提高回用水pH值降低循环水系统腐蚀速率

冶金动力2012年第5期60METALLURGICAL POWER总第153期提高回用水pH值降低循环水系统腐蚀速率李建梅，吴良玉(武钢能源动力总厂供水厂，湖北武汉430083)[摘要]对企业来说,污水回用可以解决水资源紧张问题。但是,回用水对循环水系统的腐蚀影响也非常大,通过进行相关试验,提出了提高回用水pH值,达到降低循环水系统的腐蚀的目的。[关键词回用水;循环水系统;廣蚀速率;pH值[中图分类号] TQ085[文献标识码] B[文章编号]1006 -6764(2012)05 -0060-03Increasing pH Value of Reusing Water to ReduceCorrosion Rate of Circulating Water SystemLI Jian- mei, WU Liang yu(Water Supply Plan, Energy Sources and Power Plant, Wuham lron ond Steel (Group) Corp., Wuhan, Hubei 430083, China)[ Abstract ]The reusing of wastewater can solve the problem of shortage of water resourcefor industrial companies. However, reusing water corrodes the circulating water system. Thresults of the relative tests show that the corrosion rate of the circulating water system caube reduced by increasing pH value of the reusing water.[Key words] reusing water; circulating water system; corrosion rate; pH value1回用水水质特征及存在的问题表1循环水系统补充水水质分析结果为了减少污水排放,武钢从2007年起先后建起污水处理站项目净化水.两座污水处理站处理厂区废水,处理水量18000 m2/进水出水pH8.27.67.22ho处理后的回用水主要替代净化水回用于武钢各敞Ss/(mg/L)3002开式循环冷却水系统作补水。运行三年来由于回用COD/(mg/L)10018.57水水质的改变(与原长江水源的净化水比),给相关不溶解油/(mg/L)0.84-用户带来了一定影响,如进人循环水系统时,导致浓总硬度/(mmol/L)2.2~3缩倍数降低,管道结垢和腐蚀加剧等问题。武钢污水总碱度(mmol/L)1.9-31.732.30处理站采用石灰+ PFS+ PAM混凝工艺,去除硬度、Ca*+(mgL)67.3846.49碱度浊度、COD。污水处理站的水源为工厂工业废C:/(mgL)918.61水和生活污水混合水。约70%~80%工艺废水(烧结、SoO:/(mg/L)142.643.2炼铁炼钢、冷轧、热轧、电厂、制氧等),约20%厂区Te/(mg/L)0.480.95电导率/(μS/cm)82081636内生活水(洗浴、冲洗、食堂..)和初期雨水。细菌总数(个/mL)3.8x10*1.1 水质特征循环冷却水系统补水水质分析结果见表1。(2)回用水含盐量高,表现为电导率高。加速金从表1中分析数据来看,回用水总硬度、总碱属的电化学腐蚀。度、Ca2*、含盐量、Cl、S02等远远高于净化水。(3)回用水CI-含量高。CI对钢铁类材质的腐蚀1.2回用水存在的问题有促进作用。随着回用水作为循环水补水的比例不断提高,2腐蚀因素分析净化水比例的下降，回用水存在的问题越来越突循环冷却中国煤化工导率不断升出。主要表现在:高,腐蚀加剧YHCN MH G效控制,先要(1)水硬度高。将导致循环冷却水系统易结垢,了解哪些因素对水质的腐蚀严生影啊。腐蚀的影响浓缩倍数降低。因素包括pH值硬度、离子浓度、溶解气体和悬浮.2012年第s期冶金动力总第153期METALLURGICAL POWER51物等叫。硬度、离子浓度的控制需增加设备投入，目前统补水时对循环系统、回用水系统造成的腐蚀危害。暂不考虑;对于溶解气体的影响,溶解氧的影响因素2.1 pH 提高水质的变化较大,回用水的溶解氧浓度在6~7 mg/L 之间,对碳2.1.1当 PFS、PAM投加量不变时提高pH值变化钢的影响较大，,但是无法改善;回用水悬浮物的处理试验水质:污水处理站调节池出口是采用v型滤池处理,出水悬浮物波动较小,一般试验药剂:(1)石灰; (2)PPS; (3)PAM; (4)小于3 mg/L,无需再处理。本着不改变污水处理站H2SO4;的现有工艺流程,且经济有效、简便易行的原则,腐试验步骤:取1 L水样,加石灰后搅拌,转速蚀的控制可采用提高pH值的方法。150 r/min, 1min;加PAF搅拌，转速150 r/min,2根据金属腐蚀理论四,随着水的pH值升高,水中min;加PAM慢速搅拌,转速70 r/min,1 min后。静的氢离子浓度降低，并可降低溶解氧的临界点浓度止,测pH值(1),加HSO,调节pH值(2)至8.0~m,使回用水对钢的腐蚀性随着pH值升高而降低。8.8,测定水样P碱、M碱、总硬、铁、浊度等。分析结即降低腐蚀速率，来缓解回用水作为循环冷却水系果见表2所示。表2提高pH值试验水质分析结果号Ca(OH)2 浓度pH值(1)浊度/NTU1( mmol/L)_ /(mmol/L) 1(mmoL/L)总硬度铁(m/)电导率(mg/L)八uS/cm)0-188C2.063.047209.223.80.18.280.457109.088.474.00.121.213.140.477099.132.80.06719.458.531.23.240.319.47300.30709.498.524.0.873.020.297068.514.20.109.528.550.787089.538.545.00.130.76从水质分析数据来看,石灰随着石灰浓度的提通过混凝形成絮体被去除了。因此通过调整石灰投高,水的碱度、铁呈下降趋势,总硬度下降不明显。加量,控制pH值,可以使水中铁含量降低。2.2 pH 值提高的影响表2数据进-步验证上述分析。污水处理站提高出水pH值使用的处理剂是石2.2.1 pH 值提高对腐蚀的影响灰。石灰可以有效降低水中的碱度、碳酸盐硬度、浊武钢回用水pH值按设计要求控制在6~9,实际度,对有机物和氨氮也有一定的去除能力。处理pH值在7~8之间。试验目的是将处理后的水石灰去除硬度:石灰乳的有效成份为Ca(0H)2,pH值提高到8.5左右,来测定水质腐蚀速率,了解投加到废水中带人Ca*和0H ,0H使水中的HCO3水质腐蚀是否改善。- +CO3-， 因此随着石灰投加量增加，水中Ca2和不同pH值条件下的腐蚀速率CO3-不断积累,直至形成碳酸钙沉淀。水中碳酸盐碱试验方法:静态旋转挂片失重法度充足时,缓冲性强,系统pH值稳定;随着HCO3减试验条件:试验材质:A3碳钢;试验水温:50+1少，石灰加入量继续增加，缓冲性减弱,HCO3-→C;试片旋转速度:75 r/min; 试验时间:72 h;试液CO3-,进一步产生碳酸钙沉淀,同时系统pH有所增体积与试片表面积之比:100 mLcm2加。当水中HCOz消耗殆尽,pH迅速升高,产生氢氧试验水质:污水处理站出水。化镁沉淀,但由于Ca*的引人,钙硬会增加,而总硬污水处理站出水pH值设计值是6~9 ,实际运行度不变。反应中产生的沉淀在混凝除浊的过程随后值是7~8。取回用水调节pH值至8~9,通过旋转挂水中原有的胶体颗粒- -同被除去，最终降低水中硬片失重法,汉中国煤化工速率。试验结度。果见表3。IHCNM HG石灰投加量对铁的影响:石灰中的0H会和原由表3可见,pH值调整前的腐蚀速率很高,其水中的金属离子如三价铁离子结合,形成胶体颗粒,中北湖污水站达到1.825 mm/a远远高于国家对循.冶金动力2012年第5期62METALLURGICAL POWER总第153期环水系统的要求(<0.125 mm/a)。 当加石灰调整至电导率:700~850 uS/cmpH值8.0-8.8 时碳钢的腐蚀速率有明显降低,但是经过静态模拟试验及现场应用试验的验证,摸腐蚀速率仍然偏高。索出武钢污水处理站回用水提高pH值运行参数。表3污水处理站旋转挂片试验结果提高pH值后的北湖出水腐蚀速率有不同程度降pH值腐蚀速率/(mn/a)备注低。作为循环冷却水的补水,可以缓解循环冷却水系7.641.825调整前.统的腐蚀。.0调整后4讨论3.51.103污水处理站采用次氯酸钠消毒，表1中氯离子8.8的正是通过“次氯酸钠消毒’这个环节进人的。次氯2.2.2 pH 值提高对结垢趋势的影响酸钠消毒是一-种经济、且应用普遍的消毒方法,现场水中各种水垢的产生为阴阳离子共同产生的结消毒效果能够保证。次氯酸钠进人水中不稳定,迅速果，处理方法的主要手段就是去除其中- -种离子或分解成氯离子和很强氧化能力的氧自由基,因此次同时去除形成水垢的离子,或使其稳定在水中心。氯酸钠消毒给系统带来氯离子是不可避免的。通常循环水冷却水系统中;主要的结垢问题是碳酸刚生产的新鲜次氯酸钠溶液有效氯含量约120 mg/钙垢,其次是磷酸钙垢和硅酸钙垢,随着pH值的升L,总氯含量约240 mg/L。也就是说当次氯酸钠用量高,水中CaCO3结垢趋势增大,由表2水质分析数为20 mg/L 时,出水氯离子增加4.8 mg/L,但生产中据来看，增加石灰的投加量可以降低水中的HCO35实际增加氯离子含量超过8 mg/L。 因此在消毒效果离子,碱度的降低使水中重碳酸盐的含量降低,能缓有何障的前提下,尽可能减少引人的氯离子含量,对解系统的结垢。进厂的次氯酸钠溶液总氯含量应按《次氯酸钠溶液2.2.3 pH 值提高对杀菌效果的影响标准GB19106- -2003》中A类I级标准执行,限定总武钢污水杀菌处理剂使用的是次氯酸钠，它是氯含量不高于24%。或采用其它消毒方式,比如:紫作用机理和氯基本相同,依靠HCl0来杀菌的。长期外线消毒、臭氧消毒等。以来，普遍认为pH值在8以上比在7以下时氯的5结论杀菌效果差。近年来,美国Nalco水处理公司研究氯武钢污水处理站采用提高石灰投加浓度的处理在不同pH值条件下对微生物膜的去除作用，结果工艺,运行费用低,同时降低出水碱度,提高pH值,发现，虽然CI0的杀生活力比HCI0慢,但如果给它使循环冷却水结垢、腐蚀趋势减弱,为循环水系统提提供一个较长时间作用的机会,同样也能达到HCI0供了更安全的保证，提高了循环水浓缩倍数,节水效的杀生作用2。因此,提高回用水pH值,不会影响次益明显。由于处理后的回用水主要用于敞开式循环氯酸钠的杀生效果。冷却水系统的补水。所以,以上采取的措施只能缓3现场试验解回用水水质的腐蚀和结垢,在某个敞开式系统中,现场试验阶段，调整自动加药系统的石灰投加冷却水在换热设备中吸收热量后,经冷却构筑物与浓度,通过硫酸调节pH值,污水处理站出水pH值大气及阳光接触,水分蒸发,二氧化碳逸散,溶解氧现在控制在8.0~8.8之间。石灰投加浓度为40~50和悬浮固体物增加,水中溶解盐类浓缩等,也会给系m/L,基本停止工业浓硫酸的投加,pH值控制基本统带来腐蚀、结垢和菌藻繁殖等问题。因此,循环冷达标。现场试验阶段水质情况如下:却水系统必须采取相应措施与对策,通过投加缓蚀试验日期:5.1~5.25剂、高效阻垢分散剂和杀菌灭藻剂使其达到循环冷pH:8~9;浊度:<5 NTU却水正常运行要求。不溶解油:0.3~0.8 mg/L[参考文献]COD:10~30 mg/L[1]唐受印,戴芝友.工业循环冷却水处理M北京:化学工业出版社.总硬度:2.5~3.2 mmol/L2003.[2]李文融,曾坚.循环吟却水外押手册nn天津.科学技术出版社.1991.总碱度:1~1.5 mmol/L[3]解鲁生.锅炉水中国煤化工社:1998.Ca2: 70~80 mg/LYHC N M H G期:2012-03-19Ch: 80-~130 mg/L作者简介:李建梅(1966- ),女,毕业于武汉城市建设学院给排水专TFe: 0.2~0.4 m/L业工程师,现从事给排水技术工作。.