工業(yè)廢水回用循環(huán)冷卻水的化學(xué)處理研究

徐小虎（北京市龍源科創(chuàng)石油技術(shù)有限公司達州分公司四川達州636156）

我國是世界自然資源浪費最嚴重的國家之一，推進節(jié)能減排，可謂迫在眉睫。為響應(yīng)國家政策的號召，節(jié)約用水，保護環(huán)境，普光天然氣凈化廠將天然氣凈化裝置產(chǎn)生的酸水汽提凈化水、60臺余熱鍋爐排污水送至循環(huán)水系統(tǒng)回用。酸水汽提凈化水、鍋爐排污水的水質(zhì)存在以下特點。鍋爐排污水：1、鈣硬、堿度低；2、磷酸鹽含量高；酸水汽提凈化水：1、PH值低，2、鈣硬、堿度幾乎為零，3、鐵離子含量高（＞0.6mg/L），4、氨氮含量高（＞4mg/L），5、硫化物含量高（＞0.1mg/L）。

由于這兩種補充水的水質(zhì)特點，且其所占補水比例在60%以上，加上水冷器發(fā)生物料泄漏等情況，對Ⅱ循系統(tǒng)的水質(zhì)控制帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

1 工業(yè)廢水回用對循環(huán)水水質(zhì)的影響

1.1 酸性水汽提凈化水對循環(huán)水水質(zhì)的影響

因其堿度、鈣硬幾乎為零，PH值偏低，對系統(tǒng)的腐蝕壓力較大，尤其是硫化物的存在不僅給系統(tǒng)造成腐蝕，還會消耗氧化性殺菌劑，造成微生物滋生。

1.2 鍋爐排污水對循環(huán)水水質(zhì)的影響

鍋爐排污水，容易形成磷酸鹽垢。此外，磷酸鹽還可造成藻類繁殖。由于以上影響，因此，需開發(fā)應(yīng)用相適應(yīng)的水處理藥劑來進行循環(huán)冷卻水的化學(xué)處理。

2 實驗部分

2.1 腐蝕試驗

2.1.1 試驗方法

試驗溫度為50±1℃，轉(zhuǎn)速75r/min，試驗時間為72小時，試片材質(zhì)為20#碳鋼。實驗條件：以酸性水汽提凈化水：鍋爐回用水體積比=60%：40%混合水為基礎(chǔ)，分裝2個燒杯中。1#燒杯不加任何藥劑，作為空白，2#燒杯投加緩蝕阻垢劑ZH371LYS，投加濃度為：80mg/L。

2.1.2 試驗儀器和材料

儀器：RCC-Ⅱ型旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕試驗儀；

材料：20#碳鋼Ⅰ型試片4片。

2.1.3

空白樣腐蝕率為1.025mm/a，而投加了ZH371LYS的掛片腐蝕率僅為0.0075mm/a，遠遠低于國標標準≤0.075mmg/a。

2.1.4 試驗結(jié)論

緩蝕阻垢劑劑ZH371LYS具有優(yōu)良的緩蝕阻垢性能。

2.2 靜態(tài)阻垢試驗

2.2.1 試驗方法

試驗方法參照中石化《冷卻水分析和試驗方法》401、402，試驗溫度（80±1℃），Ca2+（以CaCO3計）500mg/L，HCO3-（以CaCO3計）500mg/L，PH=9.0，恒溫 10h。

2.2.2 試驗儀器

KZC-Ⅰ型快速阻垢性能測試儀。

2.2.3 試驗結(jié)果

阻 CaCO3垢率：95.17%；阻 Ca3(PO4)2垢率：90.26%。

2.2.3 試驗結(jié)論

ZH371LYS具有優(yōu)良的阻碳酸鈣垢和磷酸鈣垢性能。

2.3 動態(tài)模擬試驗

2.3.1 試驗方法

試驗方法參照中石化《冷卻水分析和試驗方法》，試驗水質(zhì)為酸水汽提凈化水和鍋爐排污回用水，配水比例為60%：40%。

2.3.2 試驗條件

運行濃縮倍數(shù):2.5～5；冷卻水進口溫度/℃:29±1；模擬換熱器進出口溫差/℃:10

冷卻水流速）:1.0±0.1m/s；試管有效傳熱長度:450mm；試管內(nèi)徑:10mm；

藥劑投加濃度:80/mg/L；運行時間:18天。

2.3.3 試驗儀器

MTDM-Ⅱ型動態(tài)模擬試驗裝置。

2.3.4 試驗結(jié)果

腐蝕率：0.018mm/a，黏附速率：1.17 mg·cm2·月，污垢熱阻：2.6×10-5m2·K/W，分別低于國家標準值≤0.075mm/a、≤15 mg·cm2·月和 3.44×10-5m2·K/W。

2.3.5 試驗結(jié)論

ZH371LYS具有優(yōu)良的緩蝕、阻垢性能。

2.4 殺菌試驗

2.4.1 試驗方法

先在實驗室細菌培養(yǎng)箱中培養(yǎng)異養(yǎng)菌起始菌數(shù)，然后投加一定濃度的殺菌劑，藥劑與水接觸24h后取樣再次測定剩余細菌數(shù)量。

2.4.2 試驗儀器及藥劑

儀器：細菌測定儀器；

藥劑：復(fù)合殺菌劑LYS-512（投加濃度50mg/L）。

2.4.3 試驗結(jié)果

異養(yǎng)菌殺菌率為99.98%，鐵細菌殺菌率為99.96%，硫酸鹽還原菌殺菌率為99.90%

2.4.4 試驗結(jié)論

通過以上試驗數(shù)據(jù)可以看出，復(fù)合殺菌劑LYS-512對異養(yǎng)菌、鐵細菌、硫酸鹽還原菌的殺菌率均在99%以上。

2 工業(yè)應(yīng)用

緩蝕阻垢劑ZH371LYS和殺菌劑LYS-512在Ⅱ循系統(tǒng)應(yīng)用期間，監(jiān)測換熱器20#碳鋼掛片和試管的腐蝕率從未超過0.075mm/a，2012 年平均值為 0.049 mm/a，最低值為 0.017mm/a，平均粘附速率為11.60mg/cm2·月，2013年2月掛片試管腐蝕率更低，碳鋼掛片腐蝕率為0.0043 mm/a，碳鋼試管腐蝕率為0.0038 mm/a。異養(yǎng)菌總數(shù)也一直控制在≤1.0×105個/mL。

3 結(jié)論

從試驗和工業(yè)應(yīng)用結(jié)果來看，緩蝕阻垢劑ZH371LYS具有優(yōu)良的緩蝕阻垢效果，復(fù)合殺菌劑LYS-512對細菌具有優(yōu)良的殺滅作用。二者組合的化學(xué)處理方案對于回用工業(yè)廢水的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)具有較好的適用性。

［1］齊冬子.敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的化學(xué)處理［M］.第二版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

［2］周本省.工業(yè)水處理技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1997.

［3］嚴瑞瑄.水處理劑應(yīng)用手冊［M］.第二版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

［4］冷卻水分析和試驗方法［S］.中國石油化工總公司生產(chǎn)部、發(fā)展部.