凈化廠循環(huán)水系統(tǒng)再生水回用的腐蝕控制

王月 李富元 雷宇 何泓勇 黃剛?cè)A 陳維銘 毛汀 田源

1.中國(guó)石油西南油氣田公司天然氣研究院 2.中國(guó)石油西南油氣田公司川中油氣礦

凈化廠循環(huán)水系統(tǒng)再生水回用的腐蝕控制

王月1李富元2雷宇2何泓勇2黃剛?cè)A1陳維銘2毛汀1田源1

1.中國(guó)石油西南油氣田公司天然氣研究院 2.中國(guó)石油西南油氣田公司川中油氣礦

某凈化廠循環(huán)水系統(tǒng)引入再生水后，腐蝕嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了設(shè)備的正常使用，給凈化廠的正常生產(chǎn)造成了一定的影響。針對(duì)此情況，對(duì)其循環(huán)水體系現(xiàn)況進(jìn)行了詳細(xì)的分析研究，發(fā)現(xiàn)其主要問(wèn)題在于對(duì)再生回用水的不正確使用。對(duì)此開(kāi)展了阻垢、緩蝕、殺菌等實(shí)驗(yàn)研究工作，開(kāi)發(fā)出適合于該廠的循環(huán)水系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行方案，為現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用提供了技術(shù)支持。

循環(huán)冷卻水 再生水 阻垢 緩蝕 殺菌

我國(guó)是一個(gè)嚴(yán)重缺水的國(guó)家，被國(guó)際組織列為13個(gè)貧水國(guó)家之一［1］。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口數(shù)量的增加，我國(guó)對(duì)水資源的需求與供給的矛盾將會(huì)進(jìn)一步加劇，可以說(shuō)水資源已經(jīng)成為21世紀(jì)制約我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素［2］。因此，在我國(guó)淡水資源嚴(yán)重短缺、又嚴(yán)重污染的今天，如何采取措施節(jié)約用水、控制水資源污染以及加大水資源的重復(fù)利用勢(shì)在必行。

污水再生后回用于工業(yè)循環(huán)冷卻水是解決我國(guó)水資源短缺的有效途徑之一［3］。但是，在再生水回用過(guò)程中，由于對(duì)再生水的不正確認(rèn)識(shí)，出現(xiàn)了一些問(wèn)題。

某凈化廠對(duì)污水進(jìn)行了再生回用，再生水回用于循環(huán)水系統(tǒng)、綠化、沖洗等。該廠循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)充水來(lái)源有3個(gè)部分：酸水汽提塔底汽提水、經(jīng)RO反滲透裝置處理后生成的再生水和新鮮水。反滲透水來(lái)源：鍋爐房排污廢水＋循環(huán)水系統(tǒng)排污廢水。反滲透水處理工藝見(jiàn)圖1。

該凈化廠在2012年和2013年運(yùn)行期間，循環(huán)水冷換設(shè)備爆發(fā)性地出現(xiàn)大批損壞，循環(huán)水冷卻設(shè)備腐蝕竄漏故障18次，由于冷換設(shè)備多次出現(xiàn)竄漏現(xiàn)象，裝置被迫多次臨時(shí)停運(yùn)搶修設(shè)備，對(duì)裝置連續(xù)運(yùn)行帶來(lái)很大威脅；設(shè)備多次維修導(dǎo)致?lián)Q熱效果降低，最終報(bào)廢更換。因設(shè)備更換而被迫切換裝置，對(duì)生產(chǎn)造成較大影響，因溶液泄漏至循環(huán)水造成大量溶液損失，多次大量更換循環(huán)水，造成污水處理的巨大壓力和新鮮水的大量損失，帶來(lái)較大經(jīng)濟(jì)損失。

對(duì)此情況進(jìn)行了分析并提出了解決方案，且獲得了良好的效果。

1 腐蝕原因分析

1.1 循環(huán)水系統(tǒng)水質(zhì)分析

該循環(huán)水系統(tǒng)相關(guān)水質(zhì)的分析結(jié)果見(jiàn)表1。

水質(zhì)分析結(jié)果表明：①經(jīng)水質(zhì)模擬計(jì)算，相關(guān)水體均為嚴(yán)重腐蝕性的水質(zhì)；②鐵細(xì)菌嚴(yán)重超標(biāo)。

表1 2013年1月循環(huán)水系統(tǒng)水質(zhì)情況Table 1 Water index analysis of circulating－water system

1.2 補(bǔ)充水補(bǔ)加情況

對(duì)該凈化廠2009～2013年的運(yùn)行情況進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，2012～2013年期間反滲透再生水使用比例增大。

循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)充水補(bǔ)加情況見(jiàn)表2。

表2 補(bǔ)充水補(bǔ)加情況Table 2 Supplement of the make－up water

1.3 腐蝕模擬試驗(yàn)

1.3.1 模擬評(píng)價(jià)方案依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范

GB／T 18175－2000《水處理劑緩蝕性能的測(cè)定旋轉(zhuǎn)掛片法》，GB 50050－2007《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》。

1.3.2 模擬不同補(bǔ)充水補(bǔ)給比例下的循環(huán)水水質(zhì)，進(jìn)行腐蝕評(píng)價(jià)

分別模擬不同補(bǔ)充水補(bǔ)給比例下的循環(huán)水水質(zhì)，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掛片緩蝕試驗(yàn)。通過(guò)試片失重來(lái)計(jì)算腐蝕速率，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，隨著反滲透再生水加注比例的增加，增大了系統(tǒng)的腐蝕傾向。

表3 不同補(bǔ)充水補(bǔ)給比例模擬循環(huán)水的腐蝕掛片試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Corrosion rates of different make－up proportions

1.4 腐蝕原因

由上述分析可知，其循環(huán)水系統(tǒng)腐蝕的主要原因?yàn)椋孩僭偕幼⒈壤脑龃?，?dǎo)致水體腐蝕傾向增大；②鐵細(xì)菌失控，形成大量黏泥沉積物，加速了系統(tǒng)腐蝕。

2 解決方案

2.1 調(diào)整水體控制方案

根據(jù)該凈化廠循環(huán)水系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況，調(diào)整凈化廠循環(huán)水系統(tǒng)“鈣＋總堿”控制范圍，將其控制在900mg／L左右進(jìn)行室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)。

2.1.1 靜態(tài)緩垢試驗(yàn)

配制“鈣＋總堿”為900mg／L的模擬循環(huán)水用以進(jìn)行靜態(tài)緩垢試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。從表4可看出，緩蝕阻垢劑CT4－36質(zhì)量濃度為60mg／L時(shí)，即可達(dá)到100%的緩垢率。

表4 靜態(tài)緩垢試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Test results of static scale－inhibition

2.1.2 旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕試驗(yàn)

配制“鈣＋總堿”為900mg／L的模擬水，按GB／T 18175－2000的方法進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掛片緩蝕試驗(yàn)，通過(guò)試片失重來(lái)判斷緩蝕效果，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 緩蝕試驗(yàn)結(jié)果Table 5 Test results of corrosion inhibition

由表5可知，對(duì)于“鈣＋總堿”為900mg／L的模擬水，各質(zhì)量濃度下的CT4－36對(duì)碳鋼的緩蝕效果均較好，腐蝕速率均能控制在0.075mm／a的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)之下。

2.1.3 水體控制方案

（1）控制再生水的回用比例，將循環(huán)水的“鈣＋總堿”控制在900mg／L左右。

（2）控制緩蝕阻垢劑CT4－36的質(zhì)量濃度在60 mg／L左右。

2.2 調(diào)整殺菌方案

由于鐵細(xì)菌失控，因此對(duì)殺菌劑進(jìn)行優(yōu)選，考察了12種不同類型的殺菌劑，并進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)。

2.2.1 室內(nèi)模擬評(píng)價(jià)結(jié)果

模擬現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)，12種殺菌劑的室內(nèi)模擬評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表6。由表6可知，氧化型殺菌劑2＃、氧化型殺菌劑3＃和非氧化型殺菌劑8＃對(duì)鐵細(xì)菌均有較好的殺菌效果。

表6 殺菌劑對(duì)鐵細(xì)菌的殺菌效果Table 6 Sterilizing results of IOB

2.2.2 現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià)結(jié)果

在凈化廠現(xiàn)場(chǎng)回用過(guò)濾水池，模擬循環(huán)水循環(huán)狀態(tài)，進(jìn)行殺菌模擬試驗(yàn)，模擬出殺菌劑使用質(zhì)量濃度：推薦2＃60mg／L，推薦3＃20mg／L，推薦8＃75mg／L。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7～表9。

表7 2＃殺菌劑在不同濃度下的殺菌效果Table 7 Sterilizing results of 2＃different concentration

表8 3＃殺菌劑在不同濃度下的殺菌效果Table 8 Sterilizing results of 3＃different concentration

表9 8＃殺菌劑在不同濃度下的殺菌效果Table 9 Sterilizing results of 8＃different concentration

2.2.3 殺菌方案

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)整殺菌方案：2＃、3＃、8＃藥劑交替使用。2＃推薦使用質(zhì)量濃度60mg／L，3＃推薦使用質(zhì)量濃度20mg／L，8＃推薦使用質(zhì)量濃度75mg／L。

3 效果

針對(duì)調(diào)整后的循環(huán)水水體，在凈化廠進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)掛片監(jiān)測(cè)。該方案自2014年運(yùn)行1年多，平均腐蝕速率為0.005 7mm／a，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于0.075mm／a的要求；黏附速率為8mg／（cm2·月），達(dá)到≤15mg／（cm2·月）的要求。期間設(shè)備運(yùn)行平衡，未再出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕現(xiàn)象，而且由于再生水的正確應(yīng)用，循環(huán)水系統(tǒng)正常運(yùn)行階段趨近于零排污，對(duì)水資源進(jìn)行了有效的利用。

4 結(jié)論

凈化廠再生水在循環(huán)水系統(tǒng)中的回用是切實(shí)可行的，但在使用過(guò)程中要注意回用比例，不能盲目地增大，否則會(huì)有造成腐蝕失控的風(fēng)險(xiǎn)，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行控制才能達(dá)到良好的回用效果。

5 建議

該凈化廠不管是新鮮水、循環(huán)水還是再生水，鐵細(xì)菌數(shù)量均較高。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)了解后分析認(rèn)為，是在原投產(chǎn)時(shí)，管道等未做好預(yù)處理造成貯水池沉積大量腐蝕產(chǎn)物淤泥，對(duì)水體形成污染而造成的。建議大修時(shí)對(duì)貯水池進(jìn)行清空，徹底清理，并且在原水處理時(shí)加強(qiáng)對(duì)鐵細(xì)菌的殺菌處理，減小循環(huán)水系統(tǒng)細(xì)菌處理的負(fù)荷。

［1］馬強(qiáng).工業(yè)循環(huán)冷卻水節(jié)水技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)［J］.工業(yè)用水與廢水，2010，41（2）：15－18.

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

［3］李艷萍.城市中水用于電站循環(huán)冷卻水的關(guān)鍵技術(shù)研究和應(yīng)用［D］.山東：山東大學(xué)，2013.

Corrosion control of reclaimed water used in recycle cooling water system of purification plant

Wang Yue1，Li Fuyuan2，Lei Yu2，He Hongyong2，Huang Ganghua1，Chen Weiming2，Mao Ting1，Tian Yuan1
（1.Research Institute of Natural Gas Technology，PetroChina Southwest Oil &Gasfield Company，Chengdu610213，China；2.Central Sichuan Oil and Gas District，PetroChina Southwest Oil &Gasfield Company，Suining629000，China）

The reclaimed water used in recycle cooling water system of purification plant has caused severe corrosion，seriously affected the normal use of equipment and the production of purification plant.This article has carried on analysis and research of the circulating water system in detail，and found that the main problem is the incorrect use of the reclaimed water.Researches such as scale inhibition，corrosion inhibition，and sterilization are carried out to propose a solution which could assure the steady operation of the recycle cooling water system.

recycle cooling water，reclaimed water，scale inhibition，corrosion inhibition，sterilization

TE986

A

10.3969／j.issn.1007－3426.2015.05.025

王月（1976－），女，工程師。2002年畢業(yè)于四川大學(xué)精細(xì)化工專業(yè)?，F(xiàn)任職于中國(guó)石油西南油氣田公司天然氣研究院腐蝕與防護(hù)所，主要從事水處理及腐蝕防護(hù)技術(shù)的研究工作。E－mail：yue＿w＠petrochina.com.cn

2015－05－04；編輯：鐘國(guó)利