PVC聚合母液水回用于循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化

王乃琳 ，王 瀟 ，肖 知

（1.天津正達(dá)科技有限責(zé)任公司，天津 300000；2.中海油天津化工研究設(shè)計院有限公司，天津 300131）

某氯堿企業(yè)將PVC聚合母液水，處理后回用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。在實際運(yùn)行過程中，循環(huán)水系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)生物黏泥滋生，設(shè)備腐蝕泄漏等問題。針對該問題，通過水質(zhì)分析，對使用該母液水處理出水為補(bǔ)充水的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的處理方案進(jìn)行全面優(yōu)化調(diào)整，有效降低換熱設(shè)備泄漏隱患，確保母液水回用率。

1 PVC母液水來源及其水質(zhì)特征

PVC母液水主要由離心機(jī)分離出來的水和沖洗過濾器等設(shè)備的廢水構(gòu)成，其成分隨生產(chǎn)不同型號的PVC，所采用的助劑的品種和數(shù)量而不同，主要有：作為分散劑使用的聚乙烯醇（PVA），還含有反應(yīng)過程中殘留的氯乙烯單體、少量其他添加劑（雙酚A、對苯二酚、甲醇）以及這些物質(zhì)反應(yīng)或衰變后的產(chǎn)物[2]。

聚合母液水經(jīng)過兩級好氧生物處理結(jié)合臭氧氧化處理，最后經(jīng)超濾膜過濾處理后，進(jìn)入循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，達(dá)到去除懸浮物及降解有機(jī)物的目的，處理工藝流程見圖1。

PVC聚合母液水水質(zhì)分析表明，其相較于工業(yè)補(bǔ)水具有高濃度COD(20～90mg/L)，低硬度(20～50mg/L)的顯著特征。

2 產(chǎn)生問題及原因分析

2.1 生物黏泥大幅度滋生

圖1 PVC聚合母液水處理工藝流程圖Fig.1 Process flow diagram of PVC polymer mother liquor water treatment

該P(yáng)VC聚合母液水COD總體呈現(xiàn)增長趨勢，從2016年10月均36mg/L增長至2018年3月63mg/L。

聚合PVC母液水處理出水的補(bǔ)入比例由原來的30%上升至90%，回用于循環(huán)水系統(tǒng)后，殘余的溶解性有機(jī)物隨補(bǔ)水進(jìn)入循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，經(jīng)蒸發(fā)濃縮，與水、空氣、已存在的微生物密切接觸，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為大量可被微生物利用的營養(yǎng)物質(zhì)，導(dǎo)致微生物大量滋生，在已經(jīng)大量增加循環(huán)水系統(tǒng)殺菌劑投加量的情況下，依然無法抵消其負(fù)面影響。

因此形成的生物黏泥，附著在流速較低的設(shè)備金屬表面，導(dǎo)致設(shè)備換熱效率降低，緩蝕阻垢藥劑無法發(fā)揮作用。同時，使一些厭氧微生物得以繁殖而對金屬產(chǎn)生腐蝕，發(fā)生垢下腐蝕，引發(fā)設(shè)備泄漏。

2.2 循環(huán)水腐蝕傾向上升

由于PVC聚合母液水的補(bǔ)入，循環(huán)水硬度不斷下降，從200～600mg/L，下降至100～300mg/L。導(dǎo)致循環(huán)冷卻水腐蝕傾向加劇。

3 處理對策

3.1 優(yōu)化循環(huán)冷卻水系統(tǒng)殺菌及黏泥剝離方案

針對原來投加氯系氧化性殺菌劑的殺菌方案，主要做兩點優(yōu)化，1）改善其投加位置：將原來的冷卻水系統(tǒng)的冷水池中，改為調(diào)節(jié)池進(jìn)水端；2）改善其投加方式：由于沖擊性投加會造成余氯升高，易導(dǎo)致氯氣報警器失靈，因此變更為連續(xù)投加。

針對原來投加季銨鹽類非氧化性殺菌劑的殺菌及黏泥剝離方案，調(diào)整為新型非氧化性殺菌劑配方，增強(qiáng)其黏泥剝離效果[3]。同濃度同頻次替換原非氧化性殺菌劑，使用2月后系統(tǒng)水池菌藻明顯減少，配合旁濾置換操作，生物粘泥量從4.8mL/m3降至2mL/m3以下（優(yōu)于國標(biāo)3mL/m3的要求）。

3.2 優(yōu)化循環(huán)冷卻水系統(tǒng)緩蝕阻垢方案

由于循環(huán)冷卻水水質(zhì)變化，循環(huán)水硬度水平從 200～800mg/L,下降至 100～300mg/L 水平，因此需要調(diào)整緩蝕阻垢劑，即將原有的緩蝕阻垢配方更換為緩蝕性能更突出的藥劑配方。更換藥劑后,實驗室評估，碳鋼緩蝕速率從0.069mm/a，下降至0.035mm/a。

3.3 加強(qiáng)日常設(shè)備維護(hù)及巡檢

在不能確保母液水處理出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)的情況下，有必要增加敏感設(shè)備及關(guān)鍵設(shè)備的維護(hù)頻次[4]。在生物黏泥量尚未達(dá)標(biāo)的時期，為避免生物黏泥沉積在關(guān)鍵換熱設(shè)備，現(xiàn)場采取每班排泥（一日三班）的措施。并于設(shè)備檢修時，關(guān)注及檢查防腐涂料的涂敷質(zhì)量及完整程度，確保涂敷完整，避免引發(fā)局部腐蝕。

3.4 優(yōu)化效果

全面優(yōu)化后，循環(huán)水系統(tǒng)水質(zhì)有明顯提高，優(yōu)化前后水質(zhì)對比如表1所示。

表1 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)優(yōu)化前后水質(zhì)分析對比表Tab.1 Comparison of water quality analysis before and after optimizing the circulating cooling water system

4 結(jié)論

通過前置循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的氧化殺菌劑投加位置，變更為連續(xù)投加，強(qiáng)化循環(huán)水黏泥剝離效果，強(qiáng)化緩蝕效果，加強(qiáng)關(guān)鍵換熱設(shè)備維護(hù)的有力措施，將循環(huán)水生物黏泥量從4.8 mL/m3調(diào)整至2 mL/m3以下，碳鋼腐蝕速率從0.128mm/a降至0.049mm/a，有效減緩該類系統(tǒng)的設(shè)備換熱效率下降及設(shè)備泄漏隱患。