市政中水回用電廠循環(huán)水系統(tǒng)藥劑開發(fā)與應(yīng)用

韓 強(qiáng)，張久志，李 萍

(1.中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院有限公司，天津 300131；2.邢臺(tái)國泰發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 邢臺(tái) 054000)

我國是一個(gè)缺水國家，特別是北方地區(qū)水資源缺乏現(xiàn)象更為嚴(yán)重。水是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的不可替代的重要資源，也是人類賴以生存和發(fā)展的重要資源[1]。目前，由于水資源不足，已使得許多工業(yè)建設(shè)項(xiàng)目無法安排。因此，節(jié)約有限的水資源、開發(fā)和利用新水源已是當(dāng)務(wù)之急。

與水資源危機(jī)形成鮮明對(duì)照的是全國每年排污水高達(dá)3.60×1010m3，大量污水未經(jīng)處理就排入江河湖泊、海域，有的城市水源遭嚴(yán)重污染，影響日常生活。和城市供水幾乎相等的城市污水，只有0.1%的污染物質(zhì)，比海水3.5%少得多，其余絕大部分是可再用的清水。城市污水就近而得易于收集，再生處理成本比海水淡化低，處理技術(shù)成熟，基礎(chǔ)投資比遠(yuǎn)距離引水經(jīng)濟(jì)得多。因此，城市污水再利用——中水回用工程，為解決水資源不足開辟了一條新的途徑，具有廣闊的應(yīng)用推廣前景。

1 現(xiàn)場中水回用意義

邢臺(tái)國泰發(fā)電有限責(zé)任公司從2006年投產(chǎn)開始一直采用國家工業(yè)水處理工程研究中心的循環(huán)冷卻水處理技術(shù)，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)水效益。為了解決邢臺(tái)市水資源的不足，同時(shí)進(jìn)一步降低公司補(bǔ)水成本，邢臺(tái)國泰發(fā)電有限責(zé)任公司循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充水在2010年底逐步改為市政中水。針對(duì)其補(bǔ)充水水質(zhì)，我們通過特定試驗(yàn)設(shè)計(jì)和現(xiàn)場調(diào)試，摸索總結(jié)出中水回用循環(huán)水的使用條件和注意事項(xiàng)。通過阻垢試驗(yàn)、腐蝕試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)以及殺菌滅藻試驗(yàn)，并結(jié)合循環(huán)水系統(tǒng)裝置材質(zhì)、工藝控制，研制了適用的高效緩蝕阻垢劑，開發(fā)了高效微生物抑制劑。

2 現(xiàn)場中水補(bǔ)充水水質(zhì)指標(biāo)及特點(diǎn)

2009年10月從邢臺(tái)國泰發(fā)電有限責(zé)任公司現(xiàn)場取水，工業(yè)補(bǔ)充水水質(zhì)指標(biāo)見表1。

表1 中水水質(zhì)分析Tab.1 Recycle water's analysis

表1(續(xù))Tab.1 Recycle water's analysis

根據(jù)補(bǔ)充水水質(zhì)，利用Ryzner穩(wěn)定指數(shù)[2]對(duì)CaCO3的成垢趨勢進(jìn)行水型判斷，可以判斷該水質(zhì)在濃縮倍率低(<2.5倍)時(shí),處于腐蝕狀態(tài)，但是當(dāng)自然濃縮到高濃縮倍數(shù)(>2.5倍)時(shí)，處于結(jié)垢狀態(tài)。

綜上所述，需要針對(duì)邢臺(tái)國泰發(fā)電有限責(zé)任公司中水水質(zhì)，并結(jié)合邢臺(tái)國泰發(fā)電有限責(zé)任公司循環(huán)水系統(tǒng)材質(zhì)、工藝控制以及主體工藝自動(dòng)化控制程度，研制高效的緩蝕阻垢劑、高效微生物抑制劑的化學(xué)品配方技術(shù)。

3 阻垢緩蝕劑性能動(dòng)態(tài)試驗(yàn)研究

通過實(shí)驗(yàn)室小試試驗(yàn)確定TS-318緩蝕阻垢劑在30mg/L的使用濃度下對(duì)不銹鋼凝汽器、碳鋼管道的保護(hù)效果明顯。該產(chǎn)品具有優(yōu)異的阻垢分散性能和極佳的性價(jià)比，繼續(xù)通過動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)驗(yàn)證效果，并確認(rèn)與中水回用專用殺菌滅藻劑的配伍性。

3.1 動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)的工藝指標(biāo)

動(dòng)態(tài)試驗(yàn)工藝指標(biāo)見表2。

3.2 試驗(yàn)用水

采用邢臺(tái)國泰發(fā)電有限責(zé)任公司中水處理站快濾池出水，水質(zhì)分析數(shù)據(jù)見表1。

3.3 藥劑用量

表2 動(dòng)態(tài)試驗(yàn)工藝指標(biāo)Tab.2 The technology index of test

3.4 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 試驗(yàn)管及掛片腐蝕速率數(shù)據(jù)Tab.3 The corrosion'rate of Test tube and hang piece

3.5 試驗(yàn)結(jié)論

⑴中水作為系統(tǒng)補(bǔ)充水，必須采用中水回用專用水處理藥劑，同時(shí)需配合殺菌滅藻、抑制粘泥藥劑的應(yīng)用；

⑵緩蝕阻垢劑TS-318配套中水回用專用殺菌滅藻劑TS-821和TS-856，完全可以滿足邢臺(tái)國泰發(fā)電有限責(zé)任公司中水回用循環(huán)水系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)高濃縮倍率運(yùn)行的要求，年污垢熱阻值和不銹鋼腐蝕率均能達(dá)到小于國家標(biāo)準(zhǔn)：不銹鋼管腐蝕率≤0.005mm/a；污垢熱阻值≤3.44×10-4m2·k/W，有效的控制系統(tǒng)結(jié)垢和換熱器管材的腐蝕。

4 現(xiàn)場運(yùn)行情況

4.1 初始處理

在中水回用工作開展以前，為了防止循環(huán)水系統(tǒng)結(jié)垢，及時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了全面徹底的清洗預(yù)膜處理。本次處理既對(duì)凝汽器提供了良好保護(hù)，又對(duì)碳鋼管線提供了緩蝕保護(hù)，為以后系統(tǒng)的安全高效運(yùn)行打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4.2 應(yīng)用效果總結(jié)

經(jīng)過各方面努力及現(xiàn)場的精心實(shí)施，經(jīng)過六年多的運(yùn)行，循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，檢修期間打開凝汽器檢查，水室粘泥量少，換熱管出入口管端無蝕無垢，表面光亮潔凈。系統(tǒng)不同部位不銹鋼腐蝕監(jiān)測掛片表面狀況良好，腐蝕率遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)要求。

同時(shí)，中水回用循環(huán)水系統(tǒng)自運(yùn)行以來，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，各項(xiàng)操作穩(wěn)定，生產(chǎn)工藝指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4.3 現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)

為進(jìn)一步掌握系統(tǒng)運(yùn)行狀況，我們對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)各材質(zhì)腐蝕率進(jìn)行了監(jiān)測。下面摘錄部分腐蝕率數(shù)據(jù)以供參考。見表4。

表4 系統(tǒng)監(jiān)測掛片腐蝕率數(shù)據(jù)Tab.4 The monitor pieceof systems to corrosion'rate

5 經(jīng)濟(jì)性核算

綜合考核，每年現(xiàn)場補(bǔ)回用水量約為455萬噸，節(jié)約城市新鮮水源數(shù)量可觀，見表5。采用中水回用循環(huán)水系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)高濃縮倍數(shù)運(yùn)行相對(duì)于采用城市自來水具有極其明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢和社會(huì)價(jià)值，能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的雙贏。

表5 經(jīng)濟(jì)核算Tab.5 Economic's accounting

[1] 鄭書忠.工業(yè)水處理技術(shù)及化學(xué)品[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010:4.

[2] 周本省.工業(yè)水處理技術(shù)[M].2版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2003.