任紅（中國(guó)石油天然氣股份有限公司錦西石化分公司）

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煉化污水回用到循環(huán)水系統(tǒng)的應(yīng)用研究

任紅（中國(guó)石油天然氣股份有限公司錦西石化分公司）

通過(guò)對(duì)煉化污水回用現(xiàn)場(chǎng)的循環(huán)水、新水及污水回用水的水質(zhì)監(jiān)測(cè)分析與評(píng)價(jià)，進(jìn)行了煉化污水回用到循環(huán)水系統(tǒng)的應(yīng)用研究。氯離子含量高是回用水的水質(zhì)特征。針對(duì)目前藥劑對(duì)氯離子耐受性考察評(píng)價(jià)得出，回用水的高氯腐蝕是制約污水回用水高濃縮倍數(shù)運(yùn)行的瓶頸問(wèn)題，通過(guò)緩蝕試驗(yàn)、殺菌試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)對(duì)煉化污水回用到循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用研究。并對(duì)3種氧化型殺菌劑做了室內(nèi)試驗(yàn)，結(jié)果表明：當(dāng)加藥量為80×10-6mg/L時(shí)能夠適應(yīng)回用水的高濃縮倍數(shù)運(yùn)行。

煉化企業(yè)污水回用水水質(zhì)緩蝕殺菌

循環(huán)冷卻水處理技術(shù)的主要目的就是要解決危害系統(tǒng)安全運(yùn)行的腐蝕、結(jié)垢、微生物繁殖這三大主要問(wèn)題。與新水相比，煉油企業(yè)污水回用水缺乏相對(duì)的穩(wěn)定性，其水質(zhì)復(fù)雜多變。經(jīng)初步處理的煉油污水回用于工業(yè)循環(huán)冷卻水，首要解決腐蝕、結(jié)垢、微生物繁殖的問(wèn)題。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室緩蝕試驗(yàn)、殺菌試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)對(duì)煉化污水回用到循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行了應(yīng)用研究，根據(jù)水場(chǎng)及水質(zhì)情況選出最優(yōu)配方及最佳水質(zhì)范圍，較好地解決了煉化污水回用水的腐蝕問(wèn)題及菌藻控制的瓶頸問(wèn)題，污水回用后循環(huán)水系統(tǒng)應(yīng)用沒(méi)有出現(xiàn)腐蝕、結(jié)垢及黏泥滋生情況，循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行情況良好。

1　實(shí)驗(yàn)方法及藥劑

1）旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕實(shí)驗(yàn)。按照《冷卻水分析和試驗(yàn)方法》進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)儀器腐蝕試驗(yàn)儀，實(shí)驗(yàn)運(yùn)行條件：溫度（45±1）℃、試片旋轉(zhuǎn)速度為75r/min、實(shí)驗(yàn)時(shí)間72h。

水質(zhì)分析方法。水中鈣硬度、總堿度、異養(yǎng)菌含量分析方法［1］采用HG/T3609—2000《工業(yè)循環(huán)冷卻水水質(zhì)分析方法》。

殺菌劑評(píng)定試驗(yàn)。按照《冷卻水分析和試驗(yàn)方法》進(jìn)行。

2）藥劑為緩蝕阻垢劑，分為C1-206（A1）、HD-206（A7）、CLP-40（A9）3種型號(hào)；氧化型殺菌劑分為CQ-409（B1）、HD-409（B7）、CLB-506（B9）3種型號(hào)。一循水場(chǎng)使用緩蝕阻垢劑與殺菌劑A1、B1，七循水場(chǎng)使用A7、B7，九循水場(chǎng)使用A9、B9。

2　回用水水質(zhì)分析

分公司在一循水場(chǎng)、六循水場(chǎng)、八循水場(chǎng)、九循水場(chǎng)、苯乙烯水場(chǎng)、二甲酯水場(chǎng)進(jìn)行了污水回用。對(duì)各循環(huán)水場(chǎng)的新水、回用水及循環(huán)水的水質(zhì)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析統(tǒng)計(jì)，圖1～3為八循水場(chǎng)的分析統(tǒng)計(jì)示意圖。

圖1　回用水、新水、循環(huán)水的總堿度

圖2　回用水、新水、循環(huán)水的氯離子

從回用水、新水、循環(huán)水的水質(zhì)分析數(shù)據(jù)可以得出，回用水的氯離子含量高（最大值為400mg/L），總堿度低（最小值為50mg/L），水中的異養(yǎng)菌含量高于新水。氯離子是水中主要的腐蝕因子，總堿度是水中主要的結(jié)垢因子，水中的異養(yǎng)菌含量是生物黏泥滋生的決定因素。因此回用水代替新水作為循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)水，其水質(zhì)的結(jié)垢性減弱，腐蝕性增強(qiáng)，存在著黏泥滋生的條件。

圖3　回用水、新水、循環(huán)水的異養(yǎng)菌含量

循環(huán)冷卻水腐蝕控制是通過(guò)在水中加入緩蝕劑使其在冷換設(shè)備的金屬表面形成保護(hù)膜來(lái)阻止金屬腐蝕的發(fā)生，由于氯離子的半徑小，很容易穿透氧化膜而到達(dá)碳鋼的表面，并與鐵作用形成可溶性化合物，使氧化膜的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致腐蝕加劇。因此污水回用水中的氯離子腐蝕是煉化企業(yè)實(shí)現(xiàn)污水回用的難題。從八循水場(chǎng)的水質(zhì)分析數(shù)據(jù)中可以看出，循環(huán)水中的氯離子含量逐月上升（10月循環(huán)水系統(tǒng)在線清洗置換，氯離子含量下降），氯離子最高達(dá)600mg/L。因此，目前循環(huán)水系統(tǒng)水處理的重點(diǎn)是防止氯離子腐蝕的發(fā)生。

3　換熱器現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)

為了掌握回用水水質(zhì)對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)的腐蝕影響及水處理藥劑的阻垢緩蝕情況，利用現(xiàn)場(chǎng)換熱器的監(jiān)測(cè)試管及現(xiàn)場(chǎng)掛片對(duì)各循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行了跟蹤監(jiān)測(cè)?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)換熱器的工藝條件為流速1m/s，介質(zhì)溫度為100℃飽和蒸汽。2013年1—11月八循水場(chǎng)試管監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖4、圖5。

圖4　換熱器試管腐蝕速率監(jiān)測(cè)結(jié)果

從圖中的試管監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出：試管腐蝕率小于0.05mm/a，粘附速率小于12mg/（cm2·月），均優(yōu)于中國(guó)石油股份公司要求的腐蝕率小于0.1mm/a，粘附速率小于20mg/（cm2·月）的控制指標(biāo)，說(shuō)明系統(tǒng)腐蝕控制及結(jié)垢與黏泥沉積控制良好。

圖5　換熱器試管黏附速率監(jiān)測(cè)結(jié)果

4　影響藥劑緩蝕因素

實(shí)施污水回用是實(shí)現(xiàn)節(jié)水減排的有效措施。循環(huán)冷卻水的高濃縮倍數(shù)運(yùn)行，是節(jié)約用水的有效途徑。目前分公司應(yīng)用回用水的循環(huán)水系統(tǒng)沒(méi)有出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，但循環(huán)水場(chǎng)的濃縮倍數(shù)控制偏低（在2.0左右）。如果將循環(huán)水的濃縮倍數(shù)提高到5.0，可在原來(lái)的基礎(chǔ)上節(jié)水37.5%以上，節(jié)水空間大、效益顯著。但由于回用水中的氯離子含量已經(jīng)很高，而且其含量會(huì)隨著回用水運(yùn)行時(shí)間而緩慢增高，如果采用高濃縮倍數(shù)運(yùn)行，將面臨高氯水質(zhì)的腐蝕問(wèn)題，因此煉化污水回用水的高氯腐蝕是制約污水回用水高濃縮倍數(shù)運(yùn)行的瓶頸問(wèn)題。

4.1氯離子對(duì)藥劑緩蝕效果的影響

目前循環(huán)水系統(tǒng)水處理的重點(diǎn)是防止氯離子腐蝕的發(fā)生。為了掌握回用水中的氯離子對(duì)藥劑緩蝕效果的影響，開(kāi)展了旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕試驗(yàn)，對(duì)分公司現(xiàn)有的3種緩蝕阻垢劑A1、A7、A9對(duì)氯離子腐蝕的耐受程度進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖6。

圖6　氯離子對(duì)藥劑緩蝕效果影響

試驗(yàn)結(jié)果表明：隨著水中氯離子的增高，試片腐蝕率逐漸增大；在實(shí)驗(yàn)室條件下，3種藥劑相比，A1藥劑對(duì)氯離子的耐受程度最好，在氯離子為600mg/L時(shí)，A藥劑試片腐蝕率小于0.1mm/a，A7、A9藥劑的試片腐蝕率均大于0.1mm/a。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，目前使用的常規(guī)緩蝕阻垢劑要求水中氯離子含量不能超過(guò)600mg/L，常規(guī)緩蝕阻垢劑不適合煉化污水回用水高濃縮倍數(shù)運(yùn)行，因此進(jìn)行適合煉化污水回用水高濃縮倍數(shù)運(yùn)行的緩蝕阻垢劑的研制開(kāi)發(fā)非常重要。

4.2殺菌劑

由于污水中有機(jī)物、懸浮物含量高，成分復(fù)雜，微生物易大量生長(zhǎng)并形成生物黏泥，因此回用過(guò)程中的微生物的控制是要解決的難題之一。

如果水中的有機(jī)物含量高容易造成菌藻大量滋生，為此對(duì)砂濾后回用水和循環(huán)水中的異養(yǎng)菌含量進(jìn)行跟蹤分析，3種殺菌劑在不同藥劑濃度的殺菌效果分別見(jiàn)圖7～9。

圖7　藥劑殺菌結(jié)果

B1加藥量為40×10-6mg/L，加藥時(shí)間為24h的殺菌率在90%以上；B7加藥量為30×10-6mg/L、40×10-6mg/L，加藥時(shí)間為6h的殺菌率在90%以上；B9加藥量為40×10-6mg/L，加藥時(shí)間為6h、24h的殺菌率均在99%以上。在加藥量為50×10-6mg/L時(shí)，3種氧化型殺菌劑的殺菌率都在90%以上。

在殺菌評(píng)價(jià)試驗(yàn)中將水中的異養(yǎng)菌含量富集到106個(gè)以上，當(dāng)殺菌率達(dá)到98%以上時(shí)，水中的異養(yǎng)菌含量小于1×105個(gè)，這也說(shuō)明當(dāng)加藥量為80× 10-6mg/L時(shí)，3種氧化型殺菌劑能夠適應(yīng)回用水高濃縮倍數(shù)運(yùn)行。

5　結(jié)論

1）回用水作為循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)水水質(zhì)的腐蝕傾向增強(qiáng)，結(jié)垢傾向減弱。氯離子含量高是回用水的水質(zhì)特征。

2）現(xiàn)場(chǎng)換熱器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及現(xiàn)場(chǎng)水冷設(shè)備運(yùn)行情況證明，煉化污水回用水在循環(huán)水系統(tǒng)應(yīng)用沒(méi)有出現(xiàn)腐蝕、結(jié)垢及黏泥滋生情況，煉化污水回用后，循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行情況良好。

3）回用水的高氯腐蝕是制約污水回用水高濃縮倍數(shù)運(yùn)行的瓶頸問(wèn)題，常規(guī)的緩蝕阻垢劑不適合煉化污水回用水高濃縮倍數(shù)運(yùn)行，因此需適合煉化污水回用水高濃縮倍數(shù)運(yùn)行的緩蝕阻垢劑。

4）當(dāng)加藥量為80×10-6mg/L，3種氧化型殺菌劑能夠適應(yīng)回用水高濃縮倍數(shù)運(yùn)行。

［1］天津化工研究設(shè)計(jì)院.HG/T3609—2000工業(yè)循環(huán)冷卻水水質(zhì)分析方法規(guī)則［S］.北京：化工出版社，2014.

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.09.004

2015-04-17）

任紅，2007年畢業(yè)于大連理工大學(xué)（生物工程專業(yè)），現(xiàn)從事于供水工藝管理工作，E-mail：liwy-jx@petrochina.com.cn，地址：遼寧省葫蘆島市新華大街42#錦西石化公司供水車間，125001。