關(guān)于循環(huán)水的水質(zhì)穩定與處理

Apr.2009化肥設計第47卷第2期Chemical Fertilizer Design2009年4月關(guān)亍循環(huán)水的水質(zhì)穩定與處理李濤(中國五環(huán)工程有限公司湖北武漢43023)摘要:從循環(huán)水的飽合理論以及碳酸鹽的化學(xué)平衡出發(fā),論逑了循環(huán)水系統中鹽類(lèi)之間的關(guān)系及其對碳酸鹽的影響;簡(jiǎn)迷了循環(huán)水水質(zhì)穩定的條件,介紹了循環(huán)水處理及殺菌消毒方法。關(guān)鍵詞:循環(huán)水;水質(zhì)穩定;水處理中圖分類(lèi)號:F085.41文獻標識碼:A文章編號:1004-80901(2009)02-0040-03Concerning Water Quality Stabilization and Disposal of Circulating WaterChina Wuhuan Engineering Company Ltd, Wuhan Hubei 430223 China)he circulating water system and its influence on carbonate from saturation theory of circu-ing water and chemical balance of carbonate has briefly described the condition of circulating water quality stabilization, has introduced the circulatingKey words: circulating water; water quality stabilization; water dispose1循環(huán)水在生產(chǎn)過(guò)程中的變化垢、腐蝕等問(wèn)題,對循環(huán)冷卻水系統的運行和使用帶來(lái)不利的影響。敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統中,冷卻水通過(guò)冷卻塔的傳熱作用達到降低冷卻水水溫的目的,同時(shí)由于2循環(huán)水系統水質(zhì)穩定的判斷水的蒸發(fā)作用及冷卻水和大氣之間的直接接觸冷2.1碳酸平衡和碳酸鈣溶解平衡卻水中的鹽分溶解性氣體含量、pH值等水環(huán)境發(fā)碳酸鈣的溶度積的大小由Ca2→濃度、水溫、氫生了較大變化,從而使敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水的水質(zhì)具離子濃度及pH值來(lái)決定。在水溫一定時(shí),碳酸鈣有以下一些特點(diǎn)。的溶度積是個(gè)定值,當水中pH值控制在一定范圍(1)由于蒸發(fā)水量的損失引起循環(huán)水含鹽量時(shí),游離碳酸含量也棊本上是確定的,碳酸鈣的溶的濃縮同時(shí)冷卻塔的傳質(zhì)作用使水中游離及溶解度積的大小將由Ca2濃度來(lái)控制。為避免caCO3的二氧化碳大量逸散,當二氧化碳的含量不足以保達到飽和或過(guò)飽和須控制好水中Ca2濃度含量,證碳酸鹽平衡時(shí)給水管道和換熱器等用水設備就從而避免產(chǎn)生CaCO,結垢。會(huì )形成碳酸鈣的沉淀造成系統內碳酸鈣結垢。22水質(zhì)穩定性指標(2)水中所含溶解性氣體、腐蝕性鹽類(lèi)和酸類(lèi)(1)飽和指數L=pH-pH3等電解質(zhì)與金屬接觸時(shí)因電解質(zhì)作用的結果,從式中,pH為水的實(shí)測pH值pH為水在CaCO飽和金屬表面析出Fe2離子,使設備和金屬管道內壁遭平衡時(shí)的pH值。當l1>0時(shí),CaCO,處于過(guò)飽和,到損壞。有結垢的傾向;當l1=0時(shí),水質(zhì)處于穩定,不腐蝕(3)陽(yáng)光溫度和循環(huán)水中的營(yíng)養成分為敞不結垢;當1<0時(shí),CaCO3未飽和,有腐蝕的傾向。開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統中微生物大量繁殖創(chuàng )造了適(2)水質(zhì)穩定指數I=2pH3-pH宜條件,加速了管道系統和用水設備的腐蝕。穩定指數與水質(zhì)的關(guān)系見(jiàn)表1。(4)補充水中帶入的和水在循環(huán)使用過(guò)程中中國煤化工產(chǎn)生的各種微生物其它有機物及無(wú)機物在管道表作者面沉積。uA mhg∞1年棒業(yè)于武漢水公用權畫(huà)、排水)工程師,現從事上述因素促使循環(huán)水水質(zhì)惡化,給系統帶來(lái)結給排水設計工作。第2期李濤關(guān)于循環(huán)水的水質(zhì)穩定與處理表1穩定指數與水質(zhì)的關(guān)系水、環(huán)境保護、換熱設備構造和運行的嚴格要求,此穩定指數l水質(zhì)傾向法已不冉使用了。嚴重結垢313排污5.0~6.0輕微結垢循環(huán)水系統的濃縮倍數越高,則補充水水量、水質(zhì)基本穩定排污水量也就越小,對企業(yè)生產(chǎn)用水量的需求和環(huán)7.0-7.5輕微腐蝕境的污染也就越少。綜合節水、環(huán)保及國內循環(huán)水7.09.0系統阻垢緩蝕處理技術(shù)水平等因素,一般設計中將9.0以上極嚴承腐蝕循環(huán)水系統的濃縮倍數控制在3~5。實(shí)際生產(chǎn)中23循環(huán)冷卻水的鹽類(lèi)平衡通過(guò)調整循環(huán)水系統的排污水量來(lái)控制系統的濃對于敞開(kāi)式循環(huán)水系統隨著(zhù)水分的蒸發(fā)和損縮倍數,以使循環(huán)水的碳酸鹽硬度小于極限碳酸鹽失循環(huán)冷卻水系統中含鹽量將不斷增加,相應水硬度,防止碳酸鈣垢的形成。實(shí)際生產(chǎn)中在補充水中碳酸鹽硬度會(huì )逐漸增大,當碳酸鹽達到飽和狀態(tài)量充足H暫時(shí)硬度較低的水質(zhì)條件下僅靠排污法時(shí),水中溶解狀態(tài)的碳酸鹽硬度將達到最大值,并也不能解決循環(huán)冷卻水的水質(zhì)穩定問(wèn)題還需采用穩定在此數值,即碳酸鹽硬度的最大數值為常數排污法和藥劑法相結合的措施才能比較好的解決實(shí)際生產(chǎn)中循環(huán)水水質(zhì)結垢或腐蝕問(wèn)題3循環(huán)水處理3.2循環(huán)水系統的殺菌滅藻31循環(huán)水水質(zhì)穩定的處理方法微生物通過(guò)補充水和空氣不斷地帶入到循環(huán)循環(huán)水水質(zhì)穩定處理方法包括化學(xué)法和物理冷卻水系統,系統中適宜的溫度,充足的溶解氧和法。目前石油化工行業(yè)循環(huán)水水質(zhì)穩定采用物理豐富的營(yíng)養物質(zhì)促進(jìn)∫微生物大量繁殖,微生物群法如磁化、靜電等水質(zhì)穩定處理的還不多,水質(zhì)穩落及其分泌物所形成的黏泥又加速了水中污垢(包定還是以化學(xué)法為主,筆者以下簡(jiǎn)述水質(zhì)穩定處理括水垢、齡泥、腐蝕性產(chǎn)物等)在金屬表面上的沉的化學(xué)法。積。水中微生物的繁殖對循環(huán)冷卻水系統管道和311投加穩定劑處理循環(huán)水設備的腐蝕產(chǎn)生的危害是嚴重的,控制水中微生物當循環(huán)水中投加緩蝕劑和分散劑型穩定劑以的活動(dòng)和數量,對循環(huán)冷卻水系統及工藝裝置換熱后,在循環(huán)水中會(huì )出現新的平衡關(guān)系,以此達到減器等用水設備的使用都是十分重要的。循環(huán)水的輕結垢或減緩腐蝕的作用。穩定劑的種類(lèi)有很多殺菌消毒主要有以下幾種方式。種,廣泛使用的穩定劑有聚羧酸類(lèi)、膦酸、膦羧酸、(1)氯殺菌消毒。氯消毒是一種廣泛而有效有機磷酸鹽等。隨著(zhù)水資源的匱乏、水源的污染以的消毒方法。氯溶于水很快水解形成次氯酸及排水標準的提高,為使循環(huán)水在高濃縮倍數下或(HCO)。氯殺菌主要依靠次氯酸起作用。HCO是經(jīng)污水處理的排水作補充水下運行,近年來(lái)開(kāi)發(fā)出很小的中性分子,能夠很快擴散到細菌表面并通多種多元共聚物,如丙烯酸AMPS共樂(lè )物等,以適過(guò)細胞的細胞壁穿透進(jìn)入細胞內以氧化作用破壞應高硬、高堿的冷卻水系統。細菌的酶系統而使細菌死亡。氯殺菌的優(yōu)點(diǎn)是消3.12降低補充水的碳酸鹽硬度毒效果好,設備簡(jiǎn)單,處理成本低。缺點(diǎn)是液氯具降低補充水碳酸鹽硬度的方法之一是對補充有毒性和較強腐蝕性,運輸、使用、存儲都比較困水進(jìn)行軟化處理,這樣可大大降低循環(huán)水系統中的難,一旦泄露對人和環(huán)境會(huì )帶來(lái)嚴重危害。碳酸鹽硬度,有利于系統的水質(zhì)穩定。循環(huán)水系統(2)二氧化氯殺菌消毒。二氧化氯殺菌機理中常用的降低補充水碳酸鹽硬度的方法有軟化法與氯不同,它是通過(guò)釋放新生態(tài)氧[O]起作用,新生和酸化法:①軟化法即用石灰軟化或氫、鈉離子交態(tài)氧具有很強的氧化能力,對微生物細胞壁有較好換去除補充水中的致垢鹽分,該法可以有效地防止的吸附和滲透作用,使微生物蛋白質(zhì)失活而致死產(chǎn)生碳酸鹽垢大幅提高濃縮倍數但氫鈉離子交與液氯殺菌相比,二氧化氯具有如下優(yōu)點(diǎn):①二氧換法的投資及運行費用都比較高;②酸化法是將補化氯殺菌能力強,作用快,藥劑持續時(shí)間長(cháng);②適應充水的碳酸鹽硬度經(jīng)過(guò)加酸處理后使之變成非碳pH偵中國煤化工條件也能適應酸鹽硬度,從而降低補充水中的碳酸鹽硬度。加酸③不一氨污染的情況下處理的缺點(diǎn)是水的腐蝕性較強,系統中的循環(huán)冷卻不受CNMH生異味和有毒構筑物如冷卻塔等均需要考慮防腐處理。隨著(zhù)節物質(zhì),不會(huì )產(chǎn)生致癌物質(zhì)三氯甲烷。二氧化氯處理化肥設計2009年第47卷成本較高純二氧化氯性質(zhì)不穩定,具有爆炸性但占循環(huán)水制水成本的3%-15%,經(jīng)濟上是能接隨著(zhù)技術(shù)上不斷改進(jìn)和提高,二氧化氯的運輸和儲受的,只是操作上麻煩些。根據各種氧化殺菌消毒存問(wèn)題已經(jīng)得到解決劑滅菌機理和實(shí)際使用情況,在循環(huán)冷卻水系統中(3)臭氧殺菌消毒。臭氧是氧的同素異構體,二氧化氯是比較理想的殺菌消毒劑,隨著(zhù)處理成本是一種不穩定的氧化性氣體,極易放出初生態(tài)氧的降低,其作為殺菌消毒劑必將會(huì )在循環(huán)冷卻水系[O]。初生態(tài)氧是極強的氧化物,殺菌效率高,不受統中大規模使用。pH影響和氨干擾,能氧化水中的有機物并具有脫(4)循環(huán)水處理一般根據不同的情況采用不色、除味等作用,環(huán)境不產(chǎn)生任何影響,但臭氧不穩同的組合,如使用地表水作為補充水的水源,采用定,不能儲存,需現場(chǎng)制備,耗電量大,在水中容易藥劑法和排污法相結合的處理方式可得到滿(mǎn)意的消失且殺菌后的水在管道中無(wú)抑制細菌繁殖的能處理效果力。目前石油化工行業(yè)循環(huán)水系統中運用臭氧殺參考文獻菌還不多見(jiàn)。[1]齊冬子敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統的化學(xué)處理[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006結語(yǔ)2]許保玖,安鼎年給水處理理論與設計[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1992(1)飽和指數主要反映重碳酸鹽、碳酸鹽、氫[3]張廣超李宇慶高級氧化技術(shù)在廢水處理中的應用[]化肥氧化物與pH值及游離二氧化碳等之間的關(guān)系,如設計,2006(5)果它們的關(guān)系不平衡,則水質(zhì)就要失去穩定。穩定4]程傳振姐字蘇亞南等化肥廠(chǎng)終端污水的治理與研究[指數也只考慮了水中離子的化學(xué)作用,而未涉及其化肥設計,2007(6)他的腐蝕因素,這2個(gè)指數在水質(zhì)技術(shù)中用來(lái)判斷[5]許建峰反滲透裝置在水處理中的應用[門(mén)化肥設計x00(3)[6]儲華新循環(huán)冷卻水的水質(zhì)控制[]化肥設計,2007(1).水質(zhì)的趨向具有一定的局限性。[7]王云霞我國尿素廢水處理現狀分析[門(mén)化肥設計,2007(4)(2)化學(xué)水處理方法依靠添加一定量的各種[8]張興民淺談氮肥企業(yè)污水零排放治理技術(shù)[J]化肥設計,化學(xué)藥劑可較好地解決結垢、腐蝕和微生物繁殖等2007(4)問(wèn)題。只要運行管理得當,藥劑費用也不算高,約收稿日期:2009-0205(上接第39頁(yè))能滿(mǎn)足設計和生產(chǎn)要求,其實(shí)際應用情況表明:變由表2中數據可知原料氣流量為4823m3h,壓吸附制氫技術(shù)在合成氨廠(chǎng)弛放氣氫回收工藝中其中氫氣組分的體積含量為54%,產(chǎn)品氫氣的純度的應用可以為企業(yè)創(chuàng )造更好的經(jīng)濟效益。大于98%,氫回收率值約為78%,產(chǎn)品氫氣量為(2)存在問(wèn)題及改進(jìn)意見(jiàn):裝置解吸氣系統存2061(m3/h),相當于回收氨:2061/1400×0.7=在壓力波動(dòng)較大的問(wèn)題波動(dòng)范圍在0.02-0.061.03(Uh)。按運行9個(gè)月計算(截止到2006年2MPea(絕)。解吸氣壓力波動(dòng)較大的原因是由于逆放月),節約的煤及蒸汽的費用如下。過(guò)程是間歇的,在逆放過(guò)程中排出的大量解吸氣在(1)回收氨產(chǎn)量:9×30×24×1.03=6674(1)很短的時(shí)間內被送入解吸氣緩沖罐,導致解吸氣緩(2)節約煤的費用(按當時(shí)煤價(jià)600元/計):沖罐的壓力迅速增加。解吸氣壓力波動(dòng)易造成送6674×1.25×600=500(萬(wàn)元)入造氣吹風(fēng)氣回收工段燃燒爐的氣量不均,壓力波(3)節約蒸汽的費用(按綜合成本75元/t動(dòng)幅度大在造氣吹風(fēng)氣回收工段開(kāi)車(chē)階段燃燒爐計):6674×2×75=100(萬(wàn)元)點(diǎn)火升溫時(shí)易造成滅爐。建議在造氣吹風(fēng)氣回收(4)回收率的提高所創(chuàng )造的效益為:產(chǎn)品氫氣工段進(jìn)氣管線(xiàn)上增設一自調閥控制入爐壓力以保量4823×54%×12%=312(m/h);相當于回收證燃燒爐點(diǎn)火順利,調節均衡。氨312/1400×0.7=0.16(th);節約煤的費用(按參考文獻:煤價(jià)600元/t計):9×30×24×0.16×1.25×600[1丁振氨肥生產(chǎn)中尾氣的回收和利用].化肥工業(yè)19,x4=738(萬(wàn)元);節約蒸汽的費用(按綜合成本75元/t(2)劉家棋,等,分離過(guò)程與技術(shù)[M]天津:天津大學(xué)出版杜,計):9×30×24x0.16×2×75=16(萬(wàn)元)。2001.138-14[3]4結語(yǔ)中國煤化工愛(ài)蕉鄱工程(1)兗礦嶧化公司5500m3/h變壓吸附提氫CNMHG黎明化工,1993(2)裝置的總體運行情況平穩、可靠,各項技術(shù)指標均收稿日期:2008-11-13