中水回用循環冷卻水系統水質穩定處理研究及應用

侯玉琳

（中海油天津化工研究設計院，天津 300131）

隨著科技的發展，工業用水在人類用水中占據著非常大的比例，而其中冷卻水又占據工業用水的60%～70%以上[1]，為節約用水而提高濃縮倍數，使得冷卻水中阻垢緩釋劑的投加尤為重要。阻垢緩蝕劑的發展經歷了鉻酸鹽，聚磷酸鹽，有機磷酸鹽等階段，逐步向高效，低毒，環保的方向發展[2,3]。工業上多通過實驗來篩選阻垢緩蝕劑的配方，其中磷系配方仍然是目前國內應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冷卻水補充水在我國已有廣泛應用，這是污水資源化的具體表現，但為防止或減緩冷卻系統的結垢、腐蝕和微生物生長，循環冷卻水在運行過程中需要進行處理[5]，投加相應的阻垢緩蝕劑和殺菌劑。

七臺河某電廠采用七臺河市中水做為循環冷卻水系統的補充水。運行時濃縮倍數為4 倍。筆者針對其水質進行了阻垢緩蝕劑的篩選及應用。

1 實驗部分

1.1 實驗用水

實驗用水取自七臺河市某電廠循環冷卻水系統中補充水作為實驗用水，該水質各項指標為電導率877μs/cm；pH7.12；Ca2+36.36mg/L；Mg2+16.06mg/L；總硬度（以CaCO3計）157.63mg/L；Cl-71.87mg/L；Cl-總堿度（以CaCO3計）186.5mg/L；總磷0.057mg/L；TDS419mg/L。

當濃縮倍數為4 倍，pH 為9.1 時，該電廠運行時溫度和阻垢傾向見表1。

表1 濃縮4 倍時各溫度下的水質類型

由表1 可看出該補充水水質為中等硬度中等含鹽量高堿度水質，根據雷茲納(Ryznar)穩定指數判斷自然條件下該補充水屬于弱腐蝕型水，但當濃縮倍數達到4 倍時，該水質有嚴重的結垢傾向，且該傾向隨著溫度的升高而加劇。

1.2 阻垢實驗

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

2 實驗結果與討論

根據水質情況，結合以往的工作經驗，選取由鋅鹽-膦酸鹽-分散劑組成的復合水處理劑QTH-1016 不同加藥濃度進行篩選。這種復合型的水處理劑是近年來為敞開式循環冷卻水在高pH 值下運行而開發的的鋅系復合水處理劑。這類緩釋劑不但具有良好的阻垢作用，同時還具有優良的緩釋作用[7]。模擬現場濃縮4 倍的循環水配水，其中Ca2+質量濃度為150mg/L，Cl-質量濃度為300mg/L，由于現場極限堿度可達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 的阻垢緩蝕劑進行10h的阻垢實驗，實驗結果見表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到很好的阻垢效果，藥劑投加量為100mg/L 時的阻垢性能明顯優于投加量為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 現場應用情況

根據篩選實驗結果，選取QTH-1016 做為阻垢緩蝕劑用于現場循環冷卻水中，藥劑控制投加濃度為100mg/L。循環水濃縮倍數維持在4.2～4.5 倍，供回水的溫差保持在6～7℃。QTH-1016 采取連續投加的方式加入循環冷卻水系統中，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 值范圍內都有優良的殺生性能并能與氯，緩蝕劑，阻垢劑相容，可被降解[8]。運行4個月以來碳鋼，不銹鋼的腐蝕率均能達到《工業循環冷卻水處理設計規范》（GB50050—2007）要求。腐蝕率為：

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

4 結論

通過有針對性的篩選出的阻垢緩蝕劑QTH-1016 對該廠的循環冷卻水系統起到了很好防護作用，此種阻垢緩蝕劑具備優良的阻垢性能，確保了換熱器的換熱效果；并具備優良的緩蝕性能，確保了碳鋼腐蝕率＜0.075 mm/a，不銹鋼的腐蝕率＜0.005 mm/a。可以在高濃縮倍率下運行并且磷含量低，不僅提高了經濟效益還達到節約水資源，減少排污量的目的。

［1］鄭逸云，周柏青，李芹.水處理緩蝕劑應用現狀與發展[J].腐蝕科學與防護技術，2004，（2）.

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

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

［4］李培元.火力發電廠水處理及水質控制[M].北京：中國電力出版社，1999：651-652.

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

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

［7］鄭書忠.工業水處理技術及化學品[M].北京；化工工業出版社，2010：636-637.