循环水无磷处理药剂在元坝净化厂的运用探究

循环水无磷处理药剂在元坝净化厂的运用探究

殷建锋

上海洗霸科技股份有限公司，200437

【摘要】在循环水系统中利用无磷药剂，可以发挥出阻垢和缓蚀等作用。本文主要分析了循环水无磷处理药剂在元坝净化厂的运用，综合利用静态模拟试验法和动态模拟试验法，确定无磷处理药剂的浓缩倍率和使用浓度等方面对最终使用性能的影响，结合试验结果指导循环水无磷处理药剂的使用，保证循环水的水质等符合国家相关规定。

关键词：循环水；无磷处理药剂；元坝净化厂；运用分析

在中石化发展过程中，重点发展项目包括元坝净化厂，而在净化厂中配置了循环水场，属于工业冷却水的配套设备，循环水场中配置了冷却塔，满足净化厂用水需求。因为元坝净化厂位于水源控制部位，为了对水源地发挥出保护作用，因此严格限制了厂区用水和排水等方面。为了节省利用水资源，需要保证整体循环水系统的浓缩倍率超过4倍，同时需要根据相关要求开展排放污水，结合相关标准，在处理循环水的过程中需要利用无磷方案。利用无磷药剂，需要构建专业除磷设施，减少污染物排放量。针对上述要求，元坝净化厂针对当前循环水磷含量较高的问题，对无磷处理药剂的配方进行调整，对于原来存在的技术不足进行处理。

一、概述循环水无磷处理药剂

循环水无磷处理药剂主要的作用为阻垢缓蚀和抑制菌藻。它是一种新型的防腐阻垢药剂，尤其适用于在循环冷却水、电厂及钢厂锅炉水的净化过程中产生的碳酸钙垢、硫酸钙垢和磷钙垢等【1】。不含有机磷的无磷型缓蚀阻垢剂，在污水水质有较高的磷排放量时，能大幅度减少污水的处理成本；因其无磷特性，可降低循环冷却水中的细菌数量，降低消毒灭藻剂和粘泥剥离剂的使用量。

（一）使用方法

1.对于总硬度为100mg/L和总碱量为100mg/l的如长江流域的水，采用30mg/L的无磷型缓蚀阻垢剂，其缓蚀剂的侵蚀速度低于0.075 mm/a。2.对于总硬度为300mg/L、总碱量为200mg/L、氯盐含量超过30mg/L的水，采用30 mg/L的无磷型缓蚀阻垢剂，其侵蚀速度低于0.075 mm/a。3.对于具有50mg/L、总碱量为50毫mg/L的闽江流域等极低硬度的水，采用60mg/L的无磷型缓蚀阻垢剂具有较好的抑制作用。4,采用无磷型缓蚀剂与其它缓蚀剂配合，可以大幅度地减少缓蚀剂的用量【2】；5.单独应用无磷缓蚀剂时，其用量以40~60mg/L为宜。由于无磷缓蚀剂是一种酸性的缓蚀剂，所以在使用的时候要戴上眼镜和手套，避免直接接触到皮肤，如果不慎接触需要利用大量的水清洗。储存时间为10个月。

二、项目概况

根据当前工厂循环水的质量特征，补水采用的是新的工业用水、酸性汽提水经过处理后再利用，两者按规定的比例进行调配【3】。由于酸性汽提水中含有大量的硫、氨氮、COD等污染物，具有很高的腐蚀性，尤其是含有硫离子的情况下，极易引起装置的局部腐蚀，甚至会引起装置的腐蚀和穿孔，所以研究适合该装置的无硫循环水体系的需求，同时也是无磷工艺方案制定的难点部分。

（一）系统参数

在元坝净化厂中循环水系统中配置了五套水塔设备，相应的参数如下：1.循环水的总量为10000m³/h。2.总体保水量为7000m³。3回水温度在30~35℃范围内。4.给水温度处于20~29℃范围内。浓缩倍率超过了4.0。5.系统部件利用的原材料包括碳钢和不锈钢以及铜等。

（二）无磷药剂方案

为了控制整体水质，在水循环系统中利用无磷处理措施，主要是发挥出药剂的阻垢和缓蚀作用。例如利用ECH-491药剂，其主剂为改性剂铵盐类，这类物质可以覆盖硫化物形成的点蚀状况，同时可以对微电流的电子传递发挥出抑制作用，避免持续性推进电化学过程，从而对腐蚀电流发挥出阻止作用。

三、无磷药剂的应用

针对系统中含硫回用水的特点开发利用无磷水处理药剂，因为水质具有较高的浓缩倍率，而且其中硫化物和氨氮等方面的浓度较高，完成配比工作之后，要保证无磷药剂发挥出显著的阻垢和缓蚀性能【4】。因此在使用药剂的时候，针对不同水质条件开展试验活动，因此确定无磷药剂投放量，优化整体使用条件。

（一）不同高浓缩倍率的阻垢性能

添加80mg/L的ECH-310药剂和ECH-491，设定试验温度在79~81℃范围内，维持时间在10h左右，结合不同浓缩倍率条件，开展相应的阻垢试验。可以确定在固定药剂浓度的情况相爱，增加相应的浓缩倍率之后，将会降低阻垢作用，当浓缩倍率超过5倍，会显著降低阻垢率。

（二）不同药剂浓度的阻垢性能

控制浓缩倍率为4.9倍，因此在对浓缩倍率进行固定之后，需要对不同药剂浓度进行调整，因此确定最佳使用量，保证最终的阻垢效果符合行业保准。通过分析可以确定，在提高药剂的浓度之后，将会优化阻垢性能【5】。浓度超过100mg/l，可以保证阻垢率超过95%，如果再继续增加药剂的浓度，不会再大幅度的提高阻垢性能。

（三）不同浓缩倍率条件的缓蚀效果

投加浓度为100mg/l的无磷药剂，设定试验温度在44~46℃，维持试验时间在72h，利用标准碳钢，控制旋转速度为75r/min左右。结合试验可以确定，控制浓缩倍率在1~5倍，可以控制腐蚀率的平均值在0.04mm/a左右，可以保障缓蚀率超过95%，这符合相关质量要求。

（四）动态模拟试验结果

采用野外配比补给水进行了动态模型试验，采用荧光示踪技术对ECH-310、ECH-491和ECH-517进行添加，并采用5-10 mg/L的ECH-517和5-10 mg/L的方法进行试验。每天投入一种药剂抑制细菌增殖，维持0.2-0.5的正常操作，系统的浓缩倍数为4倍（按 K+的浓度来算）。

四、在净化厂循环水系统中利用

实验结束后，选定化工厂的一项公共项目——循环水处理，进行了现场测试。该装置具有2000m³/h的循环量，存水1400m³。补水质量：PH值7.99；导电率285us/cm；碱性100mg/L；钙的硬度为1040mg/L；60mg/L的硫化物和30.50mg/L的氯离子；铁0.0mg/L、NH3— N5.610mg/L、COD50mg/L、浊度0.70mg/L。

1月投用无磷药剂ECH-310、ECH-491和ECH-517，并添加了杀菌剂来抑制细菌生长，并对其进行了实时监控，直至当年2月，再循环水的pH值达到8.5-8.8；导电率在1240—1500mu/cm；碱性：200-2450mg/L；钙的硬度在410-4480mg/L之间；硫化剂1.9毫克/升和1900mg/L的氯离子液；铁0.3-0.50mg/L，氨氮10.60mg/L。通过对实际生产的分析，表明该体系具有较好的缓蚀作用。

采用无磷药剂后，主要监控的换热器水侧及流程端入口温度都相对平稳，从另一个角度说明了无磷药剂的阻垢作用。监测循环30天，观察试管结果；结果表明：碳钢悬式换热器的锈蚀量分别为0.017mm/a和0.0317mm/a；不锈钢悬链板的平均腐蚀速率为0.0017mm/a，不锈钢管的腐蚀速度为0.0027mm/a【6】；结果表明：黄铜试片侵蚀速度分别为0.0027mm/a、0.0037mm/a和7.60mcm。试验表明满足相关要求，在挂片和管子的内部都没有出现显著的腐蚀现象。

五、结论分析

实验证明，在含硫量低于2.0 mg/L的情况下，该药剂的阻垢和缓蚀性能都能够满足应用的需要，而且其作用是非常明显的。在对无磷型药剂进行连续追踪监控的基础上，将荧光示踪与光谱测定相结合，可以很好地解决无磷型药剂的含量调控问题。在此基础上，通过对ECH-310、ECH-491等无磷复合水处理剂的阻垢和缓蚀性能进行研究，并从安全、经济和稳定的角度出发，提出了在100-120 mg/L范围内的最佳投加量。元坝净水厂再生水中的无磷药剂的试验研究，采用静、动模型等方法研究了其对再生水中的阻垢和缓蚀性能，探讨了不同浓缩比和添加药剂的用量对其阻垢和缓蚀性能的影响，获得了较好的效果。经生产实际使用，该产品经循环水处理后，出水总磷各项指标均可满足国家规定0.5 mg/L标准。实际运行效果和回用水质量指标都满足并超过了相关标准。生产应用表明，这种无磷药剂能够满足原坝水厂回用水的生产需要。

结束语：

通过开发利用循环水无磷处理药剂有利于显著控制水环境污染问题，在今后发展和研究过程中，需要增强循环水无磷处理药剂的去污能力，优化整体药剂的除垢效果，在最大程度上满足净化厂的工作需求，保证工作标准符合国家提出的规范要求，促进我国节能减排工作可持续发展，为社会经济稳定发展奠定基础。

参考文献：

[1]刘展,王崇璞,李娜,等.一种无磷无氮型循环冷却水处理药剂的合成及研究[J].应用化工,2023,52(07):2068-2071+2079.

[2]汪金东,万德俊,倪海华,等.汽车涂装环保型前处理槽体循环和喷淋分析[J].汽车制造业,2022(03):34-35.

[3]潘旭东,闫岩,曹志军.锅炉无磷水处理技术的实验研究与应用[J].工业锅炉,2022(02):9-11+15.

[4]黄倩,姜琪,苏艳,等.火电厂循环水无药剂化处理技术应用研究[J].工业安全与环保,2021,47(12):87-90.

[5]路一帆,周浩,黄梅.纳米碳酸镧的合成及其对污染水体中磷的去除[J].环境工程学报,2021,15(10):3204-3213.

[6]李建生,刘炳光,姜学喆.工业水处理无磷有机缓蚀剂专利技术进展[J].工业水处理,2013,33(07):11-14.