绿色环保型循环水处理设备的研发与应用

绿色环保型循环水处理设备的研发与应用

李景

130183198810150046

摘要：绿色环保型循环水处理设备的研发与应用一直是环保领域研究的热点之一。随着人们对环境保护意识的增强和水资源日益紧缺，绿色环保型循环水处理设备的研发和应用显得尤为重要。在当前的环保设备市场中，各种不同的循环水处理设备层出不穷，但是具有绿色环保理念及高效性能的产品却并不多见。为了实现水资源的循环再生利用，循环水处理设备需要具备以下几个方面的特点：首先，设备需要具备高效的净水能力，能够有效地去除水中的有机物、无机盐等杂质，确保处理后的水质符合国家相关的排放标准。其次，设备需要具备节能环保的特点，降低设备运行过程中的能耗，减少对环境的影响。再次，设备需要具备自动化控制系统，实现设备运行的智能化管理，提高设备的稳定性和可靠性。最后，设备还需要具备高度集成化的设计理念，占地面积小，便于安装和维护。

关键词：环保型；低磷循环水；处理技术；应用

近年来，随着科技的不断进步，绿色环保型循环水处理设备的研发已经取得了一定的成果。一些高新技术企业开始投入大量研发资源，开发出了一批具有自主知识产权的环保设备，为循环水处理领域注入了新的活力。这些设备不仅在净水效果上取得了突破，更在节能环保、智能控制等方面达到了国际先进水平。例如，利用先进的膜分离技术和高效的处理工艺，可以将循环水中的微污染物和微生物完全去除，实现水资源的高效利用。现阶段，常用阻垢缓蚀剂的配方大多含有磷，排放后容易导致水体富营养化和空气污染；为了保护生态环境，降低磷含量是阻垢缓蚀剂的绿色发展趋势。目前，世界上对阻垢缓蚀剂的科学研究是基于阻垢缓蚀和合成聚合物的混合。阻垢缓蚀剂与水解反应聚马来酸酐（HPMA）、羟基苯并三唑（TTA）和咪唑啉化合物（II）以1.0∶2.5∶5.0的质量比混合，总用量为170mg/L，其阻垢缓蚀率为96.2%，分别为95.5%和93.3%。

1主要水质

中国石化某公司低浓度污水处理设备的出水经适当处理后回收，作为循环空调水系统的补充水，并对新水和再生水的水质指标、稳定性指标值、腐蚀系数和结垢系数进行检测。回用水中CODCr、氟化物和总氮的浓度值分别为44.20、0.25和0.49 mg/L。营养源中的化学物质比新水中的化学物质多，更利于微生物菌株的生长和繁殖；2.翡翠品种稳定性指标值大于6。属于侵蚀型；腐蚀因子F新水>F循环水可以确定，新水的腐蚀远强于循环水。结垢因子J新水

2环保型低磷循环水处理技术

某企业环己醇供水公司的设备包括三套循环空调水系统，即第一循环、第六循环和第七循环。①第一个循环于1986年8月完成并投入使用。关键设备为4台循环离心水泵。系统软件水量约6000m3，循环水量25000~30000m3/h，平均补给水量350m3/h；②第六个周期于1997年11月完成并投入使用。关键设备为5台循环离心泵。系统软件水量约7000m3，循环水量15000～21000m3/h，平均补给水量260m3/h；③第七个周期于2004年9月完成并投入使用。关键设备为5台循环离心水泵。系统软件的水量约为7000m3，循环水量为22000~24000m3/h，平均补给水量为320m3/h。三套循环空调水系统的热力设备材料大多为碳钢，少数为不锈钢和铜。供水和智能回水之间的温差约为10℃。

以70%(w)回用水与30%(w)新水的混合水作为试验用水，通过旋转挂片试验考察不同种类、不同剂量缓蚀剂、阻垢剂及其相互复配的缓蚀效果，筛选阻垢缓蚀剂。选择试验中缓蚀效果最好的配方进行优化，得到由无机锌盐、无机磷化合物、有机膦化合物、无磷聚合物和马来酸酐与烯丙氧基聚氧乙烯马来酸单酯的共聚物组成的阻垢缓蚀剂RP-18(ML)。药剂总磷(以PO3−443-计)质量分数为2.0%,有机膦质量分数为1.2%,是Ⅱ类低磷阻垢缓蚀剂。

2.1缓蚀效果

为RP-18(ML)浓度对缓蚀效果的影响。RP-18(ML)质量浓度大于70mg/L时，腐蚀速率小于0.015mm/a,具有良好的缓蚀效果。

2.2阻垢效果

为RP-18(ML)的阻碳酸钙垢、稳定磷和稳定锌的试验结果。在RP-18(ML)质量浓度为80～120mg/L范围内，控制试验水的总碱度(以CaCO3计)为547mg/L、钙硬度(以CaCO3计)为417mg/L的条件下，阻碳酸钙垢率大于95%,稳磷率大于75%,稳锌率大于60%,阻垢效果良好。

2.3动态模拟试验

以70%(w)回用水和30%(w)新水的混合水作为动态模拟试验补充水，对试管不进行预膜处理，动态模拟试验控制条件,连续运行15d,系统达到浓缩倍数后循环水的水质数据。在RP-18(ML)质量浓度为90～110mg/L(药剂带来的有机膦质量浓度为1.08～1.32mg/L)、系统浓缩倍数为4.8～5.2的条件下，系统运行平稳，碳钢试管的腐蚀速率为0.009mm/a,黏附速率为1.13mg/(cm2

·月)(1月以30d计),处理效果良好。

2.4配伍性试验

为RP-18(ML)在杀菌剂(异噻唑啉酮、1227和三氯异氰尿酸)存在条件下的缓蚀和阻垢效果。缓蚀效果基本不受杀菌剂的影响，但阻垢效果略有下降，原因是杀菌剂具有氧化性，能加速分解有机膦，使溶液中的正磷含量增加。由于RP-18(ML)为低磷药剂，在实际应用时杀菌剂对其影响较小。RP-18(ML)对杀菌剂杀菌效果的影响。加入RP-18(ML)时，1227的杀菌率略有降低，是因为1227与RP-18(ML)中的阴离子聚合物等相互作用形成缔合物而降低了杀菌活性。RP-18(ML)和3种杀菌剂均具有良好的配伍性，可很好地控制循环水的腐蚀、结垢和微生物繁殖。

3工业试验

环保型低磷循环水处理技术在某企业炼油装置循环水系统进行3个月的工业试验，该循环水系统为3号催化裂化、4号常减压蒸馏、轻烃回收、渣油加氢和2号柴油加氢等装置提供循环冷却水。将适度处理后的回用水与新水的混合水作为循环水系统补充水，采用连续投加RP-18(ML)的方法控制循环水系统的腐蚀和结垢，采用连续投加氧化性杀菌剂和间断投加非氧化性杀菌剂的方法控制微生物的生长和繁殖。工业试验期间监测碳钢试管的平均腐蚀速率为0.0321mm/a,黏附速率为4.1875mg/(cm2·月),明显优于中国石化炼油循环水系统碳钢试管腐蚀速率不大于0.100mm/a、黏附速率不大于20mg/(cm2·月)的管理要求,可以满足生产装置安全稳定运行要求。

4效益分析

在RP-18(ML)工业试验的3个月中，回用水占比(w)提升至77.23%,回用水量增加165432m3,节约的新水量和减少的排污水量均为165432m3,节约的新水费和排污费合计为18.36万元；减少了污水处理装置用于除磷的聚合氯化铝的投加量，节约药剂费4.34万元；污水处理装置减少一台水泵运行，节约电费5.11万元；总计直接创造经济效益27.81万元。

循环水外排总磷质量浓度由10mg/L降至3mg/L,降幅为70%,按循环水外排水量为25m3/h计算，循环水系统总磷排放量可减少0.4284t,社会效益显著。

结论

除了技术上的突破，绿色环保型循环水处理设备的应用也逐渐得到了推广。在工业、农业、生活等领域，循环水处理设备开始被广泛应用，为水资源的节约利用和环境保护作出了积极贡献。一些大型企业和政府部门也开始意识到循环水处理设备的重要性，纷纷采购设备进行水处理，实现了净水循环再生的目标。在未来，随着技术的不断创新和市场需求的不断增长，绿色环保型循环水处理设备必将迎来更广阔的发展空间，为建设美丽中国和可持续发展做出更大的贡献。

参考文献：

[1]薛瑞.工业循环冷却水处理技术优化探讨[J].工业用水与废水，2014,45(2):62-64

[2]张盼盼.工业循环冷却水用阻垢缓蚀剂研究进展[J].化学研究，2018,29(6):642-646