再生水回用到循环水系统的标准应用

郭景玉

中国石油乌鲁木齐石化分公司研究院（新疆乌鲁木齐830019）

再生水回用到循环水系统的标准应用

郭景玉

中国石油乌鲁木齐石化分公司研究院（新疆乌鲁木齐830019）

再生水回用到循环水系统的水质指标在不同的国家标准、行业标准中有不同的规定，各企业在再生水回用中实际执行的情况也各不同，在一些场合还出现了对再生水采用哪项标准意见不同引发的争论。对现状进行了分析，根据循环水用户的经验对再生水回用的水质指标提出了具体的建议。

再生水；循环水系统；标准

节水减排是我国工业经济发展的一项基本国策，污水回用是节水减排的主要途径之一。污水经过适当的处理得以再生利用，不仅减少了污水排放量，还使水资源得到循环利用。越是在水资源匮乏的地区，政府相关部门审批新建、改扩建工业装置取水定额的管理越严格。在取水指标的限制下，再生水的利用可以缓解用水需求。再生水目前常用做工业冷却水系统补水、冲厕、绿化、生活杂用、景观用水、农业灌溉等。循环冷却水系统是工业用水的大户，约占工业用水的70%～80%，现在有很多工厂在循环冷却水系统以再生水替代工业新水做补充水使用。

污水回用技术的研究和应用在我国已有十多年历史，相关标准的制定也在逐步跟进，在不同的标准中对再生水回用到循环冷却水系统的水质指标的规定有所不同。水处理技术在发展，工程上也在不断积累回用的经验，再生水回用的现状与制定标准时已有变化，相关的技术标准也将会不断修订和更新。

1 再生水回用到循环水的相关标准

1.1 污水再生利用工程设计规范[1]

GB 50335-2002《污水再生利用工程设计规范》2003年3月1日起实施，侧重于城市污水的再生利用，内容涉及到方案设计的基本规定，再生水水源，回用分类和水质控制指标，回用系统，再生处理工艺与构筑物设计，安全措施和监测控制。以非强制性条文4.2.2提出了再生利用面广量大的冷却水水质控制指标。

1.2 城市污水再生利用标准[2]

GB/T 19923-2005《城市污水再生利用-工业用水水质》于2006年4月1日起实施。该标准也是以城市污水再生作为工业用水，其技术内容部分的4.1条中规定了再生水用作工业用水水源时的基本控制项目及指标限值表，表中包括再生水用作敞开式循环冷却水系统补充水时应满足的要求。

1.3 循环冷却水用再生水水质标准[3]

由全国化学标准化技术委员会水处理剂分会主持的HG/T 3923-2007《循环冷却水用再生水水质标准》2007年10月1日起实施，标准3的技术要求中规定了再生水用作循环冷却水的水质要求。

1.4 工业循环冷却水处理设计规范[4]

GB 50050-2007《工业循环冷却水处理设计规范》，2008年5月1日起实施。标准中再生水处理部分的6.1.3中建议了再生水直接作为间冷开式循环水系统补充水的水质指标。

2 再生水回用到循环水的控制指标差异

GB 50335和GB 50050为国家强制性标准，是水处理工程项目设计中常引用的设计规范。GB/T 19923-2005是城市污水回用或为引用的推荐性标准。HG/T 3923-2007是化工行业标准，工业污水处理回用到循环水时常被作为水质监测控制的参考。4个标准都将再生水回用到循环水系统的水质控制条件做了具体规定，但侧重点不同，所列水质控制指标项目有差异，对同一项目的限值也有差别（表1）。

表1 不同标准中对再生水水质的规定指标

3 补充水与循环水的水质指标之间的关系

3.1 循环水的水质管理标准

工业循环冷却水系统实际运行水质监测和控制，可查询到的标准有GB 50050-2007工业循环冷却水处理设计规范和GB 50648-2011化学工业循环冷却水系统设计规范[5]，后者对循环水水质指标的要求是引用了前一标准。因此在工厂实际运行管理中更多使用的是GB 50050-2007，该标准3.1.8中列出了间冷开式循环水的水质指标如表2所示。

3.2 再生水和循环水的水质指标比较分析

无论使用何种水源为补充水，循环水系统都要做好水质的监控和管理，以满足工艺上的换热需求，控制好水冷设备和循环水管线的腐蚀和结垢趋势。要达到循环水系统工艺设备运行正常，无论补水来源如何变化，循环水的检测和控制还是要回归到以GB 50050-2007表2中的循环水水质指标来规范管理。

3.2.1 浊度和悬浮物

再生水回用到循环水系统的水质指标在上述的4个标准中浊度的限值最高的是10NTU，其余均为5NTU。GB 50050中规定的循环水的浊度限值为20NTU，对换热设备为板式、翘片管、螺旋板等异型的要求不大于10NTU。

GB 50050中没有直接给出循环水中悬浮物的限值，在石油炼制、化工、氮肥、火电厂循环水系统的运行管理中企业自行制定管理标准中一般要求悬浮物控制在不大于20mg/L，个别情况上限放宽到30mg/L。

表2 GB 50050中对循环水水质指标的规定

悬浮物和色度是影响浊度的主要因素，在再生水指标的制定中显然考虑到这些因素，考虑到再生水在循环水系统被浓缩后的情况。

3.2.2 硬度和碱度

补充水进入到循环水系统运行多次循环，补充水带入的各类阴阳离子、无机和有机的物质都将被循环浓缩，存在腐蚀和结垢的可能。目前普遍采用投加缓蚀阻垢剂的方法，系统硬度和碱度的控制受药剂阻垢性能和缓蚀性能的制约。实际运行中硬度、碱度、电导率、总溶解固体等指标是相互关联的，需要综合的来判断工况。

GB 50050中循环水钙硬度+甲基橙碱度≤1 100mg/L，且给出使用条件为碳酸钙稳定指数RSI≥3.3，已考虑到当时国内缓蚀阻垢剂的钙容忍度和阻垢性能的综合水平。有经验的技术人员通常会根据药剂的性能和系统整体的水质情况，确定适合该循环水系统的钙硬和碱度运行指标，而非完全套用标准或采用药剂供货方提供的控制条件，以达到经济运行的目的。再生水的钙硬度和碱度过高对提高循环水的运行浓缩倍数不利，循环水系统需要根据补充的再生水的指标来确定能否高浓缩倍数运行。以中国石油乌鲁木齐石化分公司为例，根据缓蚀阻垢性能测试规定钙硬度+甲基橙碱度≤1 200mg/L，其中碱度不低于100mg/L.

3.2.3 氯离子

在循环水系统管理中氯离子通常被视为腐蚀因子之一。根据腐蚀形态及其他检测手段判定，当发生氯离子腐蚀时，不能简单的归结为氯离子太高。氯离子腐蚀的关键在于是否具备了发生氯离子腐蚀的其他条件[6]。HG/T 3923-2007中再生水氯离子限值为500mg/L，其他3个标准中氯离子限值均为250mg/L。GB 50050中循环水在碳钢不锈钢管程的氯离子限值1 000mg/L，其他情况限值700 mg/L。再生水进入循环水系统被浓缩2至4倍时氯离子基本能符合循环水中氯离子控制要求。

3.2.4 氨氮

再生水氨氮指标在上述4个标准中限值最高为15 mg/L，最低为5 mg/L，但所有标准中无一例外的注明有铜或铜合金的换热设备时氨氮必须小于1mg/L。显然都考虑到了铜材易发生铜氨络离子腐蚀的原理。即使没有铜材，氨氮过高也易造成循环水水质劣化，主要表现在微生物超标，和含氯的杀菌剂反应影响杀菌效果，导致腐蚀速率、黏附速率的上升等一系列问题，造成循环水处理成本的上升。因此从循环水系统运行的经济性考虑，回用到循环水的再生水氨氮指标宜就低不就高。

3.2.5 C O D

再生水的生产通常建在污水处理厂，从污水到再生水习惯沿用环境水污染监测常用的CODcr来表征综合污染程度，但在循环水监测中却惯用CODMn来表征。再生水回用标准制定均在2007年之前，当时将回用到循环水系统的再生水COD指标定为60mg/L、80mg/L，标准的编制说明中提出了在缺少较长期回用案例的情况下，以某些短期的试验数据和示范工程的短期运行经验为参考。这些年循环水用户在不断积累再生水回用的经验，尤其当再生水水源为工业污水时，其COD组成显然与以城市污水为水源的情况有所不同，再生水中残留的COD组成更为复杂。CODcr为60mg/L已相当于某些污水排放标准的限值了，毕竟再生水是由污水经过再生处理的，指标不应该等同于污水。2007年颁布修订的GB 50050时再生水COD的限值为30mg/L是比较合理的，因此现在较多循环水用户采用这项标准。

3.2.6 总铁

作为金属设备腐蚀的一项监测指标，通常控制循环水系统总铁在1.0mg/L以下。再生水的总铁定为0.3mg/L为循环水的控制留有一定的余地。再生水中总铁指标除了与再生工艺有关，还与再生水的输水管线材质有关。有些再生水处理工艺在除盐或部分除盐的过程同时也降低了碱度，低碱度的水呈腐蚀性特征。如果输水管线材质选择不合适，在供出时总铁合格的再生水，却有可能在用户端入口检出总铁超标。铁超标的影响是导致铁细菌在循环水明显增殖，对使用聚磷酸盐缓蚀剂的还会有干扰，当Fe2+有2mg/L时会使碳钢腐蚀速率增加6～7倍，且局部腐蚀加剧。

3.2.7 微生物

侧重城市污水回用的两项标准中处于卫生消毒的需要规定了再生水的粪大肠菌群不大于2 000个/L，在其他两项标准中再生水的细菌总数规定为103和104个/mL。由于微生物的繁殖呈几何增长的特点，再生水中微生物指标较高时，到敞开式循环冷却系统有微生物适宜的温度等条件得以快速增殖，使循环水的杀菌处理消耗更多的杀菌剂。循环水异养菌通常控制在105个/L数量级以下。回用经验表明，最好将再生水异养菌指标控制在103个/mL以下，必要时采取在进循环水系统之前进行杀菌处理措施。

4 合理应用标准管理再生水和循环水

越来越多的工业废水、城市污水经过适当处理被回用到工业循环冷却水系统中，这些标准中基本上都提到了再生水用于工业冷却水，当无试验数据和成熟经验时，其水质可按以下指标控制应根据补充水水质及换热设备的结构形式、材质、工况条件、污垢热阻、腐蚀速率并结合药剂配方等因素综合确定。制定标准还是比较严谨的，在相关的条款或标准编制说明中大多已提到再生水用户的用水管理，应根据用水设施的要求确定。

因此，在使用标准时忌不顾上下文关联内容而断章取义。综观再生水标准的发展，2007年版的GB 50050工业循环冷却水处理设计规范与被替代的1995年版以及2002年的GB 50335和2005年的GB/T 19923已经更上一层楼，随着再生水工艺和回用技术的发展再生水回用标准也在被修订和完善。在实际工作中合理应用标准可以有效地提高现场管理的水平，关注与工作相关的一些标准征求意见稿的发布，参与其中。

[1]中华人民共和国建设部.污水再生利用工程设计规范∶GB 50335-2002[S].北京：中国建筑工业出版社，2003.

[2]建设部给水排水产品标准化技术委员会.城市污水再生利用工业用水水质∶GB/T 19923-2005[S].北京：中国标准出版社，2005.

[3]全国化学标准化技术委员会水处理剂分会.循环冷却水用再生水水质标准∶HG/T 3923-2007[S].北京：化学工业出版社，2007.

[4]中华人民共和国建设部.工业循环冷却水处理设计规范∶GB 50050-2007[S].北京：中国计划出版社，2008.

[5]中华人民共和国住房和城乡建设部.化学工业循环冷却水系统设计规范∶GB 50648-2011[S].北京：中国计划出版社，2011.

[6]鲍其鼐.氯离子与冷却水系统中不锈钢的腐蚀[J].工业水处理，2007，27(9)∶1-6.

The water quality indexes for the reuse of reclained water to circulating system are different in different national standards and industry standards.Different enterprise may implement different standard in the reuse of renewable water,in some cases different opinions will appear in which standard should be implemented.Some specific recommendations on the water quality indexes for the re⁃use of reclained water to circulating system are put forward according to the analysis of the implementation status of the standards and the experience of the reclaimed water users.

reclaimed water;circulating water system;standard

路萍

2016-01-12

郭景玉（1970-），女，高级工程师，从事水处理技术研究、水质监测及水处理剂产品检验标准的研究、循环冷却水系统的腐蚀防护研究等工作。