需要经常更换，以致维护耗材所需费用超标。

3改进设想

3.1检测原理

鉴于目前PH计损耗较大的实际情况，我们提出将更换下来的存在斜率变低、响应速度变慢等情况的PH计，实现再利用的设想。

复合PH计的测量原理是将工作电极和参比电极组合在一起，当溶液中氢离子活度，即溶液的PH值发生变化时，工作电极和参比电极之间产生的电势也随着发生变化。

常用的工作电极有玻璃电极、锑电极、氟电极，银电极等等，其中玻璃电极使用最广。PH玻璃电极头部是由特殊的敏感薄膜制成，它对氢离子有敏感作用，当它插入被测溶液内，其电位随被测液中氢离子的浓度和温度而改变。在溶液温度为25℃时，每变化1个PH，电极电位就改变59.16mV。

常用的参比电极为甘汞电极和银-氯化银电极，其电位不随被测液中氢离子浓度而改变。 PH值测量的实质就是测量两电极间的电位差。当一对电极在溶液中产生的电位差等于零时，被测溶液的PH值即为零电位PH值，它与玻璃电极内溶液有关。

以玻璃电极和甘汞电极为例，它们之间产生的电势变化关系符合下列公式：

△E=-0.1983T △PH

△E —— 表示电势的变化，以毫伏为单位（mV）

△pH —— 表示溶液pH值的变化

T —— 表示被测溶液的温度（℃）

3.2分析原因并提出设想

一般影响PH复合电极使用周期的原因是多种多样的，主要有：

1、被测溶液中如含有易污染玻璃电极球泡的物质而使电极钝化，响应时间加长。

2、PH球泡是一种特殊的玻璃膜，在玻璃膜表面有一很薄的水合凝胶层，它只有充分湿润的条件下才能与溶液中的H+离子良好的响应。当玻璃电极内溶液pH值与外溶液pH值相等时，玻璃膜两边电位差应为零，但實际上存在一不对称电位Ea，其大小与玻璃的组成、厚度及制作条件有关。当水合凝胶层存在时，Ea大大降低，此时电极处于活性状态。而当Ea较大时，电极老化，响应迟缓，斜率低。

3、参比电极带有盐桥溶液，为3.3mol/L的氯化钾电解质，参比电极通过盐桥溶液与被测溶液相连通，这样在被测溶液和参比盐桥溶液之间就形成液接界，如果介质压力或浓度较高，可能阻碍参比电极的电解液外渗，如果介质反渗入电极，则污染盐桥，甚至可能与电解液或内电极发生化学反应 （例如：AgCL+硫化物→Ag2S），而使电极中毒。另外银-氯化银电极的氯化银在液接界处沉淀也会造成液接界堵塞。

4结论

经过实验证明，PH计电极活化技术能够达到预期效果，实现氨氮污水处理装置废旧PH计再利用，经预测，PH计探头单价4137.01元，按平均每月每回路更换2只计算，PH计单项年耗材费用可节约共计352134.96元。

另据统计，如果氨氮污水处理装置PH参数控制精准，装置平稳运行，其处理污水能力为64t/h，副产品硫酸铵为3.9m3/h，能够满足三套分子筛车间含氨氮污水的处理需求，经氨氮装置处理后的污水氨氮含量可由6500mg/L左右降至40mg/L以下，其环保效益是大为可观的。

参考文献：

[1]乐嘉谦等《仪表工手册》化工工业出版社（第二版）2003.7

[2]张吉华等《催化剂厂含氨氮污水的处理与应用》