废(污)水回用对循环冷却水水质的影响及处理

2023-02-11

天津石化化工装置敞开式循环水系统总循环冷却能力达26460t/h, 循环水场年需要补水量高达200万吨, 目前循环水场已经实现回用废 (污) 水量占总补水量的45%, 其中回用达标工业中水达70万吨/年, 蒸汽凝结水为20万吨。对回用水进行深度处理, 对一些回用废 (污) 水质指标也有了控制范围, 但是控制范围比较宽泛, 水质指标还不稳定性, 对循环水水质、温度产生影响。对回用废 (污) 水水质指标及温度进行跟踪分析, 掌握了循环水系统回收废 (污) 水的变化规律, 把废 (污) 水对循环水系统的不利影响降到最低。

一、主要废 (污) 水水源及水质特性

目前循环水回用的废 (污) 水水源包括对化工生产废水深度处理后的工业中水及脱盐水转换成的蒸汽凝结水。

1. 工业中水水质特点

回用中水与新鲜水的水质存在差别, K+、Cl-、菌落总数等三项指标都比宝坻水大, 总硬度只有宝坻水总硬度的三分之一, 所以中水回用于循环水系统后, 还采用原来只有宝坻新鲜水补水的循环水水质控制方式已经不适用。

2. 蒸汽凝结水水质特点

蒸汽凝结水由化工生产装置用二级除盐水制取蒸汽时, 大部分转换成90℃左右的蒸汽凝结水, 这部分凝液由于生产工艺和设备等方面存在的原因, 受到轻度污染。表现为铁离子和有机物等含量略微升高, 不具备直接回用至锅炉的条件, 经过凝结处理系统过滤、超微吸附﹝1﹞达到一级除盐水水质后送至除盐水系统, 但是当水质指标超过一级除盐水水质标准时对于循环水系统仍是较好品质的水源, 但是比较高的水温会对循环水水质和温度产生影响。

二、回用水对循环水水质的影响及处理措施

1. 浓缩倍数波动大

(1) 现状

在敞开式循环冷却水系统中, 由于蒸发系统中的水会愈来愈少, 水中各种矿物质和离子含量就会愈来愈浓, 用浓缩倍数来控制水中的含盐量。N的含义就是指循环水中某种物质的浓度与补充水中某种物质的浓度之比。N=CR/CM, 一直以来用K+来计算浓缩倍数﹝2﹞。

由于循环水补水水质多样, 补充水K+的浓度采取多种水源K+的平均值。

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

很低计算为零。工业中水的K+浓度及补水量对浓缩倍数产生影响, 工业中水K+偏高, 循环水浓缩倍数偏低, 工业中水K+偏低, 循环水浓缩倍数偏高, 使浓缩倍数计算值存在失真情况。

(2) 水处理方向及工艺措施

多种浓缩倍数计算法, 保证浓缩倍数真实性。

为了避免补充水源K+大幅波动对浓缩倍数的影响, 对循环数浓缩倍数的计算采取多种方式。一种用循环水氯离子和补充水的氯离子进行测算, 另一种用循环水电导率和补充水的电导率进行测算, 有了这两种计算值作参考, 合理调整循环水排污量, 科学控制浓缩倍数在4~5。

调整循环水系统排污水量, 合理控制浓缩倍数

浓缩倍数与排污水量成反比﹝3﹞。循环水浓缩倍数控制在4~5之间, 当通过离子浓度计算出的浓缩倍数接近5时, 加大循环水系统排污量, 加大宝坻水的补充水量;当浓缩倍数低于4时, 停止排污, 同时减少宝坻新鲜水的补充水量。

保证足够的蒸发水量, 稳定浓缩倍数。

浓缩倍数N与冷却塔的蒸发水量E的关系。在一定的环境温度和设定的循环水量的条件下, 浓缩倍数与△t成正比, 根据每台用水设备的进出口水温及流量参数, 调整用循环水设备阀门开度, 提高进出口温度, 保证冷却塔的进出口温差在8~10℃。

2. 氯离子含量高

(1) 现状

从表1可见, 工业中水中的氯离子含量比宝坻水多6-10倍。

高浓度的氯离子易穿透金属表面的保护膜, 形成可溶性氯化物, 导致局部腐蚀。在换热器材质由碳钢、铜、不锈钢组成的复杂系统中, 当氯离子浓度增加到200 mg/L时, 碳钢电位面积上的蚀孔数随着氯离子浓度的增加而增加;当氯离子浓度增加到500mg/L时, 碳钢表面上除了孔蚀外, 将还有溃疡状腐蚀。

(2) 处理方向及工艺措施

当投加缓蚀剂进行水处理时, 对于含不锈钢换热设备的循环水系统, 氯离子浓度不宜大于300 mg/L;对于含碳钢换热设备的循环冷却水系统, 氯离子浓度不宜大于1000mg/L。目前循环水换热器材质有不锈钢、碳钢、铜, 循环水氯离子控制指标为低于500 mg/L, 以氯离子含量300mg/L为报警值进行控制。增加循环水系统排污量, 减少工业中水的回用量。

3. 异氧菌含量高

现状

(1) 工业中水水质差

由于工业中水富含微生物生长和繁殖所需要的营养物质, 对微生物生长和繁殖十分有利, 使循环水中的微生物控制难度增加。由于异氧菌能分泌出粘液, 使水中漂浮的灰尘、杂质和化学沉积物等粘附在设备及管道的表面, 形成氧浓差电池而发生沉积垢下腐蚀, 其腐蚀产物又促进了铁细菌的生长, 铁细菌本身能从阳极区除去亚铁离子, 使钢的腐蚀速度增加, 同时铁细菌产生的氧化铁沉积在金属表面形成锈镏构成更多的氧浓度电池, 更加剧烈金属的腐蚀。

(2) 蒸汽凝液水温高

蒸汽凝结水温度 (90~99) ℃, 连续大量回用凝结水40吨/小时, 会导致循环水温度每小时上升0.23℃。适宜生物生长的温度范围为29.4℃~41℃, 高温凝液大量进入循环水系统为微生物提供了适宜的生长温度。

水处理方向及工艺措施

(1) 回用工业中水深度处理

对回用工业中水进行深度处理, 使经深度处理后的水质与宝坻新鲜水水质接近, 目前水务部对回用工业中水已经进行了深度处理, 对异氧菌指标进行范围控制 (0~100) 个/m L。

(2) 强化杀菌剥离效果

根据微生物对杀生剂产生抗药性的机理, 冲击性的投加非氧化性杀生剂和氧化性杀生剂。一般十天投加一次, 每次投加浓度为100mg/L;夏季可根据粘泥或微生物污染情况, 提高投加频率, 一般5-7天投加一次。

(3) 控制蒸汽凝结水的回用量

加强对装置凝液来水的水质监控, 通过100吨/小时凝液处理系统处理后达到一级除盐水控制指标转供水除盐水系统, 循环水系统只对电导率为5-20μs/cm凝液进行少量回用, 回用量低于20吨/小时, 从而控制高温凝液对循环水温度的影响。

结论

废 (污) 水回用于循环冷却水系统后, 其经济、环保效益都较明显;废 (污) 水处理范围比较宽, 其中有些指标还没有控制范围;多种废 (污) 水源回用于循环水系统给循环水水质控制带来难度, 结合多项关键水质指标对浓缩倍数科学测算, 合理控制排污水量, 最终降低循环水积盐、结垢倾向;合理调整工业中水和凝结水回用量, 强化循环冷却水系统杀菌剥离效果, 解决微生物滋生和粘泥沉积问题。

摘要：分析了回用废 (污) 水水质特点, 主要探讨了它对循环水的影响, 并提出消除该影响的对策。

关键词：废 (污) 水,浓缩倍数,工业中水,异养菌