再生水回用到循環水系統的標準應用

郭景玉

中國石油烏魯木齊石化分公司研究院（新疆烏魯木齊830019）

再生水回用到循環水系統的標準應用

郭景玉

中國石油烏魯木齊石化分公司研究院（新疆烏魯木齊830019）

再生水回用到循環水系統的水質指標在不同的國家標準、行業標準中有不同的規定，各企業在再生水回用中實際執行的情況也各不同，在一些場合還出現了對再生水采用哪項標準意見不同引發的爭論。對現狀進行了分析，根據循環水用戶的經驗對再生水回用的水質指標提出了具體的建議。

再生水；循環水系統；標準

節水減排是我國工業經濟發展的一項基本國策，污水回用是節水減排的主要途徑之一。污水經過適當的處理得以再生利用，不僅減少了污水排放量，還使水資源得到循環利用。越是在水資源匱乏的地區，政府相關部門審批新建、改擴建工業裝置取水定額的管理越嚴格。在取水指標的限制下，再生水的利用可以緩解用水需求。再生水目前常用做工業冷卻水系統補水、沖廁、綠化、生活雜用、景觀用水、農業灌溉等。循環冷卻水系統是工業用水的大戶，約占工業用水的70%～80%，現在有很多工廠在循環冷卻水系統以再生水替代工業新水做補充水使用。

污水回用技術的研究和應用在我國已有十多年歷史，相關標準的制定也在逐步跟進，在不同的標準中對再生水回用到循環冷卻水系統的水質指標的規定有所不同。水處理技術在發展，工程上也在不斷積累回用的經驗，再生水回用的現狀與制定標準時已有變化，相關的技術標準也將會不斷修訂和更新。

1 再生水回用到循環水的相關標準

1.1 污水再生利用工程設計規范[1]

GB 50335-2002《污水再生利用工程設計規范》2003年3月1日起實施，側重于城市污水的再生利用，內容涉及到方案設計的基本規定，再生水水源，回用分類和水質控制指標，回用系統，再生處理工藝與構筑物設計，安全措施和監測控制。以非強制性條文4.2.2提出了再生利用面廣量大的冷卻水水質控制指標。

1.2 城市污水再生利用標準[2]

GB/T 19923-2005《城市污水再生利用-工業用水水質》于2006年4月1日起實施。該標準也是以城市污水再生作為工業用水，其技術內容部分的4.1條中規定了再生水用作工業用水水源時的基本控制項目及指標限值表，表中包括再生水用作敞開式循環冷卻水系統補充水時應滿足的要求。

1.3 循環冷卻水用再生水水質標準[3]

由全國化學標準化技術委員會水處理劑分會主持的HG/T 3923-2007《循環冷卻水用再生水水質標準》2007年10月1日起實施，標準3的技術要求中規定了再生水用作循環冷卻水的水質要求。

1.4 工業循環冷卻水處理設計規范[4]

GB 50050-2007《工業循環冷卻水處理設計規范》，2008年5月1日起實施。標準中再生水處理部分的6.1.3中建議了再生水直接作為間冷開式循環水系統補充水的水質指標。

2 再生水回用到循環水的控制指標差異

GB 50335和GB 50050為國家強制性標準，是水處理工程項目設計中常引用的設計規范。GB/T 19923-2005是城市污水回用或為引用的推薦性標準。HG/T 3923-2007是化工行業標準，工業污水處理回用到循環水時常被作為水質監測控制的參考。4個標準都將再生水回用到循環水系統的水質控制條件做了具體規定，但側重點不同，所列水質控制指標項目有差異，對同一項目的限值也有差別（表1）。

表1 不同標準中對再生水水質的規定指標

3 補充水與循環水的水質指標之間的關系

3.1 循環水的水質管理標準

工業循環冷卻水系統實際運行水質監測和控制，可查詢到的標準有GB 50050-2007工業循環冷卻水處理設計規范和GB 50648-2011化學工業循環冷卻水系統設計規范[5]，后者對循環水水質指標的要求是引用了前一標準。因此在工廠實際運行管理中更多使用的是GB 50050-2007，該標準3.1.8中列出了間冷開式循環水的水質指標如表2所示。

3.2 再生水和循環水的水質指標比較分析

無論使用何種水源為補充水，循環水系統都要做好水質的監控和管理，以滿足工藝上的換熱需求，控制好水冷設備和循環水管線的腐蝕和結垢趨勢。要達到循環水系統工藝設備運行正常，無論補水來源如何變化，循環水的檢測和控制還是要回歸到以GB 50050-2007表2中的循環水水質指標來規范管理。

3.2.1 濁度和懸浮物

再生水回用到循環水系統的水質指標在上述的4個標準中濁度的限值最高的是10NTU，其余均為5NTU。GB 50050中規定的循環水的濁度限值為20NTU，對換熱設備為板式、翹片管、螺旋板等異型的要求不大于10NTU。

GB 50050中沒有直接給出循環水中懸浮物的限值，在石油煉制、化工、氮肥、火電廠循環水系統的運行管理中企業自行制定管理標準中一般要求懸浮物控制在不大于20mg/L，個別情況上限放寬到30mg/L。

表2 GB 50050中對循環水水質指標的規定

懸浮物和色度是影響濁度的主要因素，在再生水指標的制定中顯然考慮到這些因素，考慮到再生水在循環水系統被濃縮后的情況。

3.2.2 硬度和堿度

補充水進入到循環水系統運行多次循環，補充水帶入的各類陰陽離子、無機和有機的物質都將被循環濃縮，存在腐蝕和結垢的可能。目前普遍采用投加緩蝕阻垢劑的方法，系統硬度和堿度的控制受藥劑阻垢性能和緩蝕性能的制約。實際運行中硬度、堿度、電導率、總溶解固體等指標是相互關聯的，需要綜合的來判斷工況。

GB 50050中循環水鈣硬度+甲基橙堿度≤1 100mg/L，且給出使用條件為碳酸鈣穩定指數RSI≥3.3，已考慮到當時國內緩蝕阻垢劑的鈣容忍度和阻垢性能的綜合水平。有經驗的技術人員通常會根據藥劑的性能和系統整體的水質情況，確定適合該循環水系統的鈣硬和堿度運行指標，而非完全套用標準或采用藥劑供貨方提供的控制條件，以達到經濟運行的目的。再生水的鈣硬度和堿度過高對提高循環水的運行濃縮倍數不利，循環水系統需要根據補充的再生水的指標來確定能否高濃縮倍數運行。以中國石油烏魯木齊石化分公司為例，根據緩蝕阻垢性能測試規定鈣硬度+甲基橙堿度≤1 200mg/L，其中堿度不低于100mg/L.

3.2.3 氯離子

在循環水系統管理中氯離子通常被視為腐蝕因子之一。根據腐蝕形態及其他檢測手段判定，當發生氯離子腐蝕時，不能簡單的歸結為氯離子太高。氯離子腐蝕的關鍵在于是否具備了發生氯離子腐蝕的其他條件[6]。HG/T 3923-2007中再生水氯離子限值為500mg/L，其他3個標準中氯離子限值均為250mg/L。GB 50050中循環水在碳鋼不銹鋼管程的氯離子限值1 000mg/L，其他情況限值700 mg/L。再生水進入循環水系統被濃縮2至4倍時氯離子基本能符合循環水中氯離子控制要求。

3.2.4 氨氮

再生水氨氮指標在上述4個標準中限值最高為15 mg/L，最低為5 mg/L，但所有標準中無一例外的注明有銅或銅合金的換熱設備時氨氮必須小于1mg/L。顯然都考慮到了銅材易發生銅氨絡離子腐蝕的原理。即使沒有銅材，氨氮過高也易造成循環水水質劣化，主要表現在微生物超標，和含氯的殺菌劑反應影響殺菌效果，導致腐蝕速率、黏附速率的上升等一系列問題，造成循環水處理成本的上升。因此從循環水系統運行的經濟性考慮，回用到循環水的再生水氨氮指標宜就低不就高。

3.2.5 C O D

再生水的生產通常建在污水處理廠，從污水到再生水習慣沿用環境水污染監測常用的CODcr來表征綜合污染程度，但在循環水監測中卻慣用CODMn來表征。再生水回用標準制定均在2007年之前，當時將回用到循環水系統的再生水COD指標定為60mg/L、80mg/L，標準的編制說明中提出了在缺少較長期回用案例的情況下，以某些短期的試驗數據和示范工程的短期運行經驗為參考。這些年循環水用戶在不斷積累再生水回用的經驗，尤其當再生水水源為工業污水時，其COD組成顯然與以城市污水為水源的情況有所不同，再生水中殘留的COD組成更為復雜。CODcr為60mg/L已相當于某些污水排放標準的限值了，畢竟再生水是由污水經過再生處理的，指標不應該等同于污水。2007年頒布修訂的GB 50050時再生水COD的限值為30mg/L是比較合理的，因此現在較多循環水用戶采用這項標準。

3.2.6 總鐵

作為金屬設備腐蝕的一項監測指標，通常控制循環水系統總鐵在1.0mg/L以下。再生水的總鐵定為0.3mg/L為循環水的控制留有一定的余地。再生水中總鐵指標除了與再生工藝有關，還與再生水的輸水管線材質有關。有些再生水處理工藝在除鹽或部分除鹽的過程同時也降低了堿度，低堿度的水呈腐蝕性特征。如果輸水管線材質選擇不合適，在供出時總鐵合格的再生水，卻有可能在用戶端入口檢出總鐵超標。鐵超標的影響是導致鐵細菌在循環水明顯增殖，對使用聚磷酸鹽緩蝕劑的還會有干擾，當Fe2+有2mg/L時會使碳鋼腐蝕速率增加6～7倍，且局部腐蝕加劇。

3.2.7 微生物

側重城市污水回用的兩項標準中處于衛生消毒的需要規定了再生水的糞大腸菌群不大于2 000個/L，在其他兩項標準中再生水的細菌總數規定為103和104個/mL。由于微生物的繁殖呈幾何增長的特點，再生水中微生物指標較高時，到敞開式循環冷卻系統有微生物適宜的溫度等條件得以快速增殖，使循環水的殺菌處理消耗更多的殺菌劑。循環水異養菌通常控制在105個/L數量級以下。回用經驗表明，最好將再生水異養菌指標控制在103個/mL以下，必要時采取在進循環水系統之前進行殺菌處理措施。

4 合理應用標準管理再生水和循環水

越來越多的工業廢水、城市污水經過適當處理被回用到工業循環冷卻水系統中，這些標準中基本上都提到了再生水用于工業冷卻水，當無試驗數據和成熟經驗時，其水質可按以下指標控制應根據補充水水質及換熱設備的結構形式、材質、工況條件、污垢熱阻、腐蝕速率并結合藥劑配方等因素綜合確定。制定標準還是比較嚴謹的，在相關的條款或標準編制說明中大多已提到再生水用戶的用水管理，應根據用水設施的要求確定。

因此，在使用標準時忌不顧上下文關聯內容而斷章取義。綜觀再生水標準的發展，2007年版的GB 50050工業循環冷卻水處理設計規范與被替代的1995年版以及2002年的GB 50335和2005年的GB/T 19923已經更上一層樓，隨著再生水工藝和回用技術的發展再生水回用標準也在被修訂和完善。在實際工作中合理應用標準可以有效地提高現場管理的水平，關注與工作相關的一些標準征求意見稿的發布，參與其中。

[1]中華人民共和國建設部.污水再生利用工程設計規范∶GB 50335-2002[S].北京：中國建筑工業出版社，2003.

[2]建設部給水排水產品標準化技術委員會.城市污水再生利用工業用水水質∶GB/T 19923-2005[S].北京：中國標準出版社，2005.

[3]全國化學標準化技術委員會水處理劑分會.循環冷卻水用再生水水質標準∶HG/T 3923-2007[S].北京：化學工業出版社，2007.

[4]中華人民共和國建設部.工業循環冷卻水處理設計規范∶GB 50050-2007[S].北京：中國計劃出版社，2008.

[5]中華人民共和國住房和城鄉建設部.化學工業循環冷卻水系統設計規范∶GB 50648-2011[S].北京：中國計劃出版社，2011.

[6]鮑其鼐.氯離子與冷卻水系統中不銹鋼的腐蝕[J].工業水處理，2007，27(9)∶1-6.

The water quality indexes for the reuse of reclained water to circulating system are different in different national standards and industry standards.Different enterprise may implement different standard in the reuse of renewable water,in some cases different opinions will appear in which standard should be implemented.Some specific recommendations on the water quality indexes for the re?use of reclained water to circulating system are put forward according to the analysis of the implementation status of the standards and the experience of the reclaimed water users.

reclaimed water;circulating water system;standard

路萍

2016-01-12

郭景玉（1970-），女，高級工程師，從事水處理技術研究、水質監測及水處理劑產品檢驗標準的研究、循環冷卻水系統的腐蝕防護研究等工作。