中水回用循環(huán)冷卻水系統(tǒng)水質(zhì)穩(wěn)定處理研究及應(yīng)用

侯玉琳

（中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院，天津 300131）

隨著科技的發(fā)展，工業(yè)用水在人類用水中占據(jù)著非常大的比例，而其中冷卻水又占據(jù)工業(yè)用水的60%～70%以上[1]，為節(jié)約用水而提高濃縮倍數(shù)，使得冷卻水中阻垢緩釋劑的投加尤為重要。阻垢緩蝕劑的發(fā)展經(jīng)歷了鉻酸鹽，聚磷酸鹽，有機(jī)磷酸鹽等階段，逐步向高效，低毒，環(huán)保的方向發(fā)展[2,3]。工業(yè)上多通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)篩選阻垢緩蝕劑的配方，其中磷系配方仍然是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的阻垢緩蝕劑配方之一[4]。

中水回用作電廠循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水在我國(guó)已有廣泛應(yīng)用，這是污水資源化的具體表現(xiàn)，但為防止或減緩冷卻系統(tǒng)的結(jié)垢、腐蝕和微生物生長(zhǎng)，循環(huán)冷卻水在運(yùn)行過(guò)程中需要進(jìn)行處理[5]，投加相應(yīng)的阻垢緩蝕劑和殺菌劑。

七臺(tái)河某電廠采用七臺(tái)河市中水做為循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的補(bǔ)充水。運(yùn)行時(shí)濃縮倍數(shù)為4 倍。筆者針對(duì)其水質(zhì)進(jìn)行了阻垢緩蝕劑的篩選及應(yīng)用。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)用水

實(shí)驗(yàn)用水取自七臺(tái)河市某電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中補(bǔ)充水作為實(shí)驗(yàn)用水，該水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)為電導(dǎo)率877μs/cm；pH7.12；Ca2+36.36mg/L；Mg2+16.06mg/L；總硬度（以CaCO3計(jì)）157.63mg/L；Cl-71.87mg/L；Cl-總堿度（以CaCO3計(jì)）186.5mg/L；總磷0.057mg/L；TDS419mg/L。

當(dāng)濃縮倍數(shù)為4 倍，pH 為9.1 時(shí)，該電廠運(yùn)行時(shí)溫度和阻垢傾向見表1。

表1 濃縮4 倍時(shí)各溫度下的水質(zhì)類型

由表1 可看出該補(bǔ)充水水質(zhì)為中等硬度中等含鹽量高堿度水質(zhì)，根據(jù)雷茲納(Ryznar)穩(wěn)定指數(shù)判斷自然條件下該補(bǔ)充水屬于弱腐蝕型水，但當(dāng)濃縮倍數(shù)達(dá)到4 倍時(shí)，該水質(zhì)有嚴(yán)重的結(jié)垢傾向，且該傾向隨著溫度的升高而加劇。

1.2 阻垢實(shí)驗(yàn)

根據(jù)《水處理劑阻垢性能的測(cè)定碳酸鈣沉積法》（GB/T 16632-2008）測(cè)試藥劑阻垢性能。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

根據(jù)水質(zhì)情況，結(jié)合以往的工作經(jīng)驗(yàn)，選取由鋅鹽-膦酸鹽-分散劑組成的復(fù)合水處理劑QTH-1016 不同加藥濃度進(jìn)行篩選。這種復(fù)合型的水處理劑是近年來(lái)為敞開式循環(huán)冷卻水在高pH 值下運(yùn)行而開發(fā)的的鋅系復(fù)合水處理劑。這類緩釋劑不但具有良好的阻垢作用，同時(shí)還具有優(yōu)良的緩釋作用[7]。模擬現(xiàn)場(chǎng)濃縮4 倍的循環(huán)水配水，其中Ca2+質(zhì)量濃度為150mg/L，Cl-質(zhì)量濃度為300mg/L，由于現(xiàn)場(chǎng)極限堿度可達(dá)15mmol/L 因而分別控制堿度12mmol/L和15mmol/L，控制pH=9，水溫為（80±1）℃，分別添加濃度為80、100、150mg/L 的阻垢緩蝕劑進(jìn)行10h的阻垢實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 不同藥劑濃度的阻垢率

由表3 可以看出，三種藥劑投加濃度均能達(dá)到很好的阻垢效果，藥劑投加量為100mg/L 時(shí)的阻垢性能明顯優(yōu)于投加量為80mg/L 的阻垢性能，且與投加量為150mg/L 的阻垢性能相差不大。綜合考慮成本和阻垢效果，選取藥劑投加濃度為100mg/L 為最佳方案。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

根據(jù)篩選實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選取QTH-1016 做為阻垢緩蝕劑用于現(xiàn)場(chǎng)循環(huán)冷卻水中，藥劑控制投加濃度為100mg/L。循環(huán)水濃縮倍數(shù)維持在4.2～4.5 倍，供回水的溫差保持在6～7℃。QTH-1016 采取連續(xù)投加的方式加入循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，殺菌劑采取非氧化性殺菌劑異噻唑啉酮和氧化性殺菌劑二氧化氯交替沖擊投加的方式。異噻唑啉酮是一類廣譜高效殺生劑，在較寬的pH 值范圍內(nèi)都有優(yōu)良的殺生性能并能與氯，緩蝕劑，阻垢劑相容，可被降解[8]。運(yùn)行4個(gè)月以來(lái)碳鋼，不銹鋼的腐蝕率均能達(dá)到《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50050—2007）要求。腐蝕率為：

碳 鋼0.015～0.026mm/a 不 銹 鋼0.0012～0.0017mm/a。

4 結(jié)論

通過(guò)有針對(duì)性的篩選出的阻垢緩蝕劑QTH-1016 對(duì)該廠的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)起到了很好防護(hù)作用，此種阻垢緩蝕劑具備優(yōu)良的阻垢性能，確保了換熱器的換熱效果；并具備優(yōu)良的緩蝕性能，確保了碳鋼腐蝕率＜0.075 mm/a，不銹鋼的腐蝕率＜0.005 mm/a?？梢栽诟邼饪s倍率下運(yùn)行并且磷含量低，不僅提高了經(jīng)濟(jì)效益還達(dá)到節(jié)約水資源，減少排污量的目的。

［1］鄭逸云，周柏青，李芹.水處理緩蝕劑應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展[J].腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)，2004，（2）.

［2］周本省，工業(yè)水處理技術(shù)[M].北京；化工工業(yè)出版社，2002：60-72.

［3］衣龍欣，郭樹林.含磺酸鹽共聚物的全有機(jī)緩蝕阻垢劑的研制及應(yīng)用[J].工業(yè)水處理，1996.16（2），14-15.

［4］李培元.火力發(fā)電廠水處理及水質(zhì)控制[M].北京：中國(guó)電力出版社，1999：651-652.

［5］周本省.工業(yè)水處理技術(shù)[M].北京；化工工業(yè)出版社，2002：45-46.

［6］周本省.工業(yè)水處理技術(shù)[M].北京；化工工業(yè)出版社，2002：204-205.

［7］鄭書忠.工業(yè)水處理技術(shù)及化學(xué)品[M].北京；化工工業(yè)出版社，2010：636-637.