关于循环水的水质稳定与处理

Apr.2009化肥设计第47卷第2期Chemical Fertilizer Des2009年4月关亍循环水的水质稳定与处理李涛(中国五环L程有限公司湖北武汉430223)摘要:从循环水的饱合理论以及碳酸盐的化学平衡出发,论逑了循环水系统中盐类之间的关系及其对碳酸盐的影响;简迷了循环水水质稳定的条件,介绍了循环水处理及杀菌消毒方法。关键词:循环水;水质稳定;水处理中图分类号:F085.41文献标识码:A文章编号:1004-8901(2009)02-0040-03Concerning Water Quality Stabilization and Disposal of Circulating WaterChina Wuhuan Engineering Company Lid, Wuhan Hubei 430223 China)Abstract: Author has discussed the relation among salts in the circulating water system and its influence on carbonate from saturation theory of circu-Lating water and chemical balance of carbonate; has briefly described the condition of circulating water quality stabilization, has introduced the cireulatingwater disposal and the sterilizing/disinfecting methodKey words: circulating water; water quality stabilization; water disposal1循环水在生产过程中的变化垢腐蚀等问题,对循环冷却水系统的运行和使用带来不利的影响。敞开式循环冷却水系统中,冷却水通过冷却塔的传热作用达到降低冷却水水温的目的,同时由于2循环水系统水质稳定的判断水的蒸发作用及冷却水和大气之间的直接接触冷2,1碳酸平衡和碳酸钙溶解平衡却水中的盐分、溶解性气体含量、pH值等水环境发碳酸钙的溶度积的大小由Ca2浓度、水温、氢生了较大变化从而使敞开式循环冷却水的水质具离子浓度及pH值来决定。在水温一定时,碳酸钙有以下一些特点。的溶度积是个定值,当水中pH值控制在一定范围(1)由于蒸发水量的损失引起循环水含盐量时游离碳酸含量也基本上是确定的,碳酸钙的溶的浓缩,同时冷却塔的传质作用使水中游离及溶解度积的大小将由Ca2浓度来控制。为避免CaCO3的二氧化碳大量逸散,当二氧化碳的含量不足以保达到饱和或过饱和,须控制好水中Ca2浓度含量,证碳酸盐平衡时给水管道和换热器等用水设备就从而避免产生CaCO2结垢。会形成碳酸钙的沉淀,造成系统内碳酸钙结垢。22水质稳定性指标(2)水中所含溶解性气体腐蚀性盐类和酸类(1)饱和指数l=pH-pHs等电解质与金属接触时,因电解质作用的结果,从式中,pH为水的实测pH值,pH为水在caCO,饱和金属表面析出Fe离子,使设备和金属管道内壁遭平衡时的pH值。当l1>0时,CaCO,处于过饱和,到损坏有结垢的倾向;当l1=0时,水质处于稳定,不腐蚀(3)阳光温度和循环水中的营养成分,为散不结垢;当1<0时,CaCo2未饱和有腐蚀的倾向。开式循环冷却水系统中微生物大量繁殖创造了适(2)水质稳定指数IB=2pHs-pH宜条件,加速了管道系统和用水设备的腐蚀。稳定指数与水质的关系见表1。(4)补充水中带入的和水在循环使用过程中产生的各种微生物其它有机物及无机物在管道表作者简介:李涛(1970年-),男四川阗中人,19年毕业于武汉水面沉积。力电力大学给水排水专业,注册公用设备(给排水)工程师现从事上述因素促使循环水水质恶化,给系统带来结给排水设计工作第2期李涛关于循环水的水质稳定与处理表1稳定指数与水质的关系水、环境保护、换热设备构造和运行的严格要求,此稳定指数I水质倾向法已不再使用了。4.0-5.0严重结垢3.13排污轻微结垢循环水系统的浓缩倍数越高,则补充水水量、水质基本稳定排污水量也就越小,对企业生产用水量的需求和环7.0-7.5轻微腐蚀境的污染也就越少。综合节水、环保及内循环水7.0-9.0严承腐蚀系统阻垢缓蚀处理技术水平等因素,一般设计中将9.0以上极严重腐蚀循环水系统的浓缩倍数控制在3~5。实际生产中23循环冷却水的盐类平衡通过调整循环水系统的排污水量来挖制系统的浓缩倍数,以使循环水的碳酸盐硬度小于极限碳酸盐失,循环冷却水系统中含盐量将不断增加相应水硬度,防止碳酸钙垢的形成。实际生产中在补充水中碳酸盐硬度会逐渐增大,当碳酸盐达到饱和状态量充足且暂时硬度较低的水质条件下仅靠排污法时,水中溶解状念的碳酸盐硬度将达到最大值,并也不能解决循环冷却水的水质稳定间题,还需采用稳定在此数值,即碳酸盐硬度的最大数值为常数。排污法和药剂法相结合的措施才能比较好的解决实际生产中循环水水质结垢或腐蚀问题3循环水处理32循环水系统的杀菌灭藻31循环水水质稳定的处理方法微生物通过补充水和空气不断地带入到循环循环水水质稳定处理方法包括化学法和物理冷却水系统系统中适宜的温度充足的溶解氧和法。目前石油化工行业循环水水质稳定采用物理丰富的营养物质促进了微生物大量繁殖,微生物群法,如磁化、静电等水质稳定处理的还不多,水质稳落及其分泌物所形成的黏泥又加速了水中污垢(包定还是以化学法为主,笔者以下简述水质稳定处理括水垢淤泥、腐蚀性产物等)在金属表面上的沉的化学法。积。水中微生物的繁殖对循环冷却水系统管道和311投加稳定剂处理循环水设备的腐蚀产生的危害是严重的,控制水中微生物当循环水中投加缓蚀剂和分散剂型稳定剂以的活动和数量,对循环冷却水系统及工艺装置换热后,在循环水中会出现新的平衡关系,以此达到减器等用水设备的使用都是十分重要的。循环水的轻结垢或减缓腐蚀的作用。稳定剂的种类有很多杀菌消毒主要有以下几种方式。种,广泛使用的稳定剂有聚羧酸类、膦酸、膦羧酸(1)氯杀菌消毒。氯消毒是一种广泛而有效有机磷酸盐等。随着水资源的匮乏、水源的污染以的消毒方法。氯溶于水很快水解形成次氯酸及排水标准的提高,为使循环水在高浓缩倍数下或(HCO)。氯杀菌主要依靠次氯酸起作用。HCO是经污水处理的排水作补充水下运行,近年来开发出很小的中性分子,能够很快扩散到细菌表面,并通多种多元共聚物,如丙烯酸AMPS共樂物等,以适过细胞的细胞壁穿透进入细胞内以氧化作用破坏应高硬、高碱的冷却水系统。细菌的酶系统而使细菌死亡。氯杀菌的优点是消3.12降低补充水的碳酸盐硬度毒效果好,设备简单,处理成本低。缺点是液氣具降低补充水碳酸盐硬度的方法之一是对补充有毒性和较强腐蚀性,运输使用、存储都比较困水进行软化处理,这样可大大降低循环水系统中的难,一旦泄露对人和环境会带来严重危害。碳酸盐硬度,有利于系统的水质稳定。循环水系统(2)二氧化氯杀菌消毒。二氧化氯杀菌机理中常用的降低补充水碳酸盐硬度的方法有软化法与氧不同,它是通过释放新生态氧[O]起作用,新生和酸化法:①软化法即用石灰软化或氢、钠离子交态氧具有很强的氧化能力对微生物细胞壁有较好换去除补充水中的致垢盐分,该法可以有效地防止的吸附和渗透作用,使微生物蛋白质失活而致死产生碳酸盐垢,大幅提高浓缩倍数但氢钠离子交与液氯杀菌相比,二氧化氯具有如下优点:①二氧换法的投资及运行费用都比较高;②酸化法是将补化氯杀菌能力强作用快,药剂持续时间长;②适应充水的碳酸盐硬度经过加酸处理后使之变成非碳pH值范围广,对碱性配方的运行条件也能适应;酸盐硬度,从而降低补充水中的碳酸盐硬度。加酸③不与氨或多数有机氨起反应,在氨污染的情况下处理的缺点是水的腐蚀性较强,系统中的循环冷却不受干扰杀菌效果不下降;④不产生异味和有毒构筑物如冷却塔等均需要考虑防腐处理。随着节物质,不会产生致癌物质三氯甲烷。二氧化氯处理化肥设计2009年第47卷成本较高纯二氧化氯性质不稳定,具有爆炸性但占循环水制水成本的3%-15%田,经济上是能接随着技术上不断改进和提高,二氧化氯的运输和储受的,只是操作上麻烦些。根据各种氧化杀菌消毒存问题已经得到解决。剂灭菌机理和实际使用情况,在循环冷却水系统中(3)臭氧杀菌消毒。臭氧是氧的同素异构体,二氧化氯是比较理想的杀菌消毒剂随着处理成本是一种不稳定的氧化性气体,极易放出初生态氧的降低,其作为杀菌消毒剂必将会在循环冷却水系[o]。初生态氧是极强的氧化物杀菌效率高,不受统中大规模使用。pH影响和氨干扰能氧化水中的有机物并具有脱4)循环水处理一般根据不同的情况采用不色、除味等作用环境不产生任何影响,但臭氧不稳同的组合,如使用地表水作为补充水的水源,采用定,不能储存,需现场制备耗电量大,在水中容易药剂法和排污法相结合的处理方式可得到满意的消失且杀菌后的水在管道中无抑制细菌繁殖的能处理效果。力。目前石油化工行业循环水系统中运用臭氧杀参考文献菌还不多见。[1]齐冬子敞开式循环冷却水系统的化学处理[M].北京:化学工业出版社,2006.结语[2]许保玖,安鼎年给水处理理论与设计[M].北京:中国建筑工业出版社,1992(1)饱和指数主要反映重碳酸盐、碳酸盐、氢[3]张广超,李宇庆高级氧化技术在废水处理中的应用[门]化肥氧化物与pH值及游离二氧化碳等之间的关系,如设计,2006(5)果它们的关系不平衡,则水质就要失去稳定。稳定4]程传振俎字苏亚南等化肥厂终端污水的治理与研究[指数也只考虑了水中离子的化学作用,而未涉及其化肥设计,2007(6)他的腐蚀因素这2个指数在水质技术中用来判断5许建峰反渗透装置在水处理中的应用门化吧设计xm73水质的趋向具有一定的局限性。[6]储华新循环冷却水的水质控制[冂].化肥设计,2007(1)[7]王云霞我国尿素废水处理现状分析[门]化肥设计,2007(4(2)化学水处理方法依靠添加一定量的各种[8]张兴民浅谈氮肥企业污水零排放治理技术U].化肥设计,化学药剂可较好地解决结垢、腐蚀和微生物繁殖等2007(4)问题。只要运行管理得当,药剂费用也不算高,约收稿日期:200902-05(上接第39页)能满足设计和生产要求,其实际应用情况表明:变由表2中数据可知原料气流量为4823m3h,压吸附制氢技术在合成氨厂弛放气氧回收工艺中其中氢气组分的体积含量为54%,产品氢气的纯度的应用可以为企业创造史好的经济效益大于98%,氢回收率值约为78%,产品氢气量为(2)存在问题及改进意见:装置解吸气系统存2061(m3/h),相当于回收氨:2061/1400×0.7=在压力波动较大的问题,波动范围在0.02-0.061.03(Uh)。按运行9个月计算(截止到2006年2MPa(绝)。解吸气压力波动较大的原因是由于逆放月),节约的煤及蒸汽的费用如下。过程是间歇的,在逆放过程中排出的大量解吸气在(1)回收氨产量:9x30×24×1.03=6674(1)很短的时间内被送入解吸气缓冲罐导致解吸气缓2)节约煤的费用(按当时煤价600元/计):冲罐的压力迅速增加。解吸气压力波动易造成送6674×1.25×600=500(万元)入造气吹风气回收工段燃烧炉的气量不均,压力波(3)节约蒸汽的费用(按综合成本75元/t动幅度大在造气吹风气回收工段开车阶段燃烧炉计):6674×2×75=100(万元)点火升温时易造成灭炉。建议在造气吹风气回收令(4)回收率的提高所创造的效益为产品氢气工段进气管线上增设一自调阀控制入炉压力,以保823×54%×12%=312(m/h);相当于回收证燃烧炉点火顺利调节均衡氨312/1400×0.7=0.16(h);节约煤的费用(按参考文献:煤价600元/t计):9×30×24×0.16x1.25×60[1]丁振氮肥生产中尾气的回收和利用[].化肥工业,199,24=78(万元);节约蒸汽的费用(按综合成本75元/t(2]刘家棋,等分离过程与技术(M]天津:天津大学出版社,计):9×30×24×0.16×2×75=16(万元)。2001.138-1444结语[3]梁其煜,李式模邵皓平变压吸附技术的发展[J].低温工程997.7-11,5(1)兖矿峄化公司5500m3h变压吸附提氢[4]边守军用于空气分离的吸附剂进展[J]黎明化工,1993(2):装置的总体运行情况平稳、可靠,各项技术指标均收稿日期:2008-11-13