中水做循环水补水的腐蚀率控制

2018-11-29翟征国王颖颖

山东化工 2018年21期

关键词：挂片中水碱度

翟征国，王颖颖

(1.济南齐力光电技术有限公司，山东济南 250000；2.山东化友水处理技术有限公司，山东济南 250000)

1 情况概述

泰安某化工厂为响应环保要求，将生产排放污水处理后的中水，回用于循环水，以达到零排放的要求。

自2016年11月底开始，中水回用做循环水补充水，中水的指标与原地下水差不多，故在循环水水质稳定剂方面，没进行任何调整。初始循环水、运行两个月后循环水及两种补水具体成分如表1所示。

表1 初始循环水、运行两个月后循环水及两种补水具体成分

依据《GB50050-2007》，我们对循环水水质控制指标提出以下建议，见表2。

表2 循环水水质控制指标

所补充的中水含有总磷，为达到有效控制菌藻的滋生的效果，故调整药剂为无磷配方。

由表1可以看出，由地下水更换成中水做循环水补水后，相近浓缩倍数情况下，循环水的钙离子、电导率过浓缩倍数高，pH值、碱度明显降低，说明在碱度较低的运行状态下，将原来的过饱和钙析出清洗下来。且总铁离子增高趋势明显，确定水质腐蚀倾向明显，监测腐蚀率挂片(图1悬挂时间：仅3天)腐蚀严重。

从挂片的腐蚀外观看为菌落的腐蚀，加大了氧化性杀菌剂的投加量和投加频次，腐蚀倾向更严重(图2悬挂时间仅：2天)。

图1 悬挂3d腐蚀情况

图2 悬挂2d腐蚀情况

2 原因分析

以中水为补充水时，循环水系统中氨氮由60.50 mg/L降至 2.8 mg/L，总碱度由608.90mg/L降至78.01 mg/L。同时pH值明显降低，其原因分析如下：

(1)氨氮在水中主要以游离氨和氨盐的形式存在，循环水在经过对流换热过程中与空气充分接触，这个过程与空气充分接触，形成饱和氧状态，当然游离氨也容易挥发出去。与此同时，氨盐在循环水呈现弱碱性的状态下会发生如下反应：

NH4++OH-=NH3+H2O

(2)硝化作用是指将NH3-N氧化为NOx-N的生物化学反应，这个过程由亚硝酸菌和硝酸菌共同完成，包括亚硝化反应和硝化反应两个步骤。总反应历程为：

NH3+2O2→NO3-+H++H2O+342.69kJ

由上式可以看出硝化过程的两个重要特征：

①NH3的生物氧化需要大量的氧，大约每去除1 g的NH3-N需要4.2gO2，因循环水凉水塔的对流冷却等于是对循环水的曝气充氧过程，为硝化反应提供了良好前提；

②硝化过程中产生大量的质子(H+)，为了使反应能顺利进行，需要大量的碱中和，理论上大约为每氧化1 g的NH3-N需要碱度5.57 g(以NaCO3计)。

2.1 水体中氮的来源

该循环冷却水系统包含尿素换热工段，通过之前3年对循环水的监控数据可以看出，该套循环水的总磷、总碱度、pH等数据均保持在一个较稳定的水平。

随着循环水在系统内运行，反应不断进行，氨也不断的游离出来，对于该企业该套循环水给，外界环境造成该套循环水总有N存在，过高的氨氮在适宜的条件下还将发生硝化(即氨氮在有氧存在条件下被自养细菌氧化为亚硝酸盐并进一步被氧化为硝酸盐)和反硝化反应(硝酸根在缺氧的条件下被异养菌利用为最终电荷受体，通过生物异化还原转化成氮气从水中逸出)，可用下式表示：

NH4++1.98HCO3-+1.88H2CO3→0.02C5H7NO2+1.04H2O+0.98NO3-+1.88H2CO3

式中硝化细菌的化学组成用C5H7NO2表示，包括了氨氮氧化和新细胞合成的反应。

2.2 推断验证

化验中水和循环水总氮值，分别为324.90 mg/L和287.35 mg/L，总氮变化幅度并不大。说明氨氮重点氮元素发生了转移，总量并没有大幅度变化,氮元素由氨氮转化为硝酸根，消耗碱度后造成PH持续降低，使循环水处于腐蚀倾向。

2.3 控制腐蚀倾向的措施

抑制住硝化反应即可控制住腐蚀速率。

选择最简单的办法即为投加碱中和过多的H+，从工业使用的角度出发。钠盐要比钾盐经济，NaOH、NaCO3、NaHCO2中，用来控制整个循环水系统的总碱度，NaHCO2既有碱度又具有缓冲性，是达到效果的最佳选择，选择投加 NaHCO2控制pH后，加大缓蚀剂组分水质稳定剂，整个循环水系统处于很稳定的状态，从本质上解决了循环水腐蚀问题。

实际挂片图片见图3。