水处理药剂在工业循环水中的应用

摘要：在工业产业成为国民经济支柱产业的今天，工业生产过程中持续消耗大量的水资源。为了减少水资源的浪费，提高对水资源的利用率，进行工业水的循环使用十分有必要，这样的利用方式能够有效减少工业废水的排出量，减轻对资源和环境的压力，达到节能降耗的目的。工业水在循环利用过程中需要使用一定的处理药剂，降低其对设备的腐蚀，降低管道内部的结垢程度，提高机组设备的使用寿命。本文从工业循环水中常见的水处理药剂入手，分析并探讨这些水处理药剂在工业循环水中的具体应用方式，为推动我国工业水循环利用水平进一步提升提供一些思路。

关键词：工业循环水;水处理药剂

1.工业循环水处理药剂概述

在工业生产过程中，工业循环水的主要作用是冷却和换热，是工业生产中比较重要的环节，关系到工业生产设备的工作效率，也关系到工业生产的质量和安全。工业循环水处理药剂的应用是一种化学类的处理方法，应用药剂对水体中物质的作用来达到缓蚀、阻止水垢生成、杀菌等目的。与之相对的则是膜处理法和阴极保护法等物理类处理方法。处理药剂的处理对象主要是循环水中的阴阳离子、悬浮物、灰尘、可溶解气体等，它们是形成腐蚀、水垢、微生物菌群繁殖的主要源于。目前，应用在工业循环水处理中的处理药剂大致可分为缓蚀阻垢剂、杀菌剂两大类，其中缓蚀阻垢剂是传统缓蚀剂与阻垢剂的复配产物，分为无机、有机两种，杀菌剂则按照杀菌方式分为氧化型和非氧化型两种。

2.水处理药剂在工业循环水中的应用

2.1 缓蚀阻垢剂的应用

缓蚀阻垢剂是一种复配药剂，兼有抑制腐蚀和水垢的双重作用。无机缓蚀剂起步比较早，但随着绿色化学概念的发展其中部分成分被限制使用或替换。早期的铬酸盐、亚硝酸盐、硅酸盐、聚磷酸盐等成分都是能够在进水表面生成氧化膜来延缓腐蚀的药剂，但其中的部分成分已经被限制使用，钼酸盐、钨酸盐近期成为新开发应用的无机缓蚀剂被应用于循环冷却系统中，以代替铬酸盐等毒性更高的成分。以A省某工厂的循环冷却系统为例，该循环系统使用的凝汽器管材质为不锈钢，管道材质为碳钢，循环水的结垢趋势较为明显，且随着不断循环使用、浓缩倍数提高，结垢更加明显。为了保证循环冷却系统的正常使用，需要控制浓缩倍数在3～4之间，Ca离子浓度小于500mg/L，水体碱度同样小于500mg/L。系统所使用的是缓蚀阻垢剂HZ80BZN，能够有效阻止碳酸钙水垢的形成，抑制对不锈钢、碳钢材料的腐蚀，药剂使用后在连续6个月的运行中可以看出总铁含量有明显下降，说明腐蚀情况被有效控制，且浓缩倍数稳定在3～4之间，节水效果比较明显。有机缓蚀阻垢剂是一种近年来发展起来且发展速度较快的水处理药剂，多使用有机胺作为原材料，比如芳香胺、一元胺、二元胺等。有机缓释阻垢剂能够成为很多无机重金属成分组成的缓蚀阻垢剂的替代品，但却会带来新的问题，即水体富营养化、不可生物降解等。目前，比较受重视的环境友好型有机缓蚀阻垢剂是聚天冬氨酸，这是一种从生物代谢角度合成的生物高分子物质，可自自然界提取、合成过程环保、可生物降解，缓释阻垢效果比较优秀。

2.2 杀菌剂

杀菌剂是用于杀灭水体中细菌、藻类、真菌等微生物的药剂，不仅能够降低水体中杂菌的含量，还能够促进水体中有机物的分解、缓解腐蚀和结垢现象。微生物一直是工业循环水系统中的大问题，微生物形成的生物粘泥长期存在会不断产生悬浮物，严重影响循环水系统的运行，还会对管材形成腐蚀。杀菌剂的要求是不会对循环系统产生腐蚀影响，不受酸碱度限制，能够长期或有效抑制微生物滋生，无毒无害安全程度高。杀菌剂通常可分为两种，一种是氧化型，一种是非氧化型。氧化型杀菌剂主要成分为为氯盐、溴盐、臭氧药剂，例如二氧化氯、三氯异氰尿酸钠盐、次溴酸盐、溴氯烷基海因等。非氧化型杀菌剂的主要成分是长链碳化物，比如季铵盐类、有机胺类、氯酚类、有机硫类、异噻唑啉酮等，其中氯酚类杀菌剂的杀菌效果好但毒性较大，有机硫类药剂对硫酸还原菌有针对性作用，异噻唑啉酮的杀菌范围比较广。杀菌剂的投放通常采用连续投加或间歇投加两种方式，需要根据水体中微生物的总量和变化规律进行选择，通常连续投加适用于微生物含量较高的水体，而间歇投加适用于微生物含量较低的水体。在连续投加时，需要先进行高浓度投放，以最快速度实现对大部分细菌、藻类等微生物的杀灭，待水体经过检验微生物浓度控制在较低范围内时，降低投加浓度可以实现节约成本、提高安全性、有效抑制微生物滋生的目的。在间歇投加时，每次投入的药剂浓度都需要维持在较高程度，争取每次投加都能够杀灭绝大部分微生物，且能够对后续微生物的滋生形成较有效的抑制效果。为了减少细菌、藻类等微生物产生抗药性，可采用不同杀菌剂形成的复配药剂，或采用两种及其以上的药剂交替使用，提高杀菌能力，减少杀菌成本。

2.3 生物药剂

生物药剂与缓蚀阻垢剂、杀菌剂的原理、成分都有所不同，生物药剂是一种纯生物制剂，原理是利用生物菌群及其产生的酶来实现对杂菌的抑制，对有机物的分解，对腐蚀、水垢形成速度的缓解。生物药机通常需要经过人工筛分、菌种培养、菌种驯化等环节，才能得到能够稳定处理循环水问题的高效药剂。生物药剂具有将杂菌、藻类、有机物、氨氮等彻底分解成有机酸、乙醇、二氧化碳、含硫氨基酸的特点，能够有效破坏水体中适合微生物生长的环境，能够消耗水体中的溶解氧，能够改变氧化还原电位，从而减少生物粘泥附着的可能性。以C省甲醇生产厂为例，该厂循环冷却系统为间冷开式，为各类换热器提供冷却源。该厂选择使用生物药剂作为缓蚀、阻垢、杀菌的主要手段，在循环水池中投加生物填料隔箱，为生物菌群提供附着环境;用甲醇汽提废水来为生物菌群提供生长繁殖所需的生物碳源，一方面为生物菌群提供营养，提高后续生物药剂的处理效果，另一方面还能够减少厂内废水量，实现废弃物的再利用;通过加酸装置调节水体酸碱度，使其停留在适合生物菌群活跃也符合工业循环水要求的位置;生物菌群对循环水的处理效果可通过监测得知，冷却系统集水池、吸水池、换热站等位置都需要安装可用于监测腐蚀变化的不锈钢、碳钢挂片。工厂选择使用生物药剂就要进行氯气等会对生物菌群生长繁殖形成影响的药剂进行停用，避免对生物菌群也形成杀灭，浪费工厂成本也影响生物药剂的作用发挥。

结束语：传统的缓蚀阻垢剂、杀菌剂都存在一些弊端，或是对环境不友好，或是毒性大操作安全程度低，因此，水处理药剂在工业循环水中的应用主要朝着绿色环保、安全等方面发展。生物药剂处理效果优秀，节约工厂在循环系统材料、循环水补充等方面的成本支出，降低氯气等循环水处理方式的安全隐患，改善工作人员的工作环境，是有潜力的水处理药剂发展方向之一。

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作者简介：屈云龙（1988年7月24日）性别：男 民族：汉，籍贯：江苏丰县，职务/职称：值长，助理工程师，学历：大专，单位：青海盐湖元品化工有限责任公司，邮编：816099

研究方向：水处理药剂在工业循环水中的应用

青海盐湖元品化工有限责任公司 江苏丰县