廢（污）水回用對(duì)循環(huán)冷卻水水質(zhì)的影響及處理

張慶華（中國(guó)石油化工股份有限公司天津分公司 天津 300271）

天津石化化工裝置敞開(kāi)式循環(huán)水系統(tǒng)總循環(huán)冷卻能力達(dá)26460 t/h，循環(huán)水場(chǎng)年需要補(bǔ)水量高達(dá)200萬(wàn)噸，目前循環(huán)水場(chǎng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)回用廢（污）水量占總補(bǔ)水量的45%，其中回用達(dá)標(biāo)工業(yè)中水達(dá)70萬(wàn)噸/年，蒸汽凝結(jié)水為20萬(wàn)噸。對(duì)回用水進(jìn)行深度處理，對(duì)一些回用廢（污）水質(zhì)指標(biāo)也有了控制范圍，但是控制范圍比較寬泛，水質(zhì)指標(biāo)還不穩(wěn)定性，對(duì)循環(huán)水水質(zhì)、溫度產(chǎn)生影響。對(duì)回用廢（污）水水質(zhì)指標(biāo)及溫度進(jìn)行跟蹤分析，掌握了循環(huán)水系統(tǒng)回收廢（污）水的變化規(guī)律，把廢（污）水對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)的不利影響降到最低。

一、主要廢（污）水水源及水質(zhì)特性

目前循環(huán)水回用的廢（污）水水源包括對(duì)化工生產(chǎn)廢水深度處理后的工業(yè)中水及脫鹽水轉(zhuǎn)換成的蒸汽凝結(jié)水。

1.工業(yè)中水水質(zhì)特點(diǎn)

表1 工業(yè)中水與寶坻水水質(zhì)對(duì)比

回用中水與新鮮水的水質(zhì)存在差別，K+、C l-、菌落總數(shù)等三項(xiàng)指標(biāo)都比寶坻水大，總硬度只有寶坻水總硬度的三分之一，所以中水回用于循環(huán)水系統(tǒng)后，還采用原來(lái)只有寶坻新鮮水補(bǔ)水的循環(huán)水水質(zhì)控制方式已經(jīng)不適用。

2.蒸汽凝結(jié)水水質(zhì)特點(diǎn)

表2 蒸汽凝結(jié)水水質(zhì)指標(biāo)

蒸汽凝結(jié)水由化工生產(chǎn)裝置用二級(jí)除鹽水制取蒸汽時(shí)，大部分轉(zhuǎn)換成90℃左右的蒸汽凝結(jié)水，這部分凝液由于生產(chǎn)工藝和設(shè)備等方面存在的原因，受到輕度污染。表現(xiàn)為鐵離子和有機(jī)物等含量略微升高，不具備直接回用至鍋爐的條件，經(jīng)過(guò)凝結(jié)處理系統(tǒng)過(guò)濾、超微吸附﹝1﹞達(dá)到一級(jí)除鹽水水質(zhì)后送至除鹽水系統(tǒng)，但是當(dāng)水質(zhì)指標(biāo)超過(guò)一級(jí)除鹽水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)對(duì)于循環(huán)水系統(tǒng)仍是較好品質(zhì)的水源，但是比較高的水溫會(huì)對(duì)循環(huán)水水質(zhì)和溫度產(chǎn)生影響。

二、回用水對(duì)循環(huán)水水質(zhì)的影響及處理措施

1.濃縮倍數(shù)波動(dòng)大

（1）現(xiàn)狀

在敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，由于蒸發(fā)系統(tǒng)中的水會(huì)愈來(lái)愈少，水中各種礦物質(zhì)和離子含量就會(huì)愈來(lái)愈濃，用濃縮倍數(shù)來(lái)控制水中的含鹽量。N的含義就是指循環(huán)水中某種物質(zhì)的濃度與補(bǔ)充水中某種物質(zhì)的濃度之比。N=C R/C M，一直以來(lái)用K+來(lái)計(jì)算濃縮倍數(shù)﹝2﹞。

由于循環(huán)水補(bǔ)水水質(zhì)多樣，補(bǔ)充水K+的濃度采取多種水源K+的平均值。

C M=（Q新C M新+Q中C M中+Q凝C M凝）/（Q新+Q中+Q凝）其中凝液中K+含量

很低計(jì)算為零。工業(yè)中水的K+濃度及補(bǔ)水量對(duì)濃縮倍數(shù)產(chǎn)生影響，工業(yè)中水K+偏高，循環(huán)水濃縮倍數(shù)偏低，工業(yè)中水K+偏低，循環(huán)水濃縮倍數(shù)偏高，使?jié)饪s倍數(shù)計(jì)算值存在失真情況。

（2）水處理方向及工藝措施

多種濃縮倍數(shù)計(jì)算法，保證濃縮倍數(shù)真實(shí)性。

為了避免補(bǔ)充水源K+大幅波動(dòng)對(duì)濃縮倍數(shù)的影響，對(duì)循環(huán)數(shù)濃縮倍數(shù)的計(jì)算采取多種方式。一種用循環(huán)水氯離子和補(bǔ)充水的氯離子進(jìn)行測(cè)算，另一種用循環(huán)水電導(dǎo)率和補(bǔ)充水的電導(dǎo)率進(jìn)行測(cè)算，有了這兩種計(jì)算值作參考，合理調(diào)整循環(huán)水排污量，科學(xué)控制濃縮倍數(shù)在4～5。

調(diào)整循環(huán)水系統(tǒng)排污水量，合理控制濃縮倍數(shù)

濃縮倍數(shù)與排污水量成反比﹝3﹞。循環(huán)水濃縮倍數(shù)控制在4～5之間，當(dāng)通過(guò)離子濃度計(jì)算出的濃縮倍數(shù)接近5時(shí)，加大循環(huán)水系統(tǒng)排污量，加大寶坻水的補(bǔ)充水量；當(dāng)濃縮倍數(shù)低于4時(shí)，停止排污，同時(shí)減少寶坻新鮮水的補(bǔ)充水量。

保證足夠的蒸發(fā)水量，穩(wěn)定濃縮倍數(shù)。

濃縮倍數(shù)N與冷卻塔的蒸發(fā)水量E的關(guān)系。在一定的環(huán)境溫度和設(shè)定的循環(huán)水量的條件下，濃縮倍數(shù)與△t成正比，根據(jù)每臺(tái)用水設(shè)備的進(jìn)出口水溫及流量參數(shù)，調(diào)整用循環(huán)水設(shè)備閥門(mén)開(kāi)度，提高進(jìn)出口溫度，保證冷卻塔的進(jìn)出口溫差在8～10℃。

2.氯離子含量高

（1）現(xiàn)狀

從表1可見(jiàn)，工業(yè)中水中的氯離子含量比寶坻水多6-10倍。

高濃度的氯離子易穿透金屬表面的保護(hù)膜，形成可溶性氯化物，導(dǎo)致局部腐蝕。在換熱器材質(zhì)由碳鋼、銅、不銹鋼組成的復(fù)雜系統(tǒng)中，當(dāng)氯離子濃度增加到200 mg/L時(shí)，碳鋼電位面積上的蝕孔數(shù)隨著氯離子濃度的增加而增加；當(dāng)氯離子濃度增加到500 mg/L時(shí)，碳鋼表面上除了孔蝕外，將還有潰瘍狀腐蝕。

（2）處理方向及工藝措施

當(dāng)投加緩蝕劑進(jìn)行水處理時(shí)，對(duì)于含不銹鋼換熱設(shè)備的循環(huán)水系統(tǒng)，氯離子濃度不宜大于300 mg/L；對(duì)于含碳鋼換熱設(shè)備的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，氯離子濃度不宜大于1000 mg/L。目前循環(huán)水換熱器材質(zhì)有不銹鋼、碳鋼、銅，循環(huán)水氯離子控制指標(biāo)為低于500 mg/L，以氯離子含量300 mg/L為報(bào)警值進(jìn)行控制。增加循環(huán)水系統(tǒng)排污量，減少工業(yè)中水的回用量。

3.異氧菌含量高

現(xiàn)狀

（1）工業(yè)中水水質(zhì)差

由于工業(yè)中水富含微生物生長(zhǎng)和繁殖所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，對(duì)微生物生長(zhǎng)和繁殖十分有利，使循環(huán)水中的微生物控制難度增加。由于異氧菌能分泌出粘液，使水中漂浮的灰塵、雜質(zhì)和化學(xué)沉積物等粘附在設(shè)備及管道的表面，形成氧濃差電池而發(fā)生沉積垢下腐蝕，其腐蝕產(chǎn)物又促進(jìn)了鐵細(xì)菌的生長(zhǎng)，鐵細(xì)菌本身能從陽(yáng)極區(qū)除去亞鐵離子，使鋼的腐蝕速度增加，同時(shí)鐵細(xì)菌產(chǎn)生的氧化鐵沉積在金屬表面形成銹鎦構(gòu)成更多的氧濃度電池，更加劇烈金屬的腐蝕。

（2）蒸汽凝液水溫高

蒸汽凝結(jié)水溫度（90～99）℃，連續(xù)大量回用凝結(jié)水40噸/小時(shí)，會(huì)導(dǎo)致循環(huán)水溫度每小時(shí)上升0.23℃。適宜生物生長(zhǎng)的溫度范圍為29.4℃～41℃，高溫凝液大量進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)為微生物提供了適宜的生長(zhǎng)溫度。

水處理方向及工藝措施

（1）回用工業(yè)中水深度處理

對(duì)回用工業(yè)中水進(jìn)行深度處理，使經(jīng)深度處理后的水質(zhì)與寶坻新鮮水水質(zhì)接近，目前水務(wù)部對(duì)回用工業(yè)中水已經(jīng)進(jìn)行了深度處理，對(duì)異氧菌指標(biāo)進(jìn)行范圍控制（0～100）個(gè)/mL。

（2）強(qiáng)化殺菌剝離效果

根據(jù)微生物對(duì)殺生劑產(chǎn)生抗藥性的機(jī)理，沖擊性的投加非氧化性殺生劑和氧化性殺生劑。一般十天投加一次，每次投加濃度為100 mg/L；夏季可根據(jù)粘泥或微生物污染情況，提高投加頻率，一般5-7天投加一次。

（3）控制蒸汽凝結(jié)水的回用量

加強(qiáng)對(duì)裝置凝液來(lái)水的水質(zhì)監(jiān)控，通過(guò)100噸/小時(shí)凝液處理系統(tǒng)處理后達(dá)到一級(jí)除鹽水控制指標(biāo)轉(zhuǎn)供水除鹽水系統(tǒng)，循環(huán)水系統(tǒng)只對(duì)電導(dǎo)率為5-20 μ s/c m凝液進(jìn)行少量回用，回用量低于20噸/小時(shí)，從而控制高溫凝液對(duì)循環(huán)水溫度的影響。

結(jié)論

廢（污）水回用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)后，其經(jīng)濟(jì)、環(huán)保效益都較明顯；廢（污）水處理范圍比較寬，其中有些指標(biāo)還沒(méi)有控制范圍；多種廢（污）水源回用于循環(huán)水系統(tǒng)給循環(huán)水水質(zhì)控制帶來(lái)難度，結(jié)合多項(xiàng)關(guān)鍵水質(zhì)指標(biāo)對(duì)濃縮倍數(shù)科學(xué)測(cè)算，合理控制排污水量，最終降低循環(huán)水積鹽、結(jié)垢傾向；合理調(diào)整工業(yè)中水和凝結(jié)水回用量，強(qiáng)化循環(huán)冷卻水系統(tǒng)殺菌剝離效果，解決微生物滋生和粘泥沉積問(wèn)題。

[1]祁魯梁、李永存、李本高水處理工業(yè)運(yùn)行管理實(shí)用手冊(cè)中石化出版社2002年118.

[2]周本省.工業(yè)水處理技術(shù)[M]北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1997.2169-184.

[3]李永存、朱澤華、李本高工業(yè)水處理技術(shù)第六冊(cè)中石化出版社2002.