PVC聚合母液水回用于循環水系統的優化

王乃琳 ，王 瀟 ，肖 知

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

某氯堿企業將PVC聚合母液水，處理后回用于循環冷卻水系統。在實際運行過程中，循環水系統經常出現生物黏泥滋生，設備腐蝕泄漏等問題。針對該問題，通過水質分析，對使用該母液水處理出水為補充水的循環冷卻水系統的處理方案進行全面優化調整，有效降低換熱設備泄漏隱患，確保母液水回用率。

1 PVC母液水來源及其水質特征

PVC母液水主要由離心機分離出來的水和沖洗過濾器等設備的廢水構成，其成分隨生產不同型號的PVC，所采用的助劑的品種和數量而不同，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）以及這些物質反應或衰變后的產物[2]。

聚合母液水經過兩級好氧生物處理結合臭氧氧化處理，最后經超濾膜過濾處理后，進入循環冷卻水系統，達到去除懸浮物及降解有機物的目的，處理工藝流程見圖1。

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

2 產生問題及原因分析

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PVC聚合母液水COD總體呈現增長趨勢，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入比例由原來的30%上升至90%，回用于循環水系統后，殘余的溶解性有機物隨補水進入循環冷卻水系統，經蒸發濃縮，與水、空氣、已存在的微生物密切接觸，進一步轉化為大量可被微生物利用的營養物質，導致微生物大量滋生，在已經大量增加循環水系統殺菌劑投加量的情況下，依然無法抵消其負面影響。

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

2.2 循環水腐蝕傾向上升

由于PVC聚合母液水的補入，循環水硬度不斷下降，從200～600mg/L，下降至100～300mg/L。導致循環冷卻水腐蝕傾向加劇。

3 處理對策

3.1 優化循環冷卻水系統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，主要做兩點優化，1）改善其投加位置：將原來的冷卻水系統的冷水池中，改為調節池進水端；2）改善其投加方式：由于沖擊性投加會造成余氯升高，易導致氯氣報警器失靈，因此變更為連續投加。

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，調整為新型非氧化性殺菌劑配方，增強其黏泥剝離效果[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（優于國標3mL/m3的要求）。

3.2 優化循環冷卻水系統緩蝕阻垢方案

由于循環冷卻水水質變化，循環水硬度水平從 200～800mg/L,下降至 100～300mg/L 水平，因此需要調整緩蝕阻垢劑，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 加強日常設備維護及巡檢

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

3.4 優化效果

全面優化后，循環水系統水質有明顯提高，優化前后水質對比如表1所示。

表1 循環冷卻水系統優化前后水質分析對比表Tab.1 Comparison of water quality analysis before and after optimizing the circulating cooling water system

4 結論

通過前置循環冷卻水系統的氧化殺菌劑投加位置，變更為連續投加，強化循環水黏泥剝離效果，強化緩蝕效果，加強關鍵換熱設備維護的有力措施，將循環水生物黏泥量從4.8 mL/m3調整至2 mL/m3以下，碳鋼腐蝕速率從0.128mm/a降至0.049mm/a，有效減緩該類系統的設備換熱效率下降及設備泄漏隱患。