煉油廠循環(huán)冷卻水紫外線殺菌器
紫外線殺菌器技術(shù)背景及使用概述：,主要是通過紫外線破壞微生物遺傳物質(zhì)dna,干擾其復(fù)制和轉(zhuǎn)錄,使其失去繁殖能力進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行滅活。自1910年cernovedeow和henvi*次將紫外線消毒技術(shù)用于飲用水消毒以來,紫外線技術(shù)在水處理領(lǐng)域得到了快速發(fā)展。目前在歐美許多的水處理廠中,紫外線消毒技術(shù)被廣泛采用,西方已有約25%的污水處理廠采用紫外線殺菌技術(shù),美國也將紫外線消毒工藝作為自來水的適宜消毒方式寫入供水法規(guī)中[1]。紫外線技術(shù)在我國起步較晚,從2005年開始,我國的新建自來水廠和污水處理廠也逐步采用紫外線殺菌技術(shù),目前該技術(shù)在以上2個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用已進(jìn)入成熟時(shí)期,但在工業(yè)循環(huán)水中的應(yīng)用還處于研究階段[2],未見有應(yīng)用的實(shí)例。2011年5月,中國石油大學(xué)石大科技集團(tuán)公司采用紫外線殺菌技術(shù)對(duì)煉油廠循環(huán)水進(jìn)行殺菌處理,取得了較好的效果,這在國內(nèi)同行業(yè)中尚屬。煉油廠循環(huán)冷卻水紫外線殺菌器殺菌原理及系統(tǒng)組成：紫外線殺菌原理紫外線是位于x射線和可見光之間的電磁波,紫外線殺菌系統(tǒng)平面布置，空壓機(jī)控制柜中間水池上方，池壁600*600，紫外線消毒水渠紫外線消毒模塊1 200*400，紫外線燈管按其波長可分為uva(315～400 nm)、uvb(280～315 nm)、uvc(200～280 nm)、真空紫外(100～200 nm)4個(gè)不同的波段。其中uvc波段恰好處在微生物的吸收峰范圍內(nèi),因此,uvc波段的紫外線殺菌效果。試驗(yàn)證明,波長為253.7 nm左右的紫外光,其殺菌效率zui高,目前用于污水處理消毒的紫外線波長均為253.7 nm[3-4]。三、煉油廠循環(huán)冷卻水紫外線殺菌器具有以下特點(diǎn):
(1)對(duì)致病微生物有廣譜消毒效果,消毒效率高,對(duì)于細(xì)菌、病毒,一般在1~2 s即可達(dá)到99.0%~99.9%的殺菌率。
(2)對(duì)抗氯性的致病微生物隱孢子蟲包囊和賈第蟲卵囊有消毒作用。
(3)無二次污染,紫外線殺菌不加入任何化學(xué)藥劑,不會(huì)對(duì)水體和周圍環(huán)境產(chǎn)生二次污染。
(4)運(yùn)行安全、可靠,傳統(tǒng)的消毒技術(shù)例如采用氯化物或臭氧殺菌,其消毒劑本身就是劇毒、易燃的物質(zhì),而紫外線消毒系統(tǒng)不存在這樣的安全隱患。
(5)能降低嗅、味和分解微量有機(jī)污染物,全面提高水質(zhì)。
(6)占地面積小、對(duì)構(gòu)筑物要求簡單,總投資較少,消毒效果受水溫、ph值等因素的影響小、效果穩(wěn)定。
(7)紫外線用于工業(yè)循環(huán)水消毒的電耗很低,它的成本只是氯消毒的1/2。
四、系統(tǒng)構(gòu)成：
紫外線殺菌系統(tǒng)由鎮(zhèn)流器柜(含鎮(zhèn)流器箱、降溫組件)、消毒模塊組(含紫外燈組、自動(dòng)清洗機(jī)構(gòu)組)、水位傳感器、空氣動(dòng)力系統(tǒng)(空氣壓縮機(jī)及配件)組成?？刂浦行母鶕?jù)水位變化和時(shí)間等控制系統(tǒng)的開停,以及自動(dòng)清洗機(jī)構(gòu)的動(dòng)作,自動(dòng)清洗石英管。消毒模塊是消毒系統(tǒng)的主體,由消毒模塊支架、紫外燈管、石英套管、自動(dòng)清洗機(jī)構(gòu)組成。
五、紫外線殺菌工藝流程及技術(shù)指標(biāo)：
循環(huán)水系統(tǒng)殺菌流程冷卻塔集水池中的水通過吸水池入水管進(jìn)入到新增的紫外線消毒水渠,紫外線消毒水渠置于吸水池內(nèi),消毒模塊放置在紫外線消毒水渠的出口處,對(duì)循環(huán)水進(jìn)行快速、地滅菌,經(jīng)滅菌后的水進(jìn)入吸水池,再由泵送往換熱器,由此完成一個(gè)消毒周期。
(a). 技術(shù)指標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)水指標(biāo):ρ(ss)≤25 mg/l;透光率≥67%;進(jìn)水異養(yǎng)菌數(shù)≤5×105。
(b). 系統(tǒng)出水指標(biāo):滅菌效率:99%;出水異養(yǎng)菌數(shù)≤5×103(即循環(huán)水出水異養(yǎng)菌數(shù)zui少低于進(jìn)水異養(yǎng)菌數(shù)100倍)
六、紫外線殺菌技術(shù)的工程應(yīng)用：
1、紫外線殺菌系統(tǒng)設(shè)計(jì)：山東石大科技集團(tuán)有限公司具有150萬t/a的原油一次加工能力及20萬t兩段提升管催化裂化等煉油裝置。循環(huán)水主要用于常減壓和催化裂化2套裝置產(chǎn)品的冷卻。循環(huán)水量為1 500 m3/h,進(jìn)裝置水溫為26℃,出裝置水溫為36℃,循環(huán)水濃縮倍數(shù)為3.5左右。根據(jù)循環(huán)水系統(tǒng)情況,公司采用清華大學(xué)明渠紫外線消毒技術(shù)對(duì)循環(huán)水進(jìn)行殺菌處理。明渠深1.8 m,寬1.2 m。消毒系統(tǒng)由3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)消毒模塊并聯(lián)組成，紫外線殺菌消毒模塊可以單獨(dú)運(yùn)行,根據(jù)循環(huán)水量和細(xì)菌數(shù),可以選擇關(guān)停部分紫外燈,以減少運(yùn)行費(fèi)用。本系統(tǒng)以紫外滅菌燈為主體,采用進(jìn)口的大功率高輸出長壽命低壓高強(qiáng)汞齊燈,燈管總數(shù)為72支,總功率為23 kw。根據(jù)微生物控制指標(biāo),燈管中心間距設(shè)計(jì)為80 mm,紫外線有效劑量約為20 mj/cm2,殺菌時(shí)間控制在1～4 s,滿足公司的36 000 m3/d循環(huán)水量處理規(guī)模。運(yùn)行中明渠水位控制在1.8 m,水位自動(dòng)控制裝置安放在消毒水渠末端的排水口處,水位計(jì)可監(jiān)測(cè)2個(gè)液位,當(dāng)液位低時(shí),系統(tǒng)不能開啟;當(dāng)液位高時(shí),系統(tǒng)具備開啟條件。循環(huán)水紫外線殺菌系統(tǒng)采用高集成度和模塊化設(shè)計(jì),可24 h全自動(dòng)運(yùn)行,通過plc對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。在實(shí)際運(yùn)行中,消毒模塊上的石英套管外表面雖然有自動(dòng)機(jī)械清洗機(jī)構(gòu)清洗,但長時(shí)間運(yùn)行仍有可能會(huì)累積一定的垢,為了保證消毒效果,需要定期將消毒模塊提起到維修支架上進(jìn)行人工清洗。本消毒系統(tǒng)所采用的紫外燈為長壽命燈,若使用不當(dāng)或電源不穩(wěn)定,紫外燈可能會(huì)提前損壞或失效,屆時(shí)*控制柜也會(huì)報(bào)警提示更換。
2、運(yùn)行效果：該系統(tǒng)自2011年6月正式投用以來,循環(huán)水處理系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行,出水水質(zhì)穩(wěn)定。公司的循環(huán)水微生物控制標(biāo)準(zhǔn):異養(yǎng)菌數(shù)≤5×103。微生物檢測(cè)頻率:每周檢測(cè)1次。2011年6~8月采用紫外線殺菌系統(tǒng),其循環(huán)水異氧菌數(shù)據(jù)與2010年同期采用藥劑殺菌的循環(huán)水異氧菌數(shù)據(jù)對(duì)比情況如圖3所示。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知,2010年采用藥劑殺菌處理的循環(huán)水異氧菌數(shù)平均約為80×103,2011年采用紫外線殺菌處理的循環(huán)水異氧菌數(shù)平均約為1×103,后者明顯優(yōu)于前者,排除個(gè)別特殊數(shù)據(jù),紫外線殺菌效果優(yōu)于藥劑殺菌效果近100倍,處理出水*達(dá)到循環(huán)水中異氧菌數(shù)的指標(biāo)要求。
3、運(yùn)行成本：該套系統(tǒng)的運(yùn)行成本主要取決于電費(fèi)及燈管的折舊費(fèi)。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況計(jì)算,該系統(tǒng)運(yùn)行成本為0.012 3元/m3,其中電耗為0.009 7元/m3,燈管設(shè)備折舊費(fèi)用為0.002 6元/m3,按1 500 m3/h計(jì)算,年運(yùn)行成本約14.6萬元。采用藥劑殺菌技術(shù)時(shí),在添加殺菌劑24 h后需要用大量的新鮮水置換,每次用水量為500 m3左右。根據(jù)統(tǒng)計(jì),采用紫外殺菌后每年可節(jié)約循環(huán)水補(bǔ)水量8萬t,節(jié)約費(fèi)用約27萬元,循環(huán)水系統(tǒng)停加殺菌劑,每年節(jié)約藥劑費(fèi)用4萬余元。紫外線殺菌系統(tǒng)投資費(fèi)用為30萬元,投資回收期為1 a左右。
七、紫外線殺菌技術(shù)在煉油廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的應(yīng)用結(jié)論：紫外線殺菌技術(shù)經(jīng)過20年的發(fā)展,在國外各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,但在我國工業(yè)水處理中的應(yīng)用不多。由于紫外線殺菌技術(shù)具有其它殺菌技術(shù)*的殺菌效果和技術(shù)特點(diǎn),預(yù)計(jì)該項(xiàng)技術(shù)必將發(fā)展成為工業(yè)水處理領(lǐng)域的主流殺菌技術(shù)。紫外線殺菌技術(shù)在我公司煉油廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的成功應(yīng)用,為傳統(tǒng)的工業(yè)循環(huán)水殺菌工藝提出了一條新的技術(shù)路徑,顯示出良好的推廣應(yīng)用前景,為同行業(yè)提供借鑒。