煉油廠循環(huán)冷卻水紫外線殺菌器

• 紫外線殺菌器技術背景及使用概述：
• ,主要是通過紫外線破壞微生物遺傳物質DNA,干擾其復制和轉錄,使其失去繁殖能力進而對其進行滅活。自1910年Cernovedeow和Henvi*次將紫外線消毒技術用于飲用水消毒以來,紫外線技術在水處理領域得到了快速發(fā)展。目前在歐美許多國家的水處理廠中,紫外線消毒技術被廣泛采用,西方國家已有約25%的污水處理廠采用紫外線殺菌技術,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,目前該技術在以上2個領域內的應用已進入成熟時期,但在工業(yè)循環(huán)水中的應用還處于研究階段[2],未見有應用的實例。2011年5月,中國石油大學石大科技集團公司采用紫外線殺菌技術對煉油廠循環(huán)水進行殺菌處理,取得了較好的效果,這在國內同行業(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個不同的波段。其中UVC波段恰好處在微生物的吸收峰范圍內,因此,UVC波段的紫外線殺菌效果。試驗證明,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:

(1)對致病微生物有廣譜消毒效果,消毒效率高,對于細菌、病毒,一般在1~2 s即可達到99.0%~99.9%的殺菌率。

(2)對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藥劑,不會對水體和周圍環(huán)境產生二次污染。

(4)運行安全、可靠,傳統(tǒng)的消毒技術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,而紫外線消毒系統(tǒng)不存在這樣的安全隱患。

(5)能降低嗅、味和分解微量有機污染物,全面提高水質。

(6)占地面積小、對構筑物要求簡單,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、自動清洗機構組)、水位傳感器、空氣動力系統(tǒng)(空氣壓縮機及配件)組成?？刂浦行母鶕蛔兓蜁r間等控制系統(tǒng)的開停,以及自動清洗機構的動作,自動清洗石英管。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、自動清洗機構組成。

五、紫外線殺菌工藝流程及技術指標：

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,消毒模塊放置在紫外線消毒水渠的出口處,對循環(huán)水進行快速、地滅菌,經滅菌后的水進入吸水池,再由泵送往換熱器,由此完成一個消毒周期。

(A). 技術指標系統(tǒng)進水指標:ρ(SS)≤25 mg/L;透光率≥67%;進水異養(yǎng)菌數(shù)≤5×105。

(B). 系統(tǒng)出水指標: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少低于進水異養(yǎng)菌數(shù)100倍)

六、紫外線殺菌技術的工程應用：

1、紫外線殺菌系統(tǒng)設計：山東石大科技集團有限公司具有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套裝置產品的冷卻。循環(huán)水量為1 500 m3/h,進裝置水溫為26℃,出裝置水溫為36℃,循環(huán)水濃縮倍數(shù)為3.5左右。根據循環(huán)水系統(tǒng)情況,公司采用清華大學明渠紫外線消毒技術對循環(huán)水進行殺菌處理。明渠深1.8 m,寬1.2 m。消毒系統(tǒng)由3個標準消毒模塊并聯(lián)組成，紫外線殺菌消毒模塊可以單獨運行,根據循環(huán)水量和細菌數(shù),可以選擇關停部分紫外燈,以減少運行費用。本系統(tǒng)以紫外滅菌燈為主體,采用進口的大功率高輸出長壽命低壓高強汞齊燈,燈管總數(shù)為72支,總功率為23 kW。根據微生物控制指標,燈管中心間距設計為80 mm,紫外線有效劑量約為20 mJ/cm2,殺菌時間控制在1～4 s,滿足公司的36 000 m3/d循環(huán)水量處理規(guī)模。運行中明渠水位控制在1.8 m,水位自動控制裝置安放在消毒水渠末端的排水口處,水位計可監(jiān)測2個液位,當液位低時,系統(tǒng)不能開啟;當液位高時,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計,可24 h全自動運行,通過PLC對其運行狀態(tài)實現(xiàn)監(jiān)控。在實際運行中,消毒模塊上的石英套管外表面雖然有自動機械清洗機構清洗,但長時間運行仍有可能會累積一定的垢,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,若使用不當或電源不穩(wěn)定,紫外燈可能會提前損壞或失效,屆時控制柜也會報警提示更換。

2、運行效果：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)運行,出水水質穩(wěn)定。公司的循環(huán)水微生物控制標準:異養(yǎng)菌數(shù)≤5×103。微生物檢測頻率:每周檢測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)據與2010年同期采用藥劑殺菌的循環(huán)水異氧菌數(shù)據對比情況如圖3所示。根據統(tǒng)計數(shù)據可知,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,排除個別特殊數(shù)據,紫外線殺菌效果優(yōu)于藥劑殺菌效果近100倍,處理出水*達到循環(huán)水中異氧菌數(shù)的指標要求。

3、運行成本：該套系統(tǒng)的運行成本主要取決于電費及燈管的折舊費。根據實際運行情況計算,該系統(tǒng)運行成本為0.012 3元/m3,其中電耗為0.009 7元/m3,燈管設備折舊費用為0.002 6元/m3,按1 500 m3/h計算,年運行成本約14.6萬元。采用藥劑殺菌技術時,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。根據統(tǒng)計,采用紫外殺菌后每年可節(jié)約循環(huán)水補水量8萬t,節(jié)約費用約27萬元,循環(huán)水系統(tǒng)停加殺菌劑,每年節(jié)約藥劑費用4萬余元。紫外線殺菌系統(tǒng)投資費用為30萬元,投資回收期為1 a左右。

七、紫外線殺菌技術在煉油廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的應用結論：紫外線殺菌技術經過20年的發(fā)展,在國外各個領域得到了廣泛應用,但在我國工業(yè)水處理中的應用不多。由于紫外線殺菌技術具有其它殺菌技術*的殺菌效果和技術特點,預計該項技術必將發(fā)展成為工業(yè)水處理領域的主流殺菌技術。紫外線殺菌技術在我公司煉油廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的成功應用,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路徑,顯示出良好的推廣應用前景,為同行業(yè)提供借鑒。