工業(yè)冷卻系統(tǒng)近零排放水處理技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用分析

李鑫 徐進(jìn)（杭州上拓環(huán)境科技股份有限公司，浙江 杭州 311121）

工業(yè)冷卻系統(tǒng)近零排放水處理技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用分析

李鑫 徐進(jìn)（杭州上拓環(huán)境科技股份有限公司，浙江 杭州 311121）

本文詳細(xì)闡述了廢水近零排放水處理技術(shù)和工業(yè)冷卻系統(tǒng)節(jié)水技術(shù)，對(duì)復(fù)合藥劑TS-50921的現(xiàn)場應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)評(píng)定以及研制方法進(jìn)行了介紹，當(dāng)循環(huán)水中電導(dǎo)率在4 000 μS/cm以上以及鈣硬度在1000 mg/L以上的環(huán)境下，需要對(duì)沉積率和腐蝕率進(jìn)行控制。本次實(shí)驗(yàn)采用調(diào)度濃縮的方法，使循環(huán)水產(chǎn)生比較強(qiáng)的鐵膠體分散性以及比較大的濁度，能夠有效降低污水排放量，減少新鮮水補(bǔ)用量。

節(jié)水；高硬度高含鹽量；水處理化學(xué)品；近零排放

我國是一個(gè)水資源消耗大國，也是一個(gè)水資源短缺國，工業(yè)用水十分緊張。工業(yè)生產(chǎn)中所采用的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)普遍存在污水排放量大以及耗水量大等缺點(diǎn)，給企業(yè)生產(chǎn)以及生態(tài)環(huán)境造成了比較大的負(fù)擔(dān)。工業(yè)節(jié)水是我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然要求，增加循環(huán)水系統(tǒng)濃縮倍率能夠有效減少污水排放量，企業(yè)工業(yè)用水。

廢水近零排放技術(shù)以及工業(yè)冷卻系統(tǒng)節(jié)水是當(dāng)前我國工業(yè)企業(yè)提高循環(huán)水系統(tǒng)濃縮倍率的主要方法，具體包括高懸浮物條件下的自動(dòng)監(jiān)控技術(shù)，污水處理技術(shù)、配方集成技術(shù)、化學(xué)水處理技術(shù)等。

1 近零排放水處理技術(shù)

1.1 水處理化學(xué)品

經(jīng)過循環(huán)使用后的循環(huán)冷卻水，水體內(nèi)有機(jī)特質(zhì)以及無機(jī)離子調(diào)度濃縮，造成水體內(nèi)結(jié)垢以及腐蝕等不良反應(yīng)。循環(huán)冷卻水中含鹽量極高，其中含有多種成分的化學(xué)藥劑，造成藥劑分解以及高懸浮物等問題。這就需要研發(fā)人員開發(fā)新的配方集成技術(shù)與水處理化學(xué)技術(shù)，降低循環(huán)冷卻水中的含鹽量。

采用示蹤型低磷緩蝕阻垢分散劑，引入在線檢測功能團(tuán)、弱酸基團(tuán)以及不同種類的強(qiáng)酸，對(duì)弱酸基團(tuán)與強(qiáng)酸基團(tuán)的比例進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)相關(guān)的合成工藝以及反應(yīng)條件進(jìn)行調(diào)整，得到分子質(zhì)量分布與分子結(jié)構(gòu)適宜的化學(xué)藥劑。在部分水質(zhì)比較惡劣的條件下，新型的示蹤型低磷緩蝕阻垢分散劑能夠有效提循環(huán)冷卻水的水解性能、耐高溫性能以及緩蝕阻垢性能。在循環(huán)冷卻水濃度過高的條件下，可溶性鹽類大量產(chǎn)生，無定形料子以及鐵膠體物質(zhì)濃縮倍數(shù)大幅升高，提高了鐵膠體物質(zhì)與高濁度的分散效果。于循環(huán)冷卻水中加入示蹤型低磷緩蝕阻垢分散劑后粒子粒度分布明顯改善，分散體系更加穩(wěn)定，無沉積反應(yīng)。另外，改良水處理配方，實(shí)驗(yàn)循環(huán)冷卻水復(fù)合集成，結(jié)合示蹤型低磷緩蝕阻垢分散劑能夠有效加強(qiáng)各成分原有性能，協(xié)同效應(yīng)更加顯著。

1.2 水處理自動(dòng)監(jiān)控技術(shù)研究

當(dāng)前我國工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的高濃縮倍率自動(dòng)監(jiān)控裝置在性能上主要體現(xiàn)為以下四個(gè)方面：余氯在線監(jiān)測、藥劑濃度在線監(jiān)控、pH在線監(jiān)控、濃縮倍數(shù)在線監(jiān)控。近零排放水處理自動(dòng)監(jiān)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)了循環(huán)冷卻水在腐蝕速率以及濁度兩方面的在線監(jiān)測，精確監(jiān)測加酸量、污水排放量以及補(bǔ)水量等方面的情況，具有遠(yuǎn)程傳輸、處理、存儲(chǔ)以及計(jì)算等方面的功能，能夠精確控制循環(huán)冷卻水中所包含的所有重要數(shù)據(jù)。

2 水處理藥劑TS－50921的性能檢測

采用新型配方技術(shù)以及水處理化學(xué)技術(shù)，能夠獲取分散性、緩蝕、阻垢優(yōu)異的TS－50921循環(huán)冷卻水處理藥劑，實(shí)現(xiàn)循環(huán)冷卻水的近零排放。

2.1 對(duì)高硬高堿水質(zhì)的阻垢性能

選取某河水樣本，配制不同咸度硬度的實(shí)驗(yàn)用水，添加TS-50921阻垢緩蝕劑，采用靜態(tài)阻垢實(shí)驗(yàn)，對(duì)多種水質(zhì)條件下的阻垢率進(jìn)行檢測，阻垢性能如下，當(dāng)碳酸鈣含量為700mg·L-1時(shí)，靜態(tài)阻垢率為95%；當(dāng)碳酸鈣含量為800mg·L-1時(shí)，靜態(tài)阻垢率為90%；當(dāng)碳酸鈣含量為900mg·L-1時(shí)，靜態(tài)阻垢率為90%；當(dāng)碳酸鈣含量為1000mg·L-1時(shí)，靜態(tài)阻垢率為85%，此時(shí)，動(dòng)態(tài)沉積率為10.05mcm，動(dòng)態(tài)污垢熱阻為4.68×10-5m2·K·W-1。

2.2 對(duì)高含鹽量水質(zhì)的緩蝕性能

選取某河水樣本，在不同氯離子濃度以及電導(dǎo)率的環(huán)境下，測量其靜態(tài)實(shí)驗(yàn)腐蝕速率以及動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)腐蝕速率兩方面的指標(biāo)。當(dāng)電導(dǎo)率為3000μS·cm-1，氯離子濃度為400mg·L-1時(shí)，靜態(tài)實(shí)驗(yàn)腐蝕速率為0.02mm·a-1；當(dāng)電導(dǎo)率為3500μS·cm-1，氯離子濃度為500mg·L-1時(shí)，靜態(tài)實(shí)驗(yàn)腐蝕速率為0.027mm·a-1；當(dāng)電導(dǎo)率為4000μS·cm-1，氯離子濃度為600mg·L-1時(shí)，靜態(tài)實(shí)驗(yàn)腐蝕速率為0.036mm·a-1。此時(shí)，動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)腐蝕速率為0.052 1mm·a-1。

2.3 對(duì)濁度物質(zhì)和鐵膠體的分散性能

循環(huán)水近零排放下，不定型粒子以及鐵膠體相應(yīng)升高，通過TS-50921阻垢緩蝕劑，能夠顯著分散濁度物質(zhì)以及鐵膠體。將TS-50921阻垢緩蝕劑與普通藥劑進(jìn)行對(duì)比分析，相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

采用普通藥劑，當(dāng)鐵膠體含量為1.5mg·L-1時(shí)，鐵膠體分散率為75.86%，當(dāng)鐵膠體含量為3.0mg·L-1時(shí)，鐵膠體分散率為64.26%；當(dāng)濁度為10NTU時(shí)，分散率為63.68%，當(dāng)濁度為20NTU時(shí)，分散率為61.05%。

采用TS-50921阻垢緩蝕劑，當(dāng)鐵膠體含量為1.5mg·L-1時(shí)，鐵膠體分散率為84.23%，當(dāng)鐵膠體含量為3.0mg·L-1時(shí)，鐵膠體分散率為60.63%；當(dāng)濁度為10NTU時(shí)，分散率為88.31%，當(dāng)濁度為20NTU時(shí)，分散率為80.77%。

①對(duì)于高堿度水質(zhì)具有超強(qiáng)的阻垢性能，可以使鈣硬度達(dá)到1000 mg/L、總硬度與總堿度之和達(dá)到2000 mg/L的循環(huán)水保持穩(wěn)定；②對(duì)于高含鹽量的強(qiáng)腐蝕性水質(zhì)具有優(yōu)良的緩蝕性能，保證金屬腐蝕率達(dá)標(biāo)，且不銹鋼沒有點(diǎn)蝕發(fā)生；③對(duì)于高度濃縮運(yùn)行系統(tǒng)中的濁度物質(zhì)和鐵膠體物質(zhì)具有極強(qiáng)的分散作用，保證長停留時(shí)間的近零排放水質(zhì)不發(fā)生沉積危害；④藥劑分子中帶有特殊的功能團(tuán)，可以通過智能化在線監(jiān)控裝置實(shí)時(shí)檢測和控制。根據(jù)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，TS-50921阻垢緩蝕劑具有良好的緩蝕性，能夠顯著提升阻垢分散性能，應(yīng)用價(jià)值值得推廣。