市政中水回用電廠循環(huán)水系統(tǒng)藥劑開發(fā)與應用

韓 強，張久志，李 萍

(1.中海油天津化工研究設計院有限公司，天津 300131；2.邢臺國泰發(fā)電有限責任公司，河北 邢臺 054000)

我國是一個缺水國家，特別是北方地區(qū)水資源缺乏現(xiàn)象更為嚴重。水是國民經濟發(fā)展中的不可替代的重要資源，也是人類賴以生存和發(fā)展的重要資源[1]。目前，由于水資源不足，已使得許多工業(yè)建設項目無法安排。因此，節(jié)約有限的水資源、開發(fā)和利用新水源已是當務之急。

與水資源危機形成鮮明對照的是全國每年排污水高達3.60×1010m3，大量污水未經處理就排入江河湖泊、海域，有的城市水源遭嚴重污染，影響日常生活。和城市供水幾乎相等的城市污水，只有0.1%的污染物質，比海水3.5%少得多，其余絕大部分是可再用的清水。城市污水就近而得易于收集，再生處理成本比海水淡化低，處理技術成熟，基礎投資比遠距離引水經濟得多。因此，城市污水再利用——中水回用工程，為解決水資源不足開辟了一條新的途徑，具有廣闊的應用推廣前景。

1 現(xiàn)場中水回用意義

邢臺國泰發(fā)電有限責任公司從2006年投產開始一直采用國家工業(yè)水處理工程研究中心的循環(huán)冷卻水處理技術，取得了顯著的經濟效益和節(jié)水效益。為了解決邢臺市水資源的不足，同時進一步降低公司補水成本，邢臺國泰發(fā)電有限責任公司循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補充水在2010年底逐步改為市政中水。針對其補充水水質，我們通過特定試驗設計和現(xiàn)場調試，摸索總結出中水回用循環(huán)水的使用條件和注意事項。通過阻垢試驗、腐蝕試驗、動態(tài)模擬試驗以及殺菌滅藻試驗，并結合循環(huán)水系統(tǒng)裝置材質、工藝控制，研制了適用的高效緩蝕阻垢劑，開發(fā)了高效微生物抑制劑。

2 現(xiàn)場中水補充水水質指標及特點

2009年10月從邢臺國泰發(fā)電有限責任公司現(xiàn)場取水，工業(yè)補充水水質指標見表1。

表1 中水水質分析Tab.1 Recycle water's analysis

表1(續(xù))Tab.1 Recycle water's analysis

根據(jù)補充水水質，利用Ryzner穩(wěn)定指數(shù)[2]對CaCO3的成垢趨勢進行水型判斷，可以判斷該水質在濃縮倍率低(<2.5倍)時,處于腐蝕狀態(tài)，但是當自然濃縮到高濃縮倍數(shù)(>2.5倍)時，處于結垢狀態(tài)。

綜上所述，需要針對邢臺國泰發(fā)電有限責任公司中水水質，并結合邢臺國泰發(fā)電有限責任公司循環(huán)水系統(tǒng)材質、工藝控制以及主體工藝自動化控制程度，研制高效的緩蝕阻垢劑、高效微生物抑制劑的化學品配方技術。

3 阻垢緩蝕劑性能動態(tài)試驗研究

通過實驗室小試試驗確定TS-318緩蝕阻垢劑在30mg/L的使用濃度下對不銹鋼凝汽器、碳鋼管道的保護效果明顯。該產品具有優(yōu)異的阻垢分散性能和極佳的性價比，繼續(xù)通過動態(tài)模擬試驗驗證效果，并確認與中水回用專用殺菌滅藻劑的配伍性。

3.1 動態(tài)模擬試驗的工藝指標

動態(tài)試驗工藝指標見表2。

3.2 試驗用水

采用邢臺國泰發(fā)電有限責任公司中水處理站快濾池出水，水質分析數(shù)據(jù)見表1。

3.3 藥劑用量

表2 動態(tài)試驗工藝指標Tab.2 The technology index of test

3.4 試驗結果

試驗結果見表3。

表3 試驗管及掛片腐蝕速率數(shù)據(jù)Tab.3 The corrosion'rate of Test tube and hang piece

3.5 試驗結論

⑴中水作為系統(tǒng)補充水，必須采用中水回用專用水處理藥劑，同時需配合殺菌滅藻、抑制粘泥藥劑的應用；

⑵緩蝕阻垢劑TS-318配套中水回用專用殺菌滅藻劑TS-821和TS-856，完全可以滿足邢臺國泰發(fā)電有限責任公司中水回用循環(huán)水系統(tǒng)并實現(xiàn)高濃縮倍率運行的要求，年污垢熱阻值和不銹鋼腐蝕率均能達到小于國家標準：不銹鋼管腐蝕率≤0.005mm/a；污垢熱阻值≤3.44×10-4m2·k/W，有效的控制系統(tǒng)結垢和換熱器管材的腐蝕。

4 現(xiàn)場運行情況

4.1 初始處理

在中水回用工作開展以前，為了防止循環(huán)水系統(tǒng)結垢，及時對系統(tǒng)進行了全面徹底的清洗預膜處理。本次處理既對凝汽器提供了良好保護，又對碳鋼管線提供了緩蝕保護，為以后系統(tǒng)的安全高效運行打下了堅實的基礎。

4.2 應用效果總結

經過各方面努力及現(xiàn)場的精心實施，經過六年多的運行，循環(huán)水系統(tǒng)運行穩(wěn)定，檢修期間打開凝汽器檢查，水室粘泥量少，換熱管出入口管端無蝕無垢，表面光亮潔凈。系統(tǒng)不同部位不銹鋼腐蝕監(jiān)測掛片表面狀況良好，腐蝕率遠低于國家標準相關要求。

同時，中水回用循環(huán)水系統(tǒng)自運行以來，設備運轉正常，各項操作穩(wěn)定，生產工藝指標均達到設計要求。

4.3 現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)

為進一步掌握系統(tǒng)運行狀況，我們對循環(huán)水系統(tǒng)各材質腐蝕率進行了監(jiān)測。下面摘錄部分腐蝕率數(shù)據(jù)以供參考。見表4。

表4 系統(tǒng)監(jiān)測掛片腐蝕率數(shù)據(jù)Tab.4 The monitor pieceof systems to corrosion'rate

5 經濟性核算

綜合考核，每年現(xiàn)場補回用水量約為455萬噸，節(jié)約城市新鮮水源數(shù)量可觀，見表5。采用中水回用循環(huán)水系統(tǒng)并實現(xiàn)高濃縮倍數(shù)運行相對于采用城市自來水具有極其明顯的經濟優(yōu)勢和社會價值，能夠實現(xiàn)經濟效益與社會效益的雙贏。

表5 經濟核算Tab.5 Economic's accounting

[1] 鄭書忠.工業(yè)水處理技術及化學品[M].北京：化學工業(yè)出版社，2010:4.

[2] 周本省.工業(yè)水處理技術[M].2版.北京:化學工業(yè)出版社，2003.