中水在循环冷却水系统的回用研究

2017-06-09安战强孙浩杰李迎春

河南化工 2017年5期

安战强 , 刘毅，孙浩杰 , 李迎春

(1.河南神马尼龙化工有限责任公司 , 河南平顶山 467013 ; 2.河南省化工研究所有限责任公司，河南郑州 450052 ； 3.平顶山市神马万里化工股份有限公司 , 河南平顶山 467013)

中水在循环冷却水系统的回用研究

安战强1, 刘毅2，孙浩杰1, 李迎春3

对工业循环冷却水系统中所使用的自来水和回用中水进行了水质分析检测，根据回用中水的物理、化学特性，筛选出了合适的阻垢剂、缓蚀剂和抑菌剂，并通过实验配伍得到了中水回用的最佳水质处理工艺配比，缓蚀剂+阻垢剂为60 mg/L+30 mg/L时能满足循环冷却水要求，经工业化应用取得了较好的节水经济效益。

循环水中水阻垢剂 ; 缓蚀剂 ; 抑菌剂

随着人口不断增长，世界性的水荒在不断蔓延，在这种形势下必须开发新的水源。污水再生利用因为其诸多优点，越来越被认作是一种重要的水资源。对于工业用户来说，生产用水消耗成本已经很高，使用再生水进行生产会获得更大的收益。中水，也称再生水，它的水质介于污水和自来水之间，是城市污水、废水经净化处理后达到国家标准，能在一定范围内使用的非饮用水，这对我国的环境保护、水资源保护、水污染防治、经济可持续发展能起到重要作用。用水量较大的工业，更应该使用中水，达到污水零排放，既节能又减排，更重要的是把环境污染降到了最小。工业循环冷却水系统采用中水回用新技术，目前属于试用阶段，循环水使用中水必须严格控制水质，以满足水量需求不断增加。

河南神马尼龙化工有限责任公司是用水大户，现有3套循环冷却水系统运行，每小时需补充自来水量约550 t，全年满负荷运行按8 760 h计，共需约480万t，由于中水的氨氮、COD、有机物含量较高，易于菌藻滋生；且电导率、无机盐、离子含量高，存在严重的腐蚀和结垢问题，如何以合理、经济的方式以中水替代自来水用于循环冷却水系统，是企业降低生产成本、经济可持续发展急需克服的难点。

1 自来水、中水的水质分析

河南神马尼龙化工公司三套循环水装置，原来全部采用自来水补水，现在采用中水作为补充水后，由于水质变化较大，不利于缓蚀、阻垢、抑菌的整体控制。

表1 自来水、中水分析结果

从以上分析结果可以看出，中水的氨氮、COD、有机物、电导率、无机盐、离子含量等都高于自来水，不能满足直接用于循环冷却水的要求。中水中含有大量的悬浮物、多种有机物、微生物、氨氮、无机盐等，使水质有较强腐蚀性和富营养化，中水回用于循环水系统后，必须控制微生物并进行缓蚀、阻垢处理。

2 实验方法

2.1 试剂和材料

实验所用试剂和水，均为分析纯试剂和GB/T 6682-2008中规定的三级水。实验用标准溶液、制剂及制品，均按GB/T 603规定制备。

实验试剂及材料：缓蚀实验：丙酮、无水乙醇、盐酸溶液、氢氧化钠溶液60 g/L；酸洗溶液：1 000 mL盐酸溶液中，加入8 g六次甲基四胺，溶解后，混匀；试片(符合HG/T3523的规定)。阻垢实验：200 g/L氢氧化钾溶液、硼砂缓冲溶液、十水四硼酸钠、乙二胺四乙酸二钠(EDTA)标准滴定溶液、盐酸标准滴定溶液、钙—羧酸指示剂、溴甲酚绿—甲基红指示液。

2.2 实验方法

按照GB/T 18175-2014 水处理剂缓蚀性能的测定中的“旋转挂片法”进行缓蚀性能试验；按照GB/T 16632-2008 水处理剂阻垢性能的测定中的“碳酸钙沉积法”进行阻垢性能实验。

3 结果与讨论

3.1 缓蚀试验

实验水质：按中水∶自来水=2∶1、浓缩1.5倍。

实验条件：温度45 ℃±1 ℃、转速75 r/min、不预膜状态、时间72 h、试片Ⅱ型标准试片、材质20#碳钢。试验步骤：①将试片用滤纸把防锈油脂擦拭干净，然后分别在丙酮和无水乙醇中用脱脂棉擦洗，用干净滤纸吸干附着水，置于干燥器中4 h以上，称量(精确到0.000 2 g)，待用。②按实验要求配制好一定浓度的水处理药剂储备溶液。③配制实验用水。④在试杯中加入一定浓度水处理药剂储备溶液，精确到0.02 mL；在1 000 mL烧杯中加试验用水到900 mL，调节试液的pH值和电导率；在试杯外壁与液面同一水平处划上刻线，并置于恒温水浴中。⑤待试液达到指定温度时，挂入试片，启动电动机，使试片按一定旋转速度转动，并开始计时。⑥当杯中的试液蒸发减少，每隔1 h补加一次水，使液面保持在刻线位置。⑦当达到规定时间时，停止试片转动，取出试片，进行外观观察并记录。⑧将试片用毛刷刷洗干净，然后在酸洗溶液中冲洗30 s取出，用自来水冲洗后，浸入氢氧化钠溶液中约30 s取出，用蒸馏水冲洗，用滤纸吸干附着水，然后在无水乙醇中浸泡约3 min，用滤纸吸干，置于干燥器中4 h以上，称量(精确到0.000 2 g)。同时做试片的酸洗空白试验和未加水处理药剂的空白试验。⑨对酸洗后的试片进行外观观察并记录。

表2 试验结果

从实验结果可以看出，当缓蚀剂A+阻垢剂为60 mg/L+30 mg/L时，具有很好的缓蚀性能。

3.2 阻碳酸钙垢试验

试验水质按中水∶自来水=2∶1、浓缩3.3倍。试验条件：温度80 ℃；时间17 h。

实验步骤：①准备试验用水。将补充水倒入1 000 mL烧杯中，并按配比加入水处理剂。②将装有试验用水的烧杯放入水浴锅中，恒温80 ℃，按实际运行条件要求的浓缩倍数进行浓缩。同时做空白试验。③浓缩过程中，测定补充水的硬度、pH值等指标。④让试液自然蒸发，当达到规定的浓缩倍数后，取出烧杯。⑤测定浓缩后空白及加药水样的硬度、pH值等指标。⑥根据测定结果计算阻垢率。

从阻垢实验可以看出，当缓蚀剂A+阻垢剂为60 mg/L+30 mg/L时，具有较高的阻垢率。

3.3 实验讨论

中水中含有大量的悬浮物、多种有机物、微生物、氨氮、无机盐等，使水质具有强腐蚀性和富营养化成分，用于循环水系统时，对微生物的控制和缓蚀阻垢处理是中水回用的关键。根据水质特点和实验结果，选择具有快速成膜、保膜特性好的“缓蚀剂A+阻垢剂”复合的新型缓蚀阻垢剂对中水水质进行缓蚀阻垢处理，同时添加0.1%溴氯海因杀菌剂或0.05%活性溴杀生剂，杀灭循环水中的藻类，对水中微生物进行有效控制，中水可以满足作为补充水的要求。