无磷药剂在循环水中的应用

孙坚峰*，沈凤，林伟

（1.中国石化上海石油化工股份有限公司，上海，200540；2.上海淼清水处理有限公司，山海，200540）

无磷药剂在循环水中的应用

孙坚峰1*，沈凤2，林伟2

（1.中国石化上海石油化工股份有限公司，上海，200540；2.上海淼清水处理有限公司，山海，200540）

近些年无磷药剂在循环水中的应用逐步增加，随着国家对环保意识的增强，无磷药剂已逐渐取代传统含磷药剂，减轻了磷排放对水环境的污染，符合国家节能减排的政策取向。本文介绍了无磷药剂在具体循环水系统的应用，并在阻垢缓蚀效果上与含磷药剂作了对比，以及分析了无磷药剂在补充回用污水情况下的适应性。

无磷药剂；循化水；阻垢缓蚀；污水回用

引言

上海石油化工股份有限公司涤纶事业部 4#循环水系统，设计循环水水量13750 m3/h，2016-2017年平均循环水量9000 m3/h，补水量120 m3/h，保有水量4000 m3。冷热水温差9-10℃，年平均浓缩倍数为 8.06，该系统 2014年起使用无磷配方阻垢分散剂SPC-5501与缓蚀剂SPC-302，使用效果及浓缩倍数控制均能达到原先含磷配方控制时的效果，运行稳定，监测数据良好。同时无磷配方在污水回用的水质条件下，仍具有良好的缓蚀剂阻垢效果。

1 循环水系统使用无磷药剂的意义

目前循环水水处理中普遍使用的配方是磷系配方，随着环境保护意识提高，国家对循环水排污的限制也越来越严格。磷是一种生物富营养化物质，过度排放对环境及生物体具有危害作用，国家污水综合排放标准[1]规定，一级排放磷含量应小于0.5mg/l，二级排放磷含量应小于 1.0mg/l，这将在很大程度上制约磷系配方在循环水处理中的使用。另外磷作为阻垢缓蚀剂，这种配方中虽然使用大量磷酸盐抑制剂，仍不可避免在使用时会产生一些磷酸盐沉积，这给循环水系统清洗运行处理带来困难，也会影响生产设备长周期运行[2]。

无磷或低磷配方是近年发展较快的一种循环水处理方式，使用无磷处理方式对减少磷排放，保护环境具有极积意义，同时可降低循环水系统磷酸盐沉积。

2 使用无磷药剂后循环水系统情况

2.1 工业补充水水货条件

表1 2016年工业水水货条件

在未补充回用水之前，工业水作为唯一的补充水，水质比较稳定。

2.2 日常控制指标

表2 循环水日常控制指标

2.3 日常运行情况

使用无磷药剂后，为了提高浓缩倍数，加酸调节总碱度，控制指标在 100-300mg/l，涤纶 4#循环水系统总碱度基本控制在200mg/l左右，该系统进出口温差基本接近10℃，热负荷较大，日常浓缩倍数控制较高，各离子浓度控制较高，总碱度的控制对于防止锌盐的沉积有显著的效果。

图1 使用无磷茚剂各离子曲线图

图2 浓缩倍数控制密比

上图2整理了无磷药剂使用前浓缩倍数的控制，以及近阶段无磷药剂使用期间浓缩倍数的控制。由图可清楚看到，无磷药剂的使用并没有降低浓缩倍速的控制，相反比未使用前还稍有上升，说明药剂的分散性能以及缓蚀性能都非常的良好。

使用无磷配方后循环水总磷有了大大的降低，目前循环水中总磷（以P计）基本能控制在1mg/l以下，图为2103年使用含磷配方时循环水内总磷的含量，当时循环水总磷指标为8-12mg/l。图4为使用无磷药剂后循环水总磷含量变化情况，总磷含量在0.3-0.6mg/l（以P计）范围内波动。

图3 2013年循环水中总磷含量

图4 无磷茚剂替代后循环水总磷含量

使用无磷药剂后，循环水总磷含量下降2.5mg/l(以P计)左右。涤纶 4#循环水系统使用含磷药剂时，浓缩倍数平均 5倍左右，排污量约为24m3/h，使用无磷药剂后浓缩倍数平均8倍左右，排污量下降到15m3/h。按年运行8000小时计，年减排总磷约516kg，年节约工业水7.2万吨。

2.4 运行效果监测

表3 2016年6月～2017年5月挂片监测数据

表4 试管监测数据

图5 腐蚀速率密比

从图5腐蚀速率对比来看，两种水处理药剂的运行监测结果均良好。

图6 沉积速率密比

从沉积速率上看，无磷药剂使用期间较 13年含磷药剂SPC-680使用期间有所上升，但仍在控制范围之内。这与无磷药剂受总碱度影响较大有一定的联系，总碱度偏高的情况下，锌盐容易沉积。另外，无磷药剂分散剂与缓蚀剂的按比例投加控制也需要特别注意。

表5 循环水异养菌数、监测粘泥量

无磷药剂的投用对原本杀菌剂的杀生能力未有明显影响，杀生效果良好。

3 无磷药剂应对污水回用

3.1 污水回用情况

涤纶4#循环水系统自2016年6月21日起使用MBR回用水，补充量约30m3/h。6月21日到9月22日共124天期间，由于回用水水质不合格和装置停车检修等情况，实际补充天数为35天。其中，6/21-7/4连续补充14天，7/13-7/19连续补充7天，8/1-14连续补充14天，共计35天。回用水补充当天，补充比例约为总补充水量的15%。

8月15日起装置停车检修。9月13日开车投运。10月8日起补充回用水50m3/h至今，其中10-11月份为连续稳定补充回用水。

表6 2016/1/1∼2016/11/21期间回用水水货

从回用水分析数据看，电导率、氯离子、总碱度出现了较大幅度的波动，合格率较低，CODCr和BOD5也出现了超标幅度较大的情况。为此对不达标回用水采取了停补的措施，不达标的回用水并未大量补入循环水系统，未对循环水系统运行产生负面影响。

表7 涤纶4#循环水场运行主要参数

表8 涤纶4#循环水场水处理效果监测结果

3.2 回用水使用分析

1）从涤纶4#循环水系统前阶段的运行情况看，回用水补充比例 15-35%，浓缩倍数达标运行情况下，水处理效果监测结果均合格。

2）回用水电导率、氯离子合格率不足50%，表明给水水质控制尚不够稳定。氯离子偏高会给循环水系统增加腐蚀风险。电导率偏高，降低回用水补充到循环水系统中的节水效果。

3）COD、BOD、氨氮指标合格率虽较高，但不合格时指标超标较严重，导致循环水系统停止补充回用水。高COD、BOD、氨氮回用水一旦补入循环水系统，其产生的负面效果，相当于循环水系统发生了工艺介质泄漏，会严重干扰或破坏循环水系统的正常运行，导致微生物粘泥大量滋生，腐蚀增加，缩短设备使用寿命，增加日常水处理费用等后果。

4）总体评价：在回用水水质达标的情况下，回用水补充到循环水系统，补充比例在35%以下时，目前使用的无磷药剂配方完全能满足循环水系统达标运行的要求。更高回用比例下运行是否能满足达标运行要求，需开展进一步应用实验。

4 结束语

经过近4年无磷药剂的应用，涤纶4#循环水系统运行稳定，各方面监测数据都能与之前含磷药剂SPC-680使用期间持平，有些指标甚至做的更为出色。循环水总磷指标可控制在 0.3-0.6mg/l范围内，达到国家一、二级排放指标要求。具有显著的磷减排效果。

另外在应对循环水补水污水回用时，药剂缓蚀阻垢效果保持稳定。在污水补充比例在35%以下时，完全能够满足循环水的各项运行指标要求。

由于浓缩倍数的提高和回用水的使用，减少了工业水的使用量，具有显著的节水效果。提高浓缩倍数约年可节约工业水7万吨，按20%补充回用水年可节约工业水约20万吨，合并年可节约27万吨左右工业水。

[1]污水综合排放标准GB 8978-1996. 1988.

[2]刘玉林,汪心想. 低磷环保型水处理剂的研究[J]. 河南化工,2011,28(1)： 42-44.

[3]鲍其鼐. 我国循环冷却水处理 30年[J]. 工业水处理,2010,30(12)： 6-14.

[4]郑书忠. 我国工业循环冷却水处理发展现状与展望[J]. 水处理信息报导,2010 ,(3)： 1-5.

[5]陶武荣,陈博武,季淑浥,等. 无磷循环冷却水处理药剂的研究开发[J]. 工业水处理,2011,31(8)： 72-73.

Application of Non-phosphorus Water Treatment Agent in Circulating Water

SUN Jianfeng1*,SHEN Feng2,LIN Wei2
(1. Sinopec Shanghai Petrochemical Company Limited,Shanghai,200540,China;2. Shanghai Miaoqing Water Treatment Company Limited,Shanghai,200540,China)

In recent years,a gradual increase in the application of non-phosphorus water treatment agent in circulating water,along with the country's awareness of environmental protection,non-phosphorus water treatment agent has gradually replaced the traditional phosphorus agent,the pollution of phosphorus emission to water environment is reduced,in line with the policy orientation of the national energy-saving emission reduction. In this paper,the application of non-phosphorus water treatment agent in the circulating water system is introduced,and the scale inhibition and corrosion inhibition effect is compared with that of phosphorus agent,and the adaptability of non-phosphorus water treatment agent in the case of reusing wastewater is analyzed.

non-phosphorus; water treatment agent; circulating water; scale inhibition and corrosion inhibition; reusing wastewater

TP085

B

1672-9129(2017)06-0130-04

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.06.046

孙坚峰,沈凤,林伟. 无磷药剂在循环水中的应用[J]. 数码设计,2017,6(6)： 130-132.

Cite：SUN Jianfeng1,SHEN Feng2,LIN Wei. Application of Non-phosphorus Water Treatment Agent in Circulating Water[J]. Peak Data Science,2017,6(6)： 130-132.

2017-02-06；

2017-03-13。

孙坚峰（1959-），男，上海，工程师， 研究方向：长期从事水处理应用研究。

Email：13361817958@qq.com