煉化污水回用到循環水系統的應用研究

任紅（中國石油天然氣股份有限公司錦西石化分公司）

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煉化污水回用到循環水系統的應用研究

任紅（中國石油天然氣股份有限公司錦西石化分公司）

通過對煉化污水回用現場的循環水、新水及污水回用水的水質監測分析與評價，進行了煉化污水回用到循環水系統的應用研究。氯離子含量高是回用水的水質特征。針對目前藥劑對氯離子耐受性考察評價得出，回用水的高氯腐蝕是制約污水回用水高濃縮倍數運行的瓶頸問題，通過緩蝕試驗、殺菌試驗及現場水質監測對煉化污水回用到循環水系統進行應用研究。并對3種氧化型殺菌劑做了室內試驗，結果表明：當加藥量為80×10-6mg/L時能夠適應回用水的高濃縮倍數運行。

煉化企業污水回用水水質緩蝕殺菌

循環冷卻水處理技術的主要目的就是要解決危害系統安全運行的腐蝕、結垢、微生物繁殖這三大主要問題。與新水相比，煉油企業污水回用水缺乏相對的穩定性，其水質復雜多變。經初步處理的煉油污水回用于工業循環冷卻水，首要解決腐蝕、結垢、微生物繁殖的問題。通過實驗室緩蝕試驗、殺菌試驗及現場水質監測對煉化污水回用到循環水系統進行了應用研究，根據水場及水質情況選出最優配方及最佳水質范圍，較好地解決了煉化污水回用水的腐蝕問題及菌藻控制的瓶頸問題，污水回用后循環水系統應用沒有出現腐蝕、結垢及黏泥滋生情況，循環水系統運行情況良好。

1　實驗方法及藥劑

1）旋轉掛片腐蝕實驗。按照《冷卻水分析和試驗方法》進行。實驗儀器腐蝕試驗儀，實驗運行條件：溫度（45±1）℃、試片旋轉速度為75r/min、實驗時間72h。

水質分析方法。水中鈣硬度、總堿度、異養菌含量分析方法［1］采用HG/T3609—2000《工業循環冷卻水水質分析方法》。

殺菌劑評定試驗。按照《冷卻水分析和試驗方法》進行。

2）藥劑為緩蝕阻垢劑，分為C1-206（A1）、HD-206（A7）、CLP-40（A9）3種型號；氧化型殺菌劑分為CQ-409（B1）、HD-409（B7）、CLB-506（B9）3種型號。一循水場使用緩蝕阻垢劑與殺菌劑A1、B1，七循水場使用A7、B7，九循水場使用A9、B9。

2　回用水水質分析

分公司在一循水場、六循水場、八循水場、九循水場、苯乙烯水場、二甲酯水場進行了污水回用。對各循環水場的新水、回用水及循環水的水質分析數據進行了分析統計，圖1～3為八循水場的分析統計示意圖。

圖1　回用水、新水、循環水的總堿度

圖2　回用水、新水、循環水的氯離子

從回用水、新水、循環水的水質分析數據可以得出，回用水的氯離子含量高（最大值為400mg/L），總堿度低（最小值為50mg/L），水中的異養菌含量高于新水。氯離子是水中主要的腐蝕因子，總堿度是水中主要的結垢因子，水中的異養菌含量是生物黏泥滋生的決定因素。因此回用水代替新水作為循環水系統補水，其水質的結垢性減弱，腐蝕性增強，存在著黏泥滋生的條件。

圖3　回用水、新水、循環水的異養菌含量

循環冷卻水腐蝕控制是通過在水中加入緩蝕劑使其在冷換設備的金屬表面形成保護膜來阻止金屬腐蝕的發生，由于氯離子的半徑小，很容易穿透氧化膜而到達碳鋼的表面，并與鐵作用形成可溶性化合物，使氧化膜的結構發生變化，從而導致腐蝕加劇。因此污水回用水中的氯離子腐蝕是煉化企業實現污水回用的難題。從八循水場的水質分析數據中可以看出，循環水中的氯離子含量逐月上升（10月循環水系統在線清洗置換，氯離子含量下降），氯離子最高達600mg/L。因此，目前循環水系統水處理的重點是防止氯離子腐蝕的發生。

3　換熱器現場監測

為了掌握回用水水質對循環水系統的腐蝕影響及水處理藥劑的阻垢緩蝕情況，利用現場換熱器的監測試管及現場掛片對各循環水系統進行了跟蹤監測?，F場監測換熱器的工藝條件為流速1m/s，介質溫度為100℃飽和蒸汽。2013年1—11月八循水場試管監測結果見圖4、圖5。

圖4　換熱器試管腐蝕速率監測結果

從圖中的試管監測數據可以看出：試管腐蝕率小于0.05mm/a，粘附速率小于12mg/（cm2·月），均優于中國石油股份公司要求的腐蝕率小于0.1mm/a，粘附速率小于20mg/（cm2·月）的控制指標，說明系統腐蝕控制及結垢與黏泥沉積控制良好。

圖5　換熱器試管黏附速率監測結果

4　影響藥劑緩蝕因素

實施污水回用是實現節水減排的有效措施。循環冷卻水的高濃縮倍數運行，是節約用水的有效途徑。目前分公司應用回用水的循環水系統沒有出現腐蝕現象，但循環水場的濃縮倍數控制偏低（在2.0左右）。如果將循環水的濃縮倍數提高到5.0，可在原來的基礎上節水37.5%以上，節水空間大、效益顯著。但由于回用水中的氯離子含量已經很高，而且其含量會隨著回用水運行時間而緩慢增高，如果采用高濃縮倍數運行，將面臨高氯水質的腐蝕問題，因此煉化污水回用水的高氯腐蝕是制約污水回用水高濃縮倍數運行的瓶頸問題。

4.1氯離子對藥劑緩蝕效果的影響

目前循環水系統水處理的重點是防止氯離子腐蝕的發生。為了掌握回用水中的氯離子對藥劑緩蝕效果的影響，開展了旋轉掛片腐蝕試驗，對分公司現有的3種緩蝕阻垢劑A1、A7、A9對氯離子腐蝕的耐受程度進行了試驗，試驗結果見圖6。

圖6　氯離子對藥劑緩蝕效果影響

試驗結果表明：隨著水中氯離子的增高，試片腐蝕率逐漸增大；在實驗室條件下，3種藥劑相比，A1藥劑對氯離子的耐受程度最好，在氯離子為600mg/L時，A藥劑試片腐蝕率小于0.1mm/a，A7、A9藥劑的試片腐蝕率均大于0.1mm/a。

從實驗結果可以看出，目前使用的常規緩蝕阻垢劑要求水中氯離子含量不能超過600mg/L，常規緩蝕阻垢劑不適合煉化污水回用水高濃縮倍數運行，因此進行適合煉化污水回用水高濃縮倍數運行的緩蝕阻垢劑的研制開發非常重要。

4.2殺菌劑

由于污水中有機物、懸浮物含量高，成分復雜，微生物易大量生長并形成生物黏泥，因此回用過程中的微生物的控制是要解決的難題之一。

如果水中的有機物含量高容易造成菌藻大量滋生，為此對砂濾后回用水和循環水中的異養菌含量進行跟蹤分析，3種殺菌劑在不同藥劑濃度的殺菌效果分別見圖7～9。

圖7　藥劑殺菌結果

B1加藥量為40×10-6mg/L，加藥時間為24h的殺菌率在90%以上；B7加藥量為30×10-6mg/L、40×10-6mg/L，加藥時間為6h的殺菌率在90%以上；B9加藥量為40×10-6mg/L，加藥時間為6h、24h的殺菌率均在99%以上。在加藥量為50×10-6mg/L時，3種氧化型殺菌劑的殺菌率都在90%以上。

在殺菌評價試驗中將水中的異養菌含量富集到106個以上，當殺菌率達到98%以上時，水中的異養菌含量小于1×105個，這也說明當加藥量為80× 10-6mg/L時，3種氧化型殺菌劑能夠適應回用水高濃縮倍數運行。

5　結論

1）回用水作為循環水系統補水水質的腐蝕傾向增強，結垢傾向減弱。氯離子含量高是回用水的水質特征。

2）現場換熱器監測數據及現場水冷設備運行情況證明，煉化污水回用水在循環水系統應用沒有出現腐蝕、結垢及黏泥滋生情況，煉化污水回用后，循環水系統運行情況良好。

3）回用水的高氯腐蝕是制約污水回用水高濃縮倍數運行的瓶頸問題，常規的緩蝕阻垢劑不適合煉化污水回用水高濃縮倍數運行，因此需適合煉化污水回用水高濃縮倍數運行的緩蝕阻垢劑。

4）當加藥量為80×10-6mg/L，3種氧化型殺菌劑能夠適應回用水高濃縮倍數運行。

［1］天津化工研究設計院.HG/T3609—2000工業循環冷卻水水質分析方法規則［S］.北京：化工出版社，2014.

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.09.004

2015-04-17）

任紅，2007年畢業于大連理工大學（生物工程專業），現從事于供水工藝管理工作，E-mail：liwy-jx@petrochina.com.cn，地址：遼寧省葫蘆島市新華大街42#錦西石化公司供水車間，125001。