冷却循环水处理试验研究

邸亚男

（天津渤天化工有限责任公司，天津 300480）

循环冷却水处理能控制结垢，防止腐蚀，抑制微生物，防止环境污染，是节约淡水资源和合理使用水资源的有效途径。因此在我公司发展高效的循环冷却水处理技术是实现节能降耗的重要途径。其意义如下：

（1）稳定生产：没有水垢附着、腐蚀、穿孔或污泥堵塞等危害，系统中的换热器可以在良好的环境中工作，从而在循环冷却水方面为公司长期安全生产提供了保证。（2）节约水资源：随着循环水浓缩倍率的提高，补充水量就会减少，水的重复利用率提高，从而节约水资源。（3）减少环境污染：由于循环水系统可以减少冷却水的排放量，甚至对排污水进一步处理后，可以用作系统的补充水用，也就不会存在污染的问题，破坏生态环境的问题。

1 系统概况及配方设计方案

1.1 水质分析

我公司循环水水源为地下水，其水质分析数据如表1所示。

1.2 水质特点

由表1数据可知，补充水中的Ca2+、Mg2+浓度低，碱度大于硬度属负硬水，而且pH值偏高，该水的稳定指数为：一倍水6.7，属轻度结垢型水质；二倍水5.52，属中度结垢型水质；三倍水4.74，属严重结垢型水质。

1.3 系统运行概况

冷却水设备材质：镍；走水一侧设备材质：碳钢；冷却水流速：500t/h；换热器表面最高温度：80℃；水冷设备类型：板式换热器；循环水量：200t；保有水量：190t；排污水量：50t；补充水量：180t；冷却水进口温度：32℃；冷却水出口温度：40℃；浓缩倍数：2。

表1 地下水水质分析

1.4 配方设计方案

1.4.1 设计思路

根据上述水质特点及工艺参数和车间设备材质情况，我们提出如下配方：

HEDP：HPMA：PBTCA：三元共聚物：七水硫酸锌：六偏磷酸钠=1：1：1：2：1：0.5

1.4.2 药剂性能

HEDP是同碳二膦酸型中的一种有机膦酸。其化学名称为羟基乙叉二膦酸。它的抗氧化性比较强，能与金属离子形成六元环鳌合物，并且有临界值效应和协同效应，因此它对抑制碳酸钙、水合氧化铁等的析出或沉积有很好的效果。

HPMA是水解聚马来酸酐的简称，由于分子结构中羧基数比聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸多，因此阻垢性能比较好，而且能在175℃左右的较高温度下保持良好的阻垢性。

PBTCA的化学名称是2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸，由于它的分子结构中同时含有膦酸基和羧基两种基团，在这两种基团的共同作用下，使得PBTCA能在高温、高硬度和高pH的水质条件下，与常用有机膦酸相比，PBTCA不易形成难溶的有机膦酸钙。同时它还具有缓蚀作用，特别是在高剂量使用时，它还是一种高效缓蚀剂。PBTCA与锌盐和聚磷酸盐复配可产生良好的协同效应。

三元共聚物是丙烯酸、AMPS、丙烯磺酸盐、磷酸盐的共聚物，是一类综合性能优良的阻垢分散剂，对循环水中常见的磷酸钙、碳酸钙、锌垢等均有显著的作用，并且分散性能优良。它在高碱、高硬、高浊度、高pH值的水质中，不仅自身有优异的阻垢分散性能，而且可以与有机膦酸、锌盐、钼酸盐等缓蚀剂复配，尤其是可与锌盐大剂量复配，从而提高了药剂对碳钢的缓蚀率。

六偏磷酸钠加入水中，能够破坏碳酸钙等晶体的正常生长过程，从而阻止了碳酸钙水垢的形成，同时它还具有缓蚀作用。

2 实验部分

向7个500mL的烧杯中加入不同的实验用水（水质分析数据见表2），分别为(0)(1)(2)(3)(4)(5)(6)，其中(0)为空白试验，是井水即生产实际用补充水，(1)(2)(3)(4)(5)(6)为加入了不同复配浓度阻垢剂的井水，加入的水量都为500mL，画好刻度线，于通风条件下在80℃恒温蒸发浓缩，随着蒸发浓缩的进行，要不断地向烧杯中补充井水，以保持500mL，直至每组都加入了750mL井水为止此时浓缩倍率为2.5，取出烧杯，冷却，过滤，检测滤液中的残留Ca2+含量，结果见表3。

3 水处理方案的确定

通过试验，确定分公司水处理方案为阻垢缓蚀剂：60mg/L；非氧化性杀菌剂：80～100 mg/L；氧化性杀菌剂：50～100 mg/L。阻垢缓蚀剂采用连续加药方式，这样能使循环冷却水中的阻垢剂均匀，效果好。非氧化性杀菌剂，采用冲击加入，加药量根据保有水量计算，每10d冲击一次。氧化性杀菌剂，采用冲击加入，加药量根据保有水量计算，每5d冲击一次。氧化性杀菌剂和非氧化性杀菌剂交替使用。

表2 补充水水质分析数据

表3 试验结果

4 应用试验

根据试验配方及车间水系统的排水量，我们每天向循环水系统加入定量的阻垢缓蚀剂，维持水系统总膦在5～8mg/L，并定期向系统加入氧化性杀菌灭藻剂和非氧化性杀菌灭藻剂，定期对水质进行分析。经处理后的循环冷却水得到明显改善，使冷却水系统中的换热器始终在良好的环境中工作，性能良好，而且杀菌灭藻剂作用明显。自应用该试验方法以来，换热器检修次数明显减少，换热效果良好，成品碱温度在44～45℃之间，未出现产品质量问题，生产运转正常。水质分析抽检数据见表4。

表4 水质分析抽检数据

5 结论

总之，经小试及应用试验和车间的控制工艺参数可知：该药剂配方的阻垢性能良好，在实际生产中，减少了换热器检修次数，减轻换热器的损坏程度，使换热器可以在良好的环境中工作，为车间长周期安全生产提供了保证。今后应加强循环冷却水的现场监测，包括水质，黏泥、挂片及监测换热器等应用和开发新型的查漏技术，做好节水工作。开发高效的高浓缩倍数的水处理技术，重视水质稳定处理技术的进步，重视补充水水质，降低补充水浊度以减少带入水中的泥沙等悬浮物的含量，重视循环冷却水的回用，开发循环冷却水回用新技术、新工艺、达到节约用水的目的。