中水作冷卻水補充水的試驗及應用
張樹萍（天津石化公司機械研究所，天津 300271）
摘 要：利用部分中水作為循環冷卻水的補充水，用靜態和動態方法篩選出了YJ-3028水穩劑配方，研究和試用結果表明，利用該配方處理和入中水的循環冷卻水，完全可滿足生產設備需要。
關鍵詞：循環冷卻水；緩蝕；阻垢；粘泥抑制
中圖分類號：TU991.27；TU991.57
文獻標識碼：B
文章編號：1009－2455（2002）02－0013－03
前言
天津石化公司生產用水取自120多公里外的寶坻區。公司20×104t聚酯裝置是華北地區最大的用水設備，由于遠距離輸水成本高，而且水源地區嚴重缺水，所以我們對利用加入中水的混合水作生產補充用水進行了試驗。中水是各生產廠的污水經過生化處理，再經深度處理后的回用水[1]，按照目前天津石化公司中水的最大供應量，將寶坻水和中水按1：亞比例進行混合，通過對混和了中水的補充水（以下簡稱混合水）進行多次緩蝕、阻垢及動態模擬實驗，篩選出了水處理配方，并在生產中進行了初步試用，其結果均達到《工業循環冷卻水處理設計規范》要求。
１ 水質類型
混合水的水質分析見表1。
由表1知：混合水的鈣、總硬、總堿都很高，屬高硬度水，Cl-也非常大，加大了混合水的腐蝕程度，同時CODCr比較高。因此混合水的有機物和微生物較多，用作循環冷卻水時易產生粘泥。
計算混合水在不同濃縮倍數下的水質穩定指數，判斷其水質類型。穩定指數計算結果見表2。
由表2可知，隨濃縮倍數的增大，有嚴重結垢傾向。
2 藥劑的選擇
由于混合水具有嚴重結垢傾向，而且＊一含量較高，為此首先選用具有高分散性能帶磺酸鹽基團的阻垢劑、國內較新使用具有緩蝕和阻垢雙重性能的磷羧酸及緩蝕性能優秀的羥基膦羧酸等多種藥劑的復配產品，以控制結垢和腐蝕；同時由于中水CODcr很高，也不穩定，因此粘泥的控制也非常關鍵，為此選用法國生產的抑制粘泥菌藻的專用產品TALLOFINOT（太勒芬）和國產YJ－4011交替使用，控制粘泥的產生。實際試驗中，選擇了YJ－A、B、C、D、E、F等6種復配藥劑。
3 試驗情況
3.1 靜態試驗
靜態試驗混合水的濃縮倍數為1.5倍，阻垢試驗的溫度為 80±1℃，時間10h；掛片試驗的溫度為50±1℃，時間為72h；根據天津石化公司空分廠使用中水的經驗，藥劑的濃度均定為40mg／L。靜態試驗結果見表3。
由表3可知：盡管YJ－B～E藥劑配方的緩蝕率比較優越，但是其阻垢率比較低，對于所研究的混合水水質而言，首先考慮的是阻垢，其次是緩蝕；而對于YJ－F藥劑配方來說，雖然它的阻垢率比較高，其緩蝕率卻比較低。不難發現，YJ－A藥劑配方在緩蝕和阻垢方面效果均較好，并且緩蝕試驗后的掛片光亮，無腐蝕產物。所以可以把它作為混合循環冷卻水的基本藥劑配方，在動態模擬裝置上進行進一步的試驗。
3.2 動態模擬試驗
3.2.1 試驗方法和工藝條件
試驗方法參照中國石化總公司《冷卻水分析和試驗方法》中的“循環冷卻水動態模擬實驗法”；采用具有兩個系統的動態實驗裝置，系統1試管和掛片材質為碳鋼、系統2試管和掛片材質為不銹鋼。采用同樣比例的混合水及同一試驗參數：預膜溫度為常溫，時間為48h；運行時混合水濃縮倍數控制在2.5倍，進口溫度32±1℃，蒸汽溫度100±1℃，流量500L/h，藥劑YJ－A濃度為40mg／L，運行時間為238h。
由于混合水CODct較高且不穩定，易產生粘泥，所以本次試驗交替投加了法國產TALLOFINOT和國產的YJ－4011（投加濃度均為20mg／L）殺菌滅藻劑，以控制粘泥滋生。
3.2.2 動態模擬試驗結果
經238h運行，碳鋼掛片表面無腐蝕產物，不銹鋼掛片表面無點蝕發生；碳鋼、不銹鋼試管的平均腐蝕速率、極限污垢熱阻均達到中國石化總公司《冷卻水分析和試驗方法》中規定的標準，不銹鋼試管內無粘泥、內壁光亮，碳鋼試管內無粘泥只有一層非常薄的極易剝離的垢。動態模擬試驗結果分別見表4和表5。
4 工業初步應用
為考核YJ－A（商業名稱YJ－3028）的現場應用效果，2001年4月將其在天津石化20×104t聚酯裝置上進行試用。該裝置循環水量每小時為26000－28000t，系統水量為12000t，每小時設計補水量為800t，按照目前公司中水的最大供應量，每小時300t，使用了YJ－3028配方，混水運行6個多月后，現場監測換熱器數據見表6和表7。
由于中水CODcr比較高，投加德國生產的TALLOFINOT和國產的殺菌劑交替使用后，異養菌能控制在1.03×104－1.0 × 105個／mL范圍內，符合循環水運行管理指標。但是中水的CODCr有時不太穩定，時而造成細菌超標，所以控制中水的CODcr是非常重要的，以確保混合水的水質。
5 經濟效益分析
技術可行只是使用混合水獲得成功的一個方面，經濟可行才是決定性的因素。天津石化公司從120km外寶場區取水，成本4.5元／t。20×104t聚酯裝置按中水使用量300t／h，中水處理費用為1.0元/t，該裝置年運行時間8760h。
年節約新鮮水：
300×8760=26.28×104/t
年節約費用：
(4.5-1）×26.28×104=919.8萬元
6 結論
經過大量的分析、試驗，得出以下結論
①YJ－3028水穩劑對混合水具有優異的緩蝕和阻垢性能，在混合水及其它類似于混合水水質運行的循環冷卻水系統中應用是可行的，并具有良好的應用前景。
②部分中水口用于工業循環冷卻水，不僅可解決用水短缺狀況而且減少了排污市約了大量的新鮮水，給公司帶來了顯著的經濟效益和社會效益。
③當中水CODcr較高時，很容易滋生細菌和粘泥，抑制粘泥是非常重要的，必須選擇較好的粘泥抑制劑，避免大量粘泥產生，建議選用YJ－4011和德國生產的TALLOFINOT，同時CODcr控制在50mg／L以下較為合適。
④當濃度為40mg／L、混合水濃縮倍數為2.5倍時，實際運行指標均達到循環水運行管理要求。
參考文獻：
[1] 趙秀云.工業污水回用于循環冷卻水[J].工業用水與廢水，2000，31（1）：32－34.
作者簡介：張樹萍（1967-），女，天津人，工程師，學士學位，電話（022）63802683。
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