Apr.2009化肥設(shè)計(jì)第47卷第2期Chemical Fertilizer Design2009年4月關(guān)亍循環(huán)水的水質(zhì)穩(wěn)定與處理李濤(中國(guó)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(tǒng)中鹽類之間的關(guān)系及其對(duì)碳酸鹽的影響;簡(jiǎn)迷了循環(huán)水水質(zhì)穩(wěn)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(wěn)定;水處理中圖分類號(hào):F085.41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):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)過程中的變化垢、腐蝕等問題,對(duì)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的運(yùn)行和使用帶來不利的影響。敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中,冷卻水通過冷卻塔的傳熱作用達(dá)到降低冷卻水水溫的目的,同時(shí)由于2循環(huán)水系統(tǒng)水質(zhì)穩(wěn)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,從而使敞開式循環(huán)冷卻水的水質(zhì)具離子濃度及pH值來決定。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(dāng)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濃度來控制。為避免caCO3的二氧化碳大量逸散,當(dāng)二氧化碳的含量不足以保達(dá)到飽和或過飽和須控制好水中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(shè)備就從而避免產(chǎn)生CaCO,結(jié)垢。會(huì)形成碳酸鈣的沉淀造成系統(tǒng)內(nèi)碳酸鈣結(jié)垢。22水質(zhì)穩(wěn)定性指標(biāo)(2)水中所含溶解性氣體、腐蝕性鹽類和酸類(1)飽和指數(shù)L=pH-pH3等電解質(zhì)與金屬接觸時(shí)因電解質(zhì)作用的結(jié)果,從式中,pH為水的實(shí)測(cè)pH值pH為水在CaCO飽和金屬表面析出Fe2離子,使設(shè)備和金屬管道內(nèi)壁遭平衡時(shí)的pH值。當(dāng)l1>0時(shí),CaCO,處于過飽和,到損壞。有結(jié)垢的傾向;當(dāng)l1=0時(shí),水質(zhì)處于穩(wěn)定,不腐蝕(3)陽光溫度和循環(huán)水中的營(yíng)養(yǎng)成分為敞不結(jié)垢;當(dāng)1<0時(shí),CaCO3未飽和,有腐蝕的傾向。開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中微生物大量繁殖創(chuàng)造了適(2)水質(zhì)穩(wěn)定指數(shù)I=2pH3-pH宜條件,加速了管道系統(tǒng)和用水設(shè)備的腐蝕。穩(wěn)定指數(shù)與水質(zhì)的關(guān)系見表1。(4)補(bǔ)充水中帶入的和水在循環(huán)使用過程中中國(guó)煤化工產(chǎn)生的各種微生物其它有機(jī)物及無機(jī)物在管道表作者面沉積。uA mhg∞1年棒業(yè)于武漢水公用權(quán)畫、排水)工程師,現(xiàn)從事上述因素促使循環(huán)水水質(zhì)惡化,給系統(tǒng)帶來結(jié)給排水設(shè)計(jì)工作。第2期李濤關(guān)于循環(huán)水的水質(zhì)穩(wěn)定與處理表1穩(wěn)定指數(shù)與水質(zhì)的關(guān)系水、環(huán)境保護(hù)、換熱設(shè)備構(gòu)造和運(yùn)行的嚴(yán)格要求,此穩(wěn)定指數(shù)l水質(zhì)傾向法已不冉使用了。嚴(yán)重結(jié)垢313排污5.0~6.0輕微結(jié)垢循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)越高,則補(bǔ)充水水量、水質(zhì)基本穩(wěn)定排污水量也就越小,對(duì)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(jié)水、環(huán)保及國(guó)內(nèi)循環(huán)水7.09.0系統(tǒng)阻垢緩蝕處理技術(shù)水平等因素,一般設(shè)計(jì)中將9.0以上極嚴(yán)承腐蝕循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)控制在3~5。實(shí)際生產(chǎn)中23循環(huán)冷卻水的鹽類平衡通過調(diào)整循環(huán)水系統(tǒng)的排污水量來控制系統(tǒng)的濃對(duì)于敞開式循環(huán)水系統(tǒng)隨著水分的蒸發(fā)和損縮倍數(shù),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(tǒng)中含鹽量將不斷增加,相應(yīng)水硬度,防止碳酸鈣垢的形成。實(shí)際生產(chǎn)中在補(bǔ)充水中碳酸鹽硬度會(huì)逐漸增大,當(dāng)碳酸鹽達(dá)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(dá)到最大值,并也不能解決循環(huán)冷卻水的水質(zhì)穩(wěn)定問題還需采用穩(wěn)定在此數(shù)值,即碳酸鹽硬度的最大數(shù)值為常數(shù)排污法和藥劑法相結(jié)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(jié)垢或腐蝕問題3循環(huán)水處理3.2循環(huán)水系統(tǒng)的殺菌滅藻31循環(huán)水水質(zhì)穩(wěn)定的處理方法微生物通過補(bǔ)充水和空氣不斷地帶入到循環(huán)循環(huán)水水質(zhì)穩(wěn)定處理方法包括化學(xué)法和物理冷卻水系統(tǒng),系統(tǒng)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(wěn)定采用物理豐富的營(yíng)養(yǎng)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(wěn)定處理的還不多,水質(zhì)穩(wěn)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(wěn)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(duì)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)管道和311投加穩(wěn)定劑處理循環(huán)水設(shè)備的腐蝕產(chǎn)生的危害是嚴(yán)重的,控制水中微生物當(dāng)循環(huán)水中投加緩蝕劑和分散劑型穩(wěn)定劑以的活動(dòng)和數(shù)量,對(duì)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)及工藝裝置換熱后,在循環(huán)水中會(huì)出現(xiàn)新的平衡關(guān)系,以此達(dá)到減器等用水設(shè)備的使用都是十分重要的。循環(huán)水的輕結(jié)垢或減緩腐蝕的作用。穩(wěn)定劑的種類有很多殺菌消毒主要有以下幾種方式。種,廣泛使用的穩(wěn)定劑有聚羧酸類、膦酸、膦羧酸、(1)氯殺菌消毒。氯消毒是一種廣泛而有效有機(jī)磷酸鹽等。隨著水資源的匱乏、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(biāo)準(zhǔn)的提高,為使循環(huán)水在高濃縮倍數(shù)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(bǔ)充水下運(yùn)行,近年來開發(fā)出很小的中性分子,能夠很快擴(kuò)散到細(xì)菌表面并通多種多元共聚物,如丙烯酸AMPS共樂物等,以適過細(xì)胞的細(xì)胞壁穿透進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)以氧化作用破壞應(yīng)高硬、高堿的冷卻水系統(tǒng)。細(xì)菌的酶系統(tǒng)而使細(xì)菌死亡。氯殺菌的優(yōu)點(diǎn)是消3.12降低補(bǔ)充水的碳酸鹽硬度毒效果好,設(shè)備簡(jiǎn)單,處理成本低。缺點(diǎn)是液氯具降低補(bǔ)充水碳酸鹽硬度的方法之一是對(duì)補(bǔ)充有毒性和較強(qiáng)腐蝕性,運(yùn)輸、使用、存儲(chǔ)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(tǒng)中的難,一旦泄露對(duì)人和環(huán)境會(huì)帶來嚴(yán)重危害。碳酸鹽硬度,有利于系統(tǒng)的水質(zhì)穩(wěn)定。循環(huán)水系統(tǒng)(2)二氧化氯殺菌消毒。二氧化氯殺菌機(jī)理中常用的降低補(bǔ)充水碳酸鹽硬度的方法有軟化法與氯不同,它是通過釋放新生態(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(qiáng)的氧化能力,對(duì)微生物細(xì)胞壁有較好換去除補(bǔ)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(shù)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(yùn)行費(fèi)用都比較高;②酸化法是將補(bǔ)化氯殺菌能力強(qiáng),作用快,藥劑持續(xù)時(shí)間長(zhǎng);②適應(yīng)充水的碳酸鹽硬度經(jīng)過加酸處理后使之變成非碳pH偵中國(guó)煤化工條件也能適應(yīng)酸鹽硬度,從而降低補(bǔ)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(qiáng),系統(tǒng)中的循環(huán)冷卻不受CNMH生異味和有毒構(gòu)筑物如冷卻塔等均需要考慮防腐處理。隨著節(jié)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(shè)計(jì)2009年第47卷成本較高純二氧化氯性質(zhì)不穩(wěn)定,具有爆炸性但占循環(huán)水制水成本的3%-15%,經(jīng)濟(jì)上是能接隨著技術(shù)上不斷改進(jìn)和提高,二氧化氯的運(yùn)輸和儲(chǔ)受的,只是操作上麻煩些。根據(jù)各種氧化殺菌消毒存問題已經(jīng)得到解決劑滅菌機(jī)理和實(shí)際使用情況,在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中(3)臭氧殺菌消毒。臭氧是氧的同素異構(gòu)體,二氧化氯是比較理想的殺菌消毒劑,隨著處理成本是一種不穩(wěn)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(qiáng)的氧化物,殺菌效率高,不受統(tǒng)中大規(guī)模使用。pH影響和氨干擾,能氧化水中的有機(jī)物并具有脫(4)循環(huán)水處理一般根據(jù)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(wěn)同的組合,如使用地表水作為補(bǔ)充水的水源,采用定,不能儲(chǔ)存,需現(xiàn)場(chǎng)制備,耗電量大,在水中容易藥劑法和排污法相結(jié)合的處理方式可得到滿意的消失且殺菌后的水在管道中無抑制細(xì)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(tǒng)中運(yùn)用臭氧殺參考文獻(xiàn)菌還不多見。[1]齊冬子敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的化學(xué)處理[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006結(jié)語2]許保玖,安鼎年給水處理理論與設(shè)計(jì)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1992(1)飽和指數(shù)主要反映重碳酸鹽、碳酸鹽、氫[3]張廣超李宇慶高級(jí)氧化技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)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(shè)計(jì),2006(5)果它們的關(guān)系不平衡,則水質(zhì)就要失去穩(wěn)定。穩(wěn)定4]程傳振姐字蘇亞南等化肥廠終端污水的治理與研究[指數(shù)也只考慮了水中離子的化學(xué)作用,而未涉及其化肥設(shè)計(jì),2007(6)他的腐蝕因素,這2個(gè)指數(shù)在水質(zhì)技術(shù)中用來判斷[5]許建峰反滲透裝置在水處理中的應(yīng)用[門化肥設(shè)計(jì)x00(3)[6]儲(chǔ)華新循環(huán)冷卻水的水質(zhì)控制[]化肥設(shè)計(jì),2007(1).水質(zhì)的趨向具有一定的局限性。[7]王云霞我國(guó)尿素廢水處理現(xiàn)狀分析[門化肥設(shè)計(jì),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(shè)計(jì),化學(xué)藥劑可較好地解決結(jié)垢、腐蝕和微生物繁殖等2007(4)問題。只要運(yùn)行管理得當(dāng),藥劑費(fèi)用也不算高,約收稿日期:2009-0205(上接第39頁)能滿足設(shè)計(jì)和生產(chǎn)要求,其實(shí)際應(yīng)用情況表明:變由表2中數(shù)據(jù)可知原料氣流量為4823m3h,壓吸附制氫技術(shù)在合成氨廠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(yīng)用可以為企業(yè)創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益。大于98%,氫回收率值約為78%,產(chǎn)品氫氣量為(2)存在問題及改進(jìn)意見:裝置解吸氣系統(tǒng)存2061(m3/h),相當(dāng)于回收氨:2061/1400×0.7=在壓力波動(dòng)較大的問題波動(dòng)范圍在0.02-0.061.03(Uh)。按運(yùn)行9個(gè)月計(jì)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(jié)約的煤及蒸汽的費(fèi)用如下。過程是間歇的,在逆放過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(nèi)被送入解吸氣緩沖罐,導(dǎo)致解吸氣緩(2)節(jié)約煤的費(fèi)用(按當(dāng)時(shí)煤價(jià)600元/計(jì)):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(jié)約蒸汽的費(fèi)用(按綜合成本75元/t動(dòng)幅度大在造氣吹風(fēng)氣回收工段開車階段燃燒爐計(jì)):6674×2×75=100(萬元)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)氣管線上增設(shè)一自調(diào)閥控制入爐壓力以保量4823×54%×12%=312(m/h);相當(dāng)于回收證燃燒爐點(diǎn)火順利,調(diào)節(jié)均衡。氨312/1400×0.7=0.16(th);節(jié)約煤的費(fèi)用(按參考文獻(xiàn):煤價(jià)600元/t計(jì)):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(萬元);節(jié)約蒸汽的費(fèi)用(按綜合成本75元/t(2)劉家棋,等,分離過程與技術(shù)[M]天津:天津大學(xué)出版杜,計(jì)):9×30×24x0.16×2×75=16(萬元)。2001.138-14[3]4結(jié)語中國(guó)煤化工愛蕉鄱工程(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(yùn)行情況平穩(wěn)、可靠,各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均收稿日期:2008-11-13