無磷藥劑在循環水中的應用

孫堅峰*，沈鳳，林偉

（1.中國石化上海石油化工股份有限公司，上海，200540；2.上海淼清水處理有限公司，山海，200540）

無磷藥劑在循環水中的應用

孫堅峰1*，沈鳳2，林偉2

（1.中國石化上海石油化工股份有限公司，上海，200540；2.上海淼清水處理有限公司，山海，200540）

近些年無磷藥劑在循環水中的應用逐步增加，隨著國家對環保意識的增強，無磷藥劑已逐漸取代傳統含磷藥劑，減輕了磷排放對水環境的污染，符合國家節能減排的政策取向。本文介紹了無磷藥劑在具體循環水系統的應用，并在阻垢緩蝕效果上與含磷藥劑作了對比，以及分析了無磷藥劑在補充回用污水情況下的適應性。

無磷藥劑；循化水；阻垢緩蝕；污水回用

引言

上海石油化工股份有限公司滌綸事業部 4#循環水系統，設計循環水水量13750 m3/h，2016-2017年平均循環水量9000 m3/h，補水量120 m3/h，保有水量4000 m3。冷熱水溫差9-10℃，年平均濃縮倍數為 8.06，該系統 2014年起使用無磷配方阻垢分散劑SPC-5501與緩蝕劑SPC-302，使用效果及濃縮倍數控制均能達到原先含磷配方控制時的效果，運行穩定，監測數據良好。同時無磷配方在污水回用的水質條件下，仍具有良好的緩蝕劑阻垢效果。

1 循環水系統使用無磷藥劑的意義

目前循環水水處理中普遍使用的配方是磷系配方，隨著環境保護意識提高，國家對循環水排污的限制也越來越嚴格。磷是一種生物富營養化物質，過度排放對環境及生物體具有危害作用，國家污水綜合排放標準[1]規定，一級排放磷含量應小于0.5mg/l，二級排放磷含量應小于 1.0mg/l，這將在很大程度上制約磷系配方在循環水處理中的使用。另外磷作為阻垢緩蝕劑，這種配方中雖然使用大量磷酸鹽抑制劑，仍不可避免在使用時會產生一些磷酸鹽沉積，這給循環水系統清洗運行處理帶來困難，也會影響生產設備長周期運行[2]。

無磷或低磷配方是近年發展較快的一種循環水處理方式，使用無磷處理方式對減少磷排放，保護環境具有極積意義，同時可降低循環水系統磷酸鹽沉積。

2 使用無磷藥劑后循環水系統情況

2.1 工業補充水水貨條件

表1 2016年工業水水貨條件

在未補充回用水之前，工業水作為唯一的補充水，水質比較穩定。

2.2 日常控制指標

表2 循環水日常控制指標

2.3 日常運行情況

使用無磷藥劑后，為了提高濃縮倍數，加酸調節總堿度，控制指標在 100-300mg/l，滌綸 4#循環水系統總堿度基本控制在200mg/l左右，該系統進出口溫差基本接近10℃，熱負荷較大，日常濃縮倍數控制較高，各離子濃度控制較高，總堿度的控制對于防止鋅鹽的沉積有顯著的效果。

圖1 使用無磷茚劑各離子曲線圖

圖2 濃縮倍數控制密比

上圖2整理了無磷藥劑使用前濃縮倍數的控制，以及近階段無磷藥劑使用期間濃縮倍數的控制。由圖可清楚看到，無磷藥劑的使用并沒有降低濃縮倍速的控制，相反比未使用前還稍有上升，說明藥劑的分散性能以及緩蝕性能都非常的良好。

使用無磷配方后循環水總磷有了大大的降低，目前循環水中總磷（以P計）基本能控制在1mg/l以下，圖為2103年使用含磷配方時循環水內總磷的含量，當時循環水總磷指標為8-12mg/l。圖4為使用無磷藥劑后循環水總磷含量變化情況，總磷含量在0.3-0.6mg/l（以P計）范圍內波動。

圖3 2013年循環水中總磷含量

圖4 無磷茚劑替代后循環水總磷含量

使用無磷藥劑后，循環水總磷含量下降2.5mg/l(以P計)左右。滌綸 4#循環水系統使用含磷藥劑時，濃縮倍數平均 5倍左右，排污量約為24m3/h，使用無磷藥劑后濃縮倍數平均8倍左右，排污量下降到15m3/h。按年運行8000小時計，年減排總磷約516kg，年節約工業水7.2萬噸。

2.4 運行效果監測

表3 2016年6月～2017年5月掛片監測數據

表4 試管監測數據

圖5 腐蝕速率密比

從圖5腐蝕速率對比來看，兩種水處理藥劑的運行監測結果均良好。

圖6 沉積速率密比

從沉積速率上看，無磷藥劑使用期間較 13年含磷藥劑SPC-680使用期間有所上升，但仍在控制范圍之內。這與無磷藥劑受總堿度影響較大有一定的聯系，總堿度偏高的情況下，鋅鹽容易沉積。另外，無磷藥劑分散劑與緩蝕劑的按比例投加控制也需要特別注意。

表5 循環水異養菌數、監測粘泥量

無磷藥劑的投用對原本殺菌劑的殺生能力未有明顯影響，殺生效果良好。

3 無磷藥劑應對污水回用

3.1 污水回用情況

滌綸4#循環水系統自2016年6月21日起使用MBR回用水，補充量約30m3/h。6月21日到9月22日共124天期間，由于回用水水質不合格和裝置停車檢修等情況，實際補充天數為35天。其中，6/21-7/4連續補充14天，7/13-7/19連續補充7天，8/1-14連續補充14天，共計35天。回用水補充當天，補充比例約為總補充水量的15%。

8月15日起裝置停車檢修。9月13日開車投運。10月8日起補充回用水50m3/h至今，其中10-11月份為連續穩定補充回用水。

表6 2016/1/1～2016/11/21期間回用水水貨

從回用水分析數據看，電導率、氯離子、總堿度出現了較大幅度的波動，合格率較低，CODCr和BOD5也出現了超標幅度較大的情況。為此對不達標回用水采取了停補的措施，不達標的回用水并未大量補入循環水系統，未對循環水系統運行產生負面影響。

表7 滌綸4#循環水場運行主要參數

表8 滌綸4#循環水場水處理效果監測結果

3.2 回用水使用分析

1）從滌綸4#循環水系統前階段的運行情況看，回用水補充比例 15-35%，濃縮倍數達標運行情況下，水處理效果監測結果均合格。

2）回用水電導率、氯離子合格率不足50%，表明給水水質控制尚不夠穩定。氯離子偏高會給循環水系統增加腐蝕風險。電導率偏高，降低回用水補充到循環水系統中的節水效果。

3）COD、BOD、氨氮指標合格率雖較高，但不合格時指標超標較嚴重，導致循環水系統停止補充回用水。高COD、BOD、氨氮回用水一旦補入循環水系統，其產生的負面效果，相當于循環水系統發生了工藝介質泄漏，會嚴重干擾或破壞循環水系統的正常運行，導致微生物粘泥大量滋生，腐蝕增加，縮短設備使用壽命，增加日常水處理費用等后果。

4）總體評價：在回用水水質達標的情況下，回用水補充到循環水系統，補充比例在35%以下時，目前使用的無磷藥劑配方完全能滿足循環水系統達標運行的要求。更高回用比例下運行是否能滿足達標運行要求，需開展進一步應用實驗。

4 結束語

經過近4年無磷藥劑的應用，滌綸4#循環水系統運行穩定，各方面監測數據都能與之前含磷藥劑SPC-680使用期間持平，有些指標甚至做的更為出色。循環水總磷指標可控制在 0.3-0.6mg/l范圍內，達到國家一、二級排放指標要求。具有顯著的磷減排效果。

另外在應對循環水補水污水回用時，藥劑緩蝕阻垢效果保持穩定。在污水補充比例在35%以下時，完全能夠滿足循環水的各項運行指標要求。

由于濃縮倍數的提高和回用水的使用，減少了工業水的使用量，具有顯著的節水效果。提高濃縮倍數約年可節約工業水7萬噸，按20%補充回用水年可節約工業水約20萬噸，合并年可節約27萬噸左右工業水。

[1]污水綜合排放標準GB 8978-1996. 1988.

[2]劉玉林,汪心想. 低磷環保型水處理劑的研究[J]. 河南化工,2011,28(1)： 42-44.

[3]鮑其鼐. 我國循環冷卻水處理 30年[J]. 工業水處理,2010,30(12)： 6-14.

[4]鄭書忠. 我國工業循環冷卻水處理發展現狀與展望[J]. 水處理信息報導,2010 ,(3)： 1-5.

[5]陶武榮,陳博武,季淑浥,等. 無磷循環冷卻水處理藥劑的研究開發[J]. 工業水處理,2011,31(8)： 72-73.

Application of Non-phosphorus Water Treatment Agent in Circulating Water

SUN Jianfeng1*,SHEN Feng2,LIN Wei2
(1. Sinopec Shanghai Petrochemical Company Limited,Shanghai,200540,China;2. Shanghai Miaoqing Water Treatment Company Limited,Shanghai,200540,China)

In recent years,a gradual increase in the application of non-phosphorus water treatment agent in circulating water,along with the country's awareness of environmental protection,non-phosphorus water treatment agent has gradually replaced the traditional phosphorus agent,the pollution of phosphorus emission to water environment is reduced,in line with the policy orientation of the national energy-saving emission reduction. In this paper,the application of non-phosphorus water treatment agent in the circulating water system is introduced,and the scale inhibition and corrosion inhibition effect is compared with that of phosphorus agent,and the adaptability of non-phosphorus water treatment agent in the case of reusing wastewater is analyzed.

non-phosphorus; water treatment agent; circulating water; scale inhibition and corrosion inhibition; reusing wastewater

TP085

B

1672-9129(2017)06-0130-04

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.06.046

孫堅峰,沈鳳,林偉. 無磷藥劑在循環水中的應用[J]. 數碼設計,2017,6(6)： 130-132.

Cite：SUN Jianfeng1,SHEN Feng2,LIN Wei. Application of Non-phosphorus Water Treatment Agent in Circulating Water[J]. Peak Data Science,2017,6(6)： 130-132.

2017-02-06；

2017-03-13。

孫堅峰（1959-），男，上海，工程師， 研究方向：長期從事水處理應用研究。

Email：13361817958@qq.com