工業廢水回用循環冷卻水的化學處理研究

徐小虎（北京市龍源科創石油技術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，推進節能減排，可謂迫在眉睫。為響應國家政策的號召，節約用水，保護環境，普光天然氣凈化廠將天然氣凈化裝置產生的酸水汽提凈化水、60臺余熱鍋爐排污水送至循環水系統回用。酸水汽提凈化水、鍋爐排污水的水質存在以下特點。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特點，且其所占補水比例在60%以上，加上水冷器發生物料泄漏等情況，對Ⅱ循系統的水質控制帶來了巨大的挑戰。

1 工業廢水回用對循環水水質的影響

1.1 酸性水汽提凈化水對循環水水質的影響

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

1.2 鍋爐排污水對循環水水質的影響

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，需開發應用相適應的水處理藥劑來進行循環冷卻水的化學處理。

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℃，轉速75r/min，試驗時間為72小時，試片材質為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，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 試驗結論

緩蝕阻垢劑劑ZH371LYS具有優良的緩蝕阻垢性能。

2.2 靜態阻垢試驗

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 試驗結果

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

2.2.3 試驗結論

ZH371LYS具有優良的阻碳酸鈣垢和磷酸鈣垢性能。

2.3 動態模擬試驗

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: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型動態模擬試驗裝置。

2.3.4 試驗結果

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 試驗結論

ZH371LYS具有優良的緩蝕、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箱中培養異養菌起始菌數，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量。

2.4.2 試驗儀器及藥劑

儀器：細菌測定儀器；

藥劑：復合殺菌劑LYS-512（投加濃度50mg/L）。

2.4.3 試驗結果

異養菌殺菌率為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 試驗結論

通過以上試驗數據可以看出，復合殺菌劑LYS-512對異養菌、鐵細菌、硫酸鹽還原菌的殺菌率均在99%以上。

2 工業應用

緩蝕阻垢劑ZH371LYS和殺菌劑LYS-512在Ⅱ循系統應用期間，監測換熱器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。異養菌總數也一直控制在≤1.0×105個/mL。

3 結論

從試驗和工業應用結果來看，緩蝕阻垢劑ZH371LYS具有優良的緩蝕阻垢效果，復合殺菌劑LYS-512對細菌具有優良的殺滅作用。二者組合的化學處理方案對于回用工業廢水的循環冷卻水系統具有較好的適用性。

［1］齊冬子.敞開式循環冷卻水系統的化學處理［M］.第二版.北京：化學工業出版社，2005.

［2］周本省.工業水處理技術［M］.北京：化學工業出版社，1997.

［3］嚴瑞瑄.水處理劑應用手冊［M］.第二版.北京：化學工業出版社，2003.

［4］冷卻水分析和試驗方法［S］.中國石油化工總公司生產部、發展部.