楊加義， 趙立軍， 張國(guó)敏，楊 軍， 趙燕華

(神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)煤炭化學(xué)工業(yè)分公司甲醇廠，寧夏 銀川 750411)

新型RJ生物藥劑在循環(huán)水中的應(yīng)用與分析

楊加義， 趙立軍， 張國(guó)敏，楊 軍， 趙燕華

(神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)煤炭化學(xué)工業(yè)分公司甲醇廠，寧夏 銀川 750411)

神華寧煤煤炭化學(xué)工業(yè)分公司甲醇廠一套循環(huán)水系統(tǒng)自2013年8月10日開(kāi)始投加RJ生物藥劑，迄今已經(jīng)運(yùn)行兩年，現(xiàn)對(duì)使用新型RJ生物藥劑進(jìn)行分析討論。該藥劑投加期間循環(huán)水濁度、氯離子、總鐵、腐蝕率、CODCr、和濃縮倍數(shù)等指標(biāo)都達(dá)到了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并且使用該藥劑加藥量小，加藥頻次低，人工勞動(dòng)量少，在節(jié)能及減排方面經(jīng)濟(jì)效益顯著。

RJ生物藥劑；循環(huán)水；指標(biāo)；國(guó)標(biāo)要求；性能

神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)煤炭化學(xué)工業(yè)分公司甲醇廠一套循環(huán)水系統(tǒng)在使用化學(xué)藥劑期間，水質(zhì)分析指標(biāo)超標(biāo)現(xiàn)象嚴(yán)重，并且碳鋼、不銹鋼、銅的腐蝕率等指標(biāo)都超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，且化學(xué)藥劑投加量大，為此研發(fā)中心聯(lián)合甲醇廠對(duì)使用循環(huán)水新型RJ生物藥劑的重慶萬(wàn)利來(lái)化工股份有限公司、中化涪陵化工有限公司、重慶三靈化肥股份有限公司、玖龍紙業(yè)(重慶)有限公司進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)考察。上述企業(yè)循環(huán)水的氯離子、總鐵、濁度、pH、濃縮倍數(shù)、堿度、硬度和碳鋼、不銹鋼、銅的腐蝕率等指標(biāo)都達(dá)到了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并且加藥次數(shù)和加藥量的減少，降低了人工勞動(dòng)量。通過(guò)對(duì)上述企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行管理考察、論證，擬定了甲醇廠一套循環(huán)水投運(yùn)新型RJ生物藥劑的方案，并對(duì)開(kāi)始投運(yùn)至2015年8月10日止質(zhì)檢中心所提供的各項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了收集、整理，并對(duì)使用情況進(jìn)行分析討論。

1 一套甲醇循環(huán)水系統(tǒng)的基本情況

甲醇循環(huán)水系統(tǒng)的基本情況見(jiàn)表1。

表1 甲醇循環(huán)水系統(tǒng)的基本情況

2 補(bǔ)水水質(zhì)及存在問(wèn)題

補(bǔ)水是經(jīng)過(guò)濾沉淀預(yù)處理后的黃河水作為全廠補(bǔ)水。原水水質(zhì)如表2(2013年8月-9月份分析數(shù)據(jù))。

表2 補(bǔ)水水質(zhì)

從補(bǔ)充水的水質(zhì)計(jì)算，該補(bǔ)充水Langelier(飽和指數(shù))指數(shù)為0.26(>0有結(jié)垢趨勢(shì))，Ryznar(雷茲納穩(wěn)定指數(shù)) 指數(shù)為7.45(>6有腐蝕趨勢(shì))，表明該水源為結(jié)垢腐蝕性水質(zhì)，因此控制該循環(huán)水結(jié)垢腐蝕是該循環(huán)水系統(tǒng)水質(zhì)穩(wěn)定運(yùn)行的重要任務(wù)之一。

3 實(shí)施過(guò)程

根據(jù)使用RJ生物藥劑技術(shù)要求，在大檢修期間對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行了

如下改造：

(1)在冷卻塔塔池出水口周?chē)O(shè)置300mm高圍堰，以阻擋塔池沉積下來(lái)的生物粘泥進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)，影響換熱設(shè)備的換熱效率。

(2)在冷卻塔塔池出水口周?chē)惭b了12臺(tái)生物模架(內(nèi)置纖維球)，作為生物菌群的"著床"的載體。

(3)更改空分補(bǔ)水管線，確保在低溫狀態(tài)下，避免鹽類(碳酸鈣鹽占90%)以及其它易結(jié)晶物的結(jié)晶，堵塞填料；

(4)將低溫甲醇洗裝置水分離塔廢水引至冷卻塔塔池作為菌群繁殖的營(yíng)養(yǎng)源。

(5)加藥時(shí)間及頻次：

首次投加時(shí)第一月投加6噸，次月起每月投加1.2噸，每月

分四次均量投加。

(6)加藥地點(diǎn)及方式：循環(huán)水塔池處，人工投加。

4 RJ生物藥劑主要成分及作用基理

新型RJ生物藥劑(菌群)是采集于自然界，通過(guò)人工培養(yǎng)、馴化、篩選等方式優(yōu)選出專門(mén)用于循環(huán)水穩(wěn)定處理的微生物菌群。這種微生物菌群不僅可以以碳、氮、硫、磷等作為營(yíng)養(yǎng)源，還可以吞噬其它微生物菌群、消解有機(jī)物、溶解垢層，具有廣泛的食物鏈和營(yíng)養(yǎng)源，主要由溶垢細(xì)菌、群體淬滅細(xì)菌、高效降解細(xì)菌、絮凝細(xì)菌等多種高效復(fù)合細(xì)菌組成。

(1)溶垢細(xì)菌：溶垢微生物在生長(zhǎng)繁殖過(guò)程中，能夠與鈣鎂離子形成穩(wěn)定的可溶性螯合物，將更多的鈣鎂離子穩(wěn)定在水中，從而增大鈣鎂鹽的溶解度，使得水體中的硬度升高，抑制垢的沉積，而且能夠使已經(jīng)形成的碳酸鹽垢逐步溶解，阻止鈣鎂離子在金屬表面形成碳酸鹽垢，瓦解混合垢的沉積。

(2)群體淬滅細(xì)菌：通過(guò)群體淬滅細(xì)菌分泌的群體淬滅酶可降解細(xì)菌群體感應(yīng)系統(tǒng)的信號(hào)分子，干擾細(xì)菌群體感應(yīng)系統(tǒng)，阻礙細(xì)菌之間的信息交流，抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖，減少形成微生物粘泥的源頭，以達(dá)到消減了細(xì)菌在金屬管道上形成微生物垢的條件，進(jìn)一步減少細(xì)菌對(duì)金屬的腐蝕的可能，達(dá)到緩蝕阻垢的效果。

(3)高效降解細(xì)菌：高效降解細(xì)菌能夠消耗循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)部分溶氧，可使溶氧適度減少，改變氧化還原電位(ORP)；分解有機(jī)粘泥避免局部有機(jī)酸及電極電位引起的腐蝕，避免金屬被銹蝕；還能夠分解消除循環(huán)水中的有機(jī)物及含氮物質(zhì)，同時(shí)能對(duì)水體中比藻類高等的好氧微生物產(chǎn)生激活作用，改變水體環(huán)境與養(yǎng)分競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，中斷菌藻的養(yǎng)分供給鏈，使菌藻的滋生環(huán)境惡化，進(jìn)而逐步抑制菌藻生長(zhǎng)。RJ生物藥劑作用微生物及機(jī)理見(jiàn)表3。

5 改造后水質(zhì)指標(biāo)評(píng)價(jià)

依照工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50050-2007)，主要是從pH、堿度、總硬度、濁度、氯離子、硫酸根離子、硅酸根離子、電導(dǎo)率、總鐵、CODCr、濃縮倍數(shù)和腐蝕率等指標(biāo)對(duì)我廠使用RJ生物藥劑2年來(lái)(自2013年8月至2015年7月份)的水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行分析討論。

5.1 pH值

國(guó)標(biāo)要求：6.8～9.5，運(yùn)行期間pH值月平均值均保持在8.0～8.5之間，水質(zhì)呈弱堿性，有效地避免了換熱設(shè)備、管線在酸性環(huán)境下的腐蝕。pH值檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 pH值檢測(cè)結(jié)果

5.2 堿度

國(guó)標(biāo)要求：鈣硬+堿度≤1100mg/L。運(yùn)行期間月平均值均在200～250mg/L左右，能有效的防止系統(tǒng)結(jié)垢及垢下腐蝕，提高濃縮倍數(shù)達(dá)到節(jié)水減排的效果。堿度檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 堿度檢測(cè)結(jié)果

5. 3 鈣硬度

運(yùn)行期間循環(huán)水鈣硬度月平均值均保持在680mg/L左右，運(yùn)行平穩(wěn)。鈣硬度檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 鈣硬度檢測(cè)結(jié)果

5.4 總硬度

國(guó)標(biāo)不做要求，運(yùn)行期間月平均值最高值是1287mg/L，最低值是743mg/L。兩年來(lái)，從現(xiàn)場(chǎng)換熱器打開(kāi)情況觀察和監(jiān)測(cè)換熱器監(jiān)測(cè)掛片情況來(lái)看未見(jiàn)明顯的結(jié)垢?？傆捕葯z測(cè)結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 總硬度檢測(cè)結(jié)果

5.5 濁度

國(guó)標(biāo)要求：板換≤10NTU，管換≤20NTU。濁度是在換熱設(shè)備換熱面污垢沉積和軟垢形成的主要原因之一，濁度嚴(yán)重超標(biāo)，不僅影響換熱效率，同時(shí)增加垢下腐蝕。運(yùn)行期間月平均值最高值是6.2NTU，最低值是1.5NTU，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)要求。濁度檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 濁度檢測(cè)結(jié)果

5.6 總鐵離子

國(guó)標(biāo)要求：≤1.0mg/L，運(yùn)行期間月平均值最高值是0.26mg/L，月平均值最低值是0.007mg/L。鐵離子是鐵細(xì)菌的主要供獻(xiàn)者，是反映循環(huán)水系統(tǒng)腐蝕的主要指標(biāo)之一。一般對(duì)補(bǔ)充水總鐵含量要求<0.2～0.5mg/L。循環(huán)水中的總鐵指標(biāo)宜≤0.5mg/L?？傝F離子濁度檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表9。

表9 總鐵離子濁度檢測(cè)結(jié)果

5.7 CODCr

國(guó)標(biāo)要求：≤100mg/L，兩年累計(jì)投加甲醇廢水112000噸，運(yùn)行期間最高值是29mg/L，最低值是21mg/L。CODCr濁度檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表10。

5.8 濃縮倍數(shù)

國(guó)標(biāo)針對(duì)化學(xué)藥劑處理的要求：不宜大于5(這主要是從經(jīng)濟(jì)方面考慮的。大于5藥劑費(fèi)用增大，節(jié)水費(fèi)用就不明顯了)，不應(yīng)小于3。月平均值最高值為5.53，月平均值最低值為4.18(前兩月調(diào)試期除外)，普遍維持在4.5～5.0之間。濃縮倍數(shù)是循環(huán)水運(yùn)行的一個(gè)綜合指標(biāo)，常視為循環(huán)水運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。濃縮倍數(shù)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表11。

表10 CODCr濁度檢測(cè)結(jié)果

表11 濃縮倍數(shù)檢測(cè)結(jié)果

5.9 腐蝕速率

循環(huán)水中掛片腐蝕反應(yīng)出系統(tǒng)總體腐蝕程度，腐蝕速率檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表12。

表12 腐蝕速率檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)中國(guó)石油化工總公司對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，碳鋼平均腐蝕率達(dá)到了"好"級(jí)；碳鋼2年平均腐蝕率為0.0639mm/a，優(yōu)于國(guó)標(biāo)<0.075mm/a的標(biāo)準(zhǔn)；銅合金、不銹鋼的腐蝕速率優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，碳鋼的腐蝕速率逐月降低，平均值已優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。循環(huán)水監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)指標(biāo)見(jiàn)表13。

表13 循環(huán)水監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)指標(biāo)

6 性能分析

6.1 節(jié)水性能

生產(chǎn)正常情況下本年與上年同期用水比較節(jié)水性見(jiàn)表14。

表14 生產(chǎn)正常情況下本年與上年同期用水比較

6.2 減排性能

使用生物藥劑后，含甲醇的工藝廢水平均每月加入循環(huán)水塔池5040m3，循環(huán)水池的排污量也大幅降低，兩年減少?gòu)U水排放1300661 m3。2013年9月至2015年7月甲醇廢水投加量及排污量見(jiàn)表15。

表15 2013年9月至2015年7月甲醇廢水投加量及排污量

6.3 降資性能

使用RJ生物藥劑不用再投加緩蝕阻垢劑、氧化性殺菌劑、非氧化性殺菌劑等化學(xué)藥劑，不但節(jié)省了設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用、設(shè)備檢修備品備件費(fèi)用，而且避免了加藥系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行操作及檢修，大大降低了操作及檢修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。使用該循環(huán)水處理生物藥劑不僅省去了加藥裝置的設(shè)備維護(hù)費(fèi)用，還降低了維護(hù)運(yùn)行的人工費(fèi)用。

6.4 安全性能

使用該循環(huán)水處理生物藥劑，原加氯系統(tǒng)停運(yùn)，不僅消除了?；仿葰獾墓芸仫L(fēng)險(xiǎn)，而且消除了添加化學(xué)藥劑對(duì)人的傷害和潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)還能清潔冷卻塔周邊環(huán)境，抑菌殺菌、防止呼吸道細(xì)菌散布--可除滅冷卻塔所孳生的病原菌，抑制散熱過(guò)程因蒸發(fā)水氣而散布病菌，防止如軍團(tuán)菌等致病菌群引起的呼吸道疾病。

6.5 經(jīng)濟(jì)效益

若工業(yè)水按2.8元/m3計(jì)算，減排的廢水處理費(fèi)按1.4元/m3，RJ生物藥劑經(jīng)過(guò)2年的運(yùn)行節(jié)水減排共產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)價(jià)值為483.1萬(wàn)元。原一套循環(huán)水裝置使用化學(xué)藥劑，月平均藥劑消耗費(fèi)用約為14萬(wàn)元左右，兩年的藥劑費(fèi)用約為336萬(wàn)元；現(xiàn)使用新型RJ生物藥劑每月費(fèi)用約為16.32萬(wàn)元，兩年約為456.96萬(wàn)元(包含首次投加)。 與原化學(xué)藥劑相比，兩年生物藥劑共產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)價(jià)值為362.14萬(wàn)元。2013年9月至2015年7月節(jié)能減排經(jīng)濟(jì)效益見(jiàn)表16。

表16 2013年9月至2015年7月節(jié)能減排經(jīng)濟(jì)效益

7 生物藥劑缺點(diǎn)

(1)投加方案需充分考慮可能泄漏介質(zhì)、周邊環(huán)境；換熱器泄漏物若是殺生劑不能使用；

(2)系統(tǒng)啟動(dòng)加藥量大，且需要生物技術(shù)專業(yè)知識(shí)水平；

(3)活菌易附著于掛片或流速較低的管壁；

(4)保有水量大于循環(huán)水量1/5的系統(tǒng)效果較差；

(5)需進(jìn)行生物掛膜，安裝膜架裝置；

(6)生物藥劑保存環(huán)境要求較高，需避光照射，4～25℃為宜，4～15℃最好，保存時(shí)間較短，原則上不超過(guò)2個(gè)月。

8 結(jié)論

循環(huán)水RJ生物藥劑是無(wú)磷、無(wú)重金屬的環(huán)保生態(tài)藥劑，是一種集阻垢、除垢、緩蝕、抑止雜菌和分解有機(jī)物等多種功能于一體的高效循環(huán)水處理生物藥劑，投加使用后循環(huán)水各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)均優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并且在節(jié)能、減排、降資、增效及安全性能方面效果顯著，具備推廣應(yīng)用條件。

(本文文獻(xiàn)格式：楊加義，趙立軍， 張國(guó)敏，等.新型RJ生物藥劑在循環(huán)水中的應(yīng)用與分析[J].山東化工，2016，45(16)：202-207.)

2016-05-17

楊加義(1967—)，大學(xué)本科，從事工藝生產(chǎn)管理工作。

TQ085.412

A

1008-021X(2016)16-0202-06