中水回用循环冷却水系统水质稳定处理研究及应用

侯玉琳

（中海油天津化工研究设计院，天津 300131）

随着科技的发展，工业用水在人类用水中占据着非常大的比例，而其中冷却水又占据工业用水的60%～70%以上[1]，为节约用水而提高浓缩倍数，使得冷却水中阻垢缓释剂的投加尤为重要。阻垢缓蚀剂的发展经历了铬酸盐，聚磷酸盐，有机磷酸盐等阶段，逐步向高效，低毒，环保的方向发展[2,3]。工业上多通过实验来筛选阻垢缓蚀剂的配方，其中磷系配方仍然是目前国内应用最为广泛的阻垢缓蚀剂配方之一[4]。

中水回用作电厂循环冷却水补充水在我国已有广泛应用，这是污水资源化的具体表现，但为防止或减缓冷却系统的结垢、腐蚀和微生物生长，循环冷却水在运行过程中需要进行处理[5]，投加相应的阻垢缓蚀剂和杀菌剂。

七台河某电厂采用七台河市中水做为循环冷却水系统的补充水。运行时浓缩倍数为4 倍。笔者针对其水质进行了阻垢缓蚀剂的筛选及应用。

1 实验部分

1.1 实验用水

实验用水取自七台河市某电厂循环冷却水系统中补充水作为实验用水，该水质各项指标为电导率877μs/cm；pH7.12；Ca2+36.36mg/L；Mg2+16.06mg/L；总硬度（以CaCO3计）157.63mg/L；Cl-71.87mg/L；Cl-总碱度（以CaCO3计）186.5mg/L；总磷0.057mg/L；TDS419mg/L。

当浓缩倍数为4 倍，pH 为9.1 时，该电厂运行时温度和阻垢倾向见表1。

表1 浓缩4 倍时各温度下的水质类型

由表1 可看出该补充水水质为中等硬度中等含盐量高碱度水质，根据雷兹纳(Ryznar)稳定指数判断自然条件下该补充水属于弱腐蚀型水，但当浓缩倍数达到4 倍时，该水质有严重的结垢倾向，且该倾向随着温度的升高而加剧。

1.2 阻垢实验

根据《水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法》（GB/T 16632-2008）测试药剂阻垢性能。

2 实验结果与讨论

根据水质情况，结合以往的工作经验，选取由锌盐-膦酸盐-分散剂组成的复合水处理剂QTH-1016 不同加药浓度进行筛选。这种复合型的水处理剂是近年来为敞开式循环冷却水在高pH 值下运行而开发的的锌系复合水处理剂。这类缓释剂不但具有良好的阻垢作用，同时还具有优良的缓释作用[7]。模拟现场浓缩4 倍的循环水配水，其中Ca2+质量浓度为150mg/L，Cl-质量浓度为300mg/L，由于现场极限碱度可达15mmol/L 因而分别控制碱度12mmol/L和15mmol/L，控制pH=9，水温为（80±1）℃，分别添加浓度为80、100、150mg/L 的阻垢缓蚀剂进行10h的阻垢实验，实验结果见表2。

表2 不同药剂浓度的阻垢率

由表3 可以看出，三种药剂投加浓度均能达到很好的阻垢效果，药剂投加量为100mg/L 时的阻垢性能明显优于投加量为80mg/L 的阻垢性能，且与投加量为150mg/L 的阻垢性能相差不大。综合考虑成本和阻垢效果，选取药剂投加浓度为100mg/L 为最佳方案。

3 现场应用情况

根据筛选实验结果，选取QTH-1016 做为阻垢缓蚀剂用于现场循环冷却水中，药剂控制投加浓度为100mg/L。循环水浓缩倍数维持在4.2～4.5 倍，供回水的温差保持在6～7℃。QTH-1016 采取连续投加的方式加入循环冷却水系统中，杀菌剂采取非氧化性杀菌剂异噻唑啉酮和氧化性杀菌剂二氧化氯交替冲击投加的方式。异噻唑啉酮是一类广谱高效杀生剂，在较宽的pH 值范围内都有优良的杀生性能并能与氯，缓蚀剂，阻垢剂相容，可被降解[8]。运行4个月以来碳钢，不锈钢的腐蚀率均能达到《工业循环冷却水处理设计规范》（GB50050—2007）要求。腐蚀率为：

碳 钢0.015～0.026mm/a 不 锈 钢0.0012～0.0017mm/a。

4 结论

通过有针对性的筛选出的阻垢缓蚀剂QTH-1016 对该厂的循环冷却水系统起到了很好防护作用，此种阻垢缓蚀剂具备优良的阻垢性能，确保了换热器的换热效果；并具备优良的缓蚀性能，确保了碳钢腐蚀率＜0.075 mm/a，不锈钢的腐蚀率＜0.005 mm/a。可以在高浓缩倍率下运行并且磷含量低，不仅提高了经济效益还达到节约水资源，减少排污量的目的。

［1］郑逸云，周柏青，李芹.水处理缓蚀剂应用现状与发展[J].腐蚀科学与防护技术，2004，（2）.

［2］周本省，工业水处理技术[M].北京；化工工业出版社，2002：60-72.

［3］衣龙欣，郭树林.含磺酸盐共聚物的全有机缓蚀阻垢剂的研制及应用[J].工业水处理，1996.16（2），14-15.

［4］李培元.火力发电厂水处理及水质控制[M].北京：中国电力出版社，1999：651-652.

［5］周本省.工业水处理技术[M].北京；化工工业出版社，2002：45-46.

［6］周本省.工业水处理技术[M].北京；化工工业出版社，2002：204-205.

［7］郑书忠.工业水处理技术及化学品[M].北京；化工工业出版社，2010：636-637.