炼化污水回用到循环水系统的应用研究

任红（中国石油天然气股份有限公司锦西石化分公司）



炼化污水回用到循环水系统的应用研究

任红（中国石油天然气股份有限公司锦西石化分公司）

通过对炼化污水回用现场的循环水、新水及污水回用水的水质监测分析与评价，进行了炼化污水回用到循环水系统的应用研究。氯离子含量高是回用水的水质特征。针对目前药剂对氯离子耐受性考察评价得出，回用水的高氯腐蚀是制约污水回用水高浓缩倍数运行的瓶颈问题，通过缓蚀试验、杀菌试验及现场水质监测对炼化污水回用到循环水系统进行应用研究。并对3种氧化型杀菌剂做了室内试验，结果表明：当加药量为80×10-6mg/L时能够适应回用水的高浓缩倍数运行。

炼化企业污水回用水水质缓蚀杀菌

循环冷却水处理技术的主要目的就是要解决危害系统安全运行的腐蚀、结垢、微生物繁殖这三大主要问题。与新水相比，炼油企业污水回用水缺乏相对的稳定性，其水质复杂多变。经初步处理的炼油污水回用于工业循环冷却水，首要解决腐蚀、结垢、微生物繁殖的问题。通过实验室缓蚀试验、杀菌试验及现场水质监测对炼化污水回用到循环水系统进行了应用研究，根据水场及水质情况选出最优配方及最佳水质范围，较好地解决了炼化污水回用水的腐蚀问题及菌藻控制的瓶颈问题，污水回用后循环水系统应用没有出现腐蚀、结垢及黏泥滋生情况，循环水系统运行情况良好。

1　实验方法及药剂

1）旋转挂片腐蚀实验。按照《冷却水分析和试验方法》进行。实验仪器腐蚀试验仪，实验运行条件：温度（45±1）℃、试片旋转速度为75r/min、实验时间72h。

水质分析方法。水中钙硬度、总碱度、异养菌含量分析方法［1］采用HG/T3609—2000《工业循环冷却水水质分析方法》。

杀菌剂评定试验。按照《冷却水分析和试验方法》进行。

2）药剂为缓蚀阻垢剂，分为C1-206（A1）、HD-206（A7）、CLP-40（A9）3种型号；氧化型杀菌剂分为CQ-409（B1）、HD-409（B7）、CLB-506（B9）3种型号。一循水场使用缓蚀阻垢剂与杀菌剂A1、B1，七循水场使用A7、B7，九循水场使用A9、B9。

2　回用水水质分析

分公司在一循水场、六循水场、八循水场、九循水场、苯乙烯水场、二甲酯水场进行了污水回用。对各循环水场的新水、回用水及循环水的水质分析数据进行了分析统计，图1～3为八循水场的分析统计示意图。

图1　回用水、新水、循环水的总碱度

图2　回用水、新水、循环水的氯离子

从回用水、新水、循环水的水质分析数据可以得出，回用水的氯离子含量高（最大值为400mg/L），总碱度低（最小值为50mg/L），水中的异养菌含量高于新水。氯离子是水中主要的腐蚀因子，总碱度是水中主要的结垢因子，水中的异养菌含量是生物黏泥滋生的决定因素。因此回用水代替新水作为循环水系统补水，其水质的结垢性减弱，腐蚀性增强，存在着黏泥滋生的条件。

图3　回用水、新水、循环水的异养菌含量

循环冷却水腐蚀控制是通过在水中加入缓蚀剂使其在冷换设备的金属表面形成保护膜来阻止金属腐蚀的发生，由于氯离子的半径小，很容易穿透氧化膜而到达碳钢的表面，并与铁作用形成可溶性化合物，使氧化膜的结构发生变化，从而导致腐蚀加剧。因此污水回用水中的氯离子腐蚀是炼化企业实现污水回用的难题。从八循水场的水质分析数据中可以看出，循环水中的氯离子含量逐月上升（10月循环水系统在线清洗置换，氯离子含量下降），氯离子最高达600mg/L。因此，目前循环水系统水处理的重点是防止氯离子腐蚀的发生。

3　换热器现场监测

为了掌握回用水水质对循环水系统的腐蚀影响及水处理药剂的阻垢缓蚀情况，利用现场换热器的监测试管及现场挂片对各循环水系统进行了跟踪监测。现场监测换热器的工艺条件为流速1m/s，介质温度为100℃饱和蒸汽。2013年1—11月八循水场试管监测结果见图4、图5。

图4　换热器试管腐蚀速率监测结果

从图中的试管监测数据可以看出：试管腐蚀率小于0.05mm/a，粘附速率小于12mg/（cm2·月），均优于中国石油股份公司要求的腐蚀率小于0.1mm/a，粘附速率小于20mg/（cm2·月）的控制指标，说明系统腐蚀控制及结垢与黏泥沉积控制良好。

图5　换热器试管黏附速率监测结果

4　影响药剂缓蚀因素

实施污水回用是实现节水减排的有效措施。循环冷却水的高浓缩倍数运行，是节约用水的有效途径。目前分公司应用回用水的循环水系统没有出现腐蚀现象，但循环水场的浓缩倍数控制偏低（在2.0左右）。如果将循环水的浓缩倍数提高到5.0，可在原来的基础上节水37.5%以上，节水空间大、效益显著。但由于回用水中的氯离子含量已经很高，而且其含量会随着回用水运行时间而缓慢增高，如果采用高浓缩倍数运行，将面临高氯水质的腐蚀问题，因此炼化污水回用水的高氯腐蚀是制约污水回用水高浓缩倍数运行的瓶颈问题。

4.1氯离子对药剂缓蚀效果的影响

目前循环水系统水处理的重点是防止氯离子腐蚀的发生。为了掌握回用水中的氯离子对药剂缓蚀效果的影响，开展了旋转挂片腐蚀试验，对分公司现有的3种缓蚀阻垢剂A1、A7、A9对氯离子腐蚀的耐受程度进行了试验，试验结果见图6。

图6　氯离子对药剂缓蚀效果影响

试验结果表明：随着水中氯离子的增高，试片腐蚀率逐渐增大；在实验室条件下，3种药剂相比，A1药剂对氯离子的耐受程度最好，在氯离子为600mg/L时，A药剂试片腐蚀率小于0.1mm/a，A7、A9药剂的试片腐蚀率均大于0.1mm/a。

从实验结果可以看出，目前使用的常规缓蚀阻垢剂要求水中氯离子含量不能超过600mg/L，常规缓蚀阻垢剂不适合炼化污水回用水高浓缩倍数运行，因此进行适合炼化污水回用水高浓缩倍数运行的缓蚀阻垢剂的研制开发非常重要。

4.2杀菌剂

由于污水中有机物、悬浮物含量高，成分复杂，微生物易大量生长并形成生物黏泥，因此回用过程中的微生物的控制是要解决的难题之一。

如果水中的有机物含量高容易造成菌藻大量滋生，为此对砂滤后回用水和循环水中的异养菌含量进行跟踪分析，3种杀菌剂在不同药剂浓度的杀菌效果分别见图7～9。

图7　药剂杀菌结果

B1加药量为40×10-6mg/L，加药时间为24h的杀菌率在90%以上；B7加药量为30×10-6mg/L、40×10-6mg/L，加药时间为6h的杀菌率在90%以上；B9加药量为40×10-6mg/L，加药时间为6h、24h的杀菌率均在99%以上。在加药量为50×10-6mg/L时，3种氧化型杀菌剂的杀菌率都在90%以上。

在杀菌评价试验中将水中的异养菌含量富集到106个以上，当杀菌率达到98%以上时，水中的异养菌含量小于1×105个，这也说明当加药量为80× 10-6mg/L时，3种氧化型杀菌剂能够适应回用水高浓缩倍数运行。

5　结论

1）回用水作为循环水系统补水水质的腐蚀倾向增强，结垢倾向减弱。氯离子含量高是回用水的水质特征。

2）现场换热器监测数据及现场水冷设备运行情况证明，炼化污水回用水在循环水系统应用没有出现腐蚀、结垢及黏泥滋生情况，炼化污水回用后，循环水系统运行情况良好。

3）回用水的高氯腐蚀是制约污水回用水高浓缩倍数运行的瓶颈问题，常规的缓蚀阻垢剂不适合炼化污水回用水高浓缩倍数运行，因此需适合炼化污水回用水高浓缩倍数运行的缓蚀阻垢剂。

4）当加药量为80×10-6mg/L，3种氧化型杀菌剂能够适应回用水高浓缩倍数运行。

［1］天津化工研究设计院.HG/T3609—2000工业循环冷却水水质分析方法规则［S］.北京：化工出版社，2014.

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.09.004

2015-04-17）

任红，2007年毕业于大连理工大学（生物工程专业），现从事于供水工艺管理工作，E-mail：liwy-jx@petrochina.com.cn，地址：辽宁省葫芦岛市新华大街42#锦西石化公司供水车间，125001。