工业污水回用于循环冷却水

赵秀云，王永杰，赵宏庆
（中国石油化工集团公司天津石化公司，天津300271）

　　摘　要：利用深度处理后的化工生产污水作为循环冷却水的补充水，控制回用水的COD≤40mg／L、余氯0.05mg／L，选用适宜的杀菌剂和缓蚀阻垢剂，循环水系统的腐蚀、结垢指标满足《工业循环冷却水处理设计规范》的要求。
　　关键词：污水回用：循环冷却水；缓蚀；阻垢
　　中图分类号：TU 991.27
　　文献标识码：A
　　文章编号：1009－2455（2000）01－0032－03

The Commercial Reuse of Industrial Wastewater for Recirculating Cooling Water
ZHAO Xiu-yun, Wang Yong-jie, ZHAO Hong-qing

　　Abstract: The deep-treated wastewater from chemical production was reused as make-up water for recirculating cooling water. The COD of the wastewater was controlled to be ≤40mg/L and the residual chloride was controlled at 0.05% mg/L. By using proper germicide and corrosion and scale inhibitor, the figures of corrosion and scaling of the recirculating water system satisfied the requirements in the 《Design Code for the Treatment of Industrial Recirculating Cooling Water》.
　　Keywords: reuse of wastewater ; recirculating cooling water; corrosion and scale inhibition

前言

　　天津石化公司座落在天津南部大港区，地下水水质不好，水量缺乏，目前公司生产和生活用水采自天津北部蓟县和宝低县地下水。由于水源地距公司120多公里，水的成本目前已高达2.20元/t。为适应公司日益发展的需要，开发新的可用水资源，1991年我公司就开展了污水回用的研究，取得了小试和中试的数据。1994年公司决定在供排水厂建设污水回用工程。
　　污水回用工程是将公司各生产厂产生的污水，经过生化处理后再经深度处理（深度处理规模10000t/d，分两期建设）加以利用，目前公司的基建、冲厕、绿化、洗车等已使用回用水。尤其是空分厂循环水装置进行了回用污水做循环冷却水的试验，取得了成功，空分厂的循环冷却水全部使用回用水已经两年半，为使用回用水摸索了一套经验，为污水回用开辟了广阔的使用前景。

1 试验情况

　　空分厂循环水装置是1996年我公司为开展污水回用工作专门设计的试验装置，保有水量500t，循环水量目前为900t/h。生产系统换热设备的材质以钢材为主，循环给水温度22℃，回水温度25℃。系统中设有旁滤罐。并设有单管监测装置，试验管材质为碳钢。水流速约为1m/s，装置设有监测挂片，挂片材质为碳钢、不锈钢和铜材。对回用水的水质指标要求：浊度≤5mg／L，COD≤40mg/L，pH=6.5～8.5。
　　回用水水质见表1。
　　试验期间水质情况基本如此。
　　采用聚羧酸，有机膦酸盐及磺酸盐共聚物的复合配方。杀菌灭藻交替使用德国生产的粘泥抑制剂泰勒芬及国产杀菌灭藻剂。第一轮试验，回用水占总用水量的25％，经6个月试验，监测换热器单管内壁光滑无硬垢，有部分软泥。打开4号空压机换热器，走水管程干净，无硬垢，粘泥较少，但’7号氧压机换热器管中有污泥。凉水塔塔池污泥较多。结果见表3，补充水水质见表4。由表3知，碳钢的腐蚀率、污垢热阻均小于《工业循环冷却水处理设计规范》的要求。回用污水作空分厂循环水的补充水是可行的。

表1 回用水水质 分析项目 数值/（mg.L^-1) 分析项目 数值/（mg.L^-1) 总硬度 362.8 Ca²⁺ 75.2 永久硬度 92.6 Mg²⁺ 42.6 暂时硬度 270.2 K+ 7.9 负硬度 0 Na+ 225.0 总碱度 270.2 Cl- 313.7 总酸度 17.5 SO42- 124.9 游离CO₂ 15.4 HCO- 329.5 pH 7.54 NO3- 8.53 CODMn 6.5 F- 1.69 可溶性SiO₂ 17.4 PI43- 0.03 总矿化度 1136.2 色度 0 固形物 971 异味 无 浊度 0

表2 回用污水水质分析

mg.L-1 项目 4月 5月 8月 9月 10月 11月 12月 总硬度 358 276 324 348 318 296 348 Ca²⁺ 101 90.6 65.7 108 93.8 75.4 100 Mg²⁺ 25.8 12.0 38.9 18.9 20.4 26.3 23.5 总碱度 599 565 54.9 589 579 　 538 HCO- 366 589 335 360 353 　 329 溶解氧 8.4 4.6 6.6 5.8 6.2 5.4 7.4 氯化物 250 65 458 368 235 190 190 氟化物 0.95 0.75 0.95 1.0 0.95 1.0 1.05 硫酸盐 199 74.5 129 159 109 202 　 磷酸盐 0.03 0.08 0.03 0.01 0.01 0.01 0 SiO₂ 20.4 25.3 17.5 18.5 11.7 17.5 16.6 铁离子 0.64 1.56 0.17 0.53 0.38 0.27 0.25 pH 6.6 7.0 7.16 7.02 6.97 7.0 6.83 浊度 6.1 5.57 2.0 2.0 1.8 1.9 2.5 CODcr 39 53.4 19.2 20.0 21.5 20.2 22.9 细菌总数/（个.mL^-1) 9.0 142 33.6 99.4 198 83.3 50.6

表3 第一轮试验结果

mg.L-1 项目 数据 粘附速率/（mcm） 未做 污垢热阻/（m².h.℃.kJ^-1) 0.93×10^-4 碳钢试管腐蚀率/（mm.a^-1) 0.047 碳钢挂片腐蚀率/（mm.a^-1) 0.116 不锈钢挂片腐蚀率/（mm.a^-1) 0.0009 铜挂片腐蚀率/（mm.a^-1) 0.0117

表4 第一轮回用水做循环水的补充水水质分析 项目 最高 最低 平均 pH 9.1 8.7 8.98 浊度/（mg.L^-1) 23 2.7 7.8 总溶固/（mg.L^-1) 1780 575 980 钙离子/（mg.L^-1) 164.4 98.18 123 铁离子/（mg.L^-1) 1.7 0.06 0.36 氯离子/（mg.L^-1) 340 87.6 190 总磷/（mg.L^-1) 11.7 5.4 7.8 异氧菌/（个.L^-1） 2.95×10⁶ 4.4×10⁴ 6.9×10⁵ 浓缩倍数 1.2 1.8 1.6

表5 第二轮试验结果 项目 数据 粘附速率/（mcm） 28.7 污垢热阻/（m².h.℃.kJ^-1) 1.54×10^-4 碳钢试管腐蚀率/（mm.a^-1) 0.045 碳钢挂片腐蚀率/（mm.a^-1) 0.047 不锈钢挂片腐蚀率/（mm.a^-1) 0.0002 铜挂片腐蚀率/（mm.a^-1) 0.02

表6 第二轮回用水做循环水的补充水水质分析 项目 最高 最低 平均 pH 9.06 8.25 8.74 浊度/（mg.L^-1) 90 4.4 25.12 总溶固/（mg.L^-1) 3737 1950 2979 钙离子/（mg.L^-1) 233.7 110.16 173.6 铁离子/（mg.L^-1) 2.1 0.15 0.48 氯离子/（mg.L^-1) 866.8 258.3 567.2 总磷/（mg.L^-1) 30.57 8.22 19.07 异氧菌/（个.L^-1） 2.6×10⁶ 2.2×10³ 1×10⁵ 浓缩倍数 2.75 11.6 2.14

　　经三轮试验可以证明空分厂使用回用污水做循环水的工业试验是成功的。现空分厂循环冷却水已全部使用了回用水。

表7 第二轮试验结果 项目 数据（第一次） 数据（第二次） 粘附速率/（mcm） 9.25 5.01 污垢热阻/（m².h.℃.kJ^-1) 1.24×10^-4 1.31×10^-4 碳钢试管腐蚀率/（mm.a^-1) 0.092 0.003 碳钢挂片腐蚀率/（mm.a^-1) 0.008 0.05425 不锈钢挂片腐蚀率/（mm.a^-1) 0.0005 0.0022 铜挂片腐蚀率/（mm.a^-1) 0.003 0.0305
表8 第三轮回用水做循环水的补充水水质分析 项目 最高 最低 平均 pH 9.06 8.6 8.88 浊度/（mg.L^-1) 30 3 9 总溶固/（mg.L^-1) 4100 2500 2900 钙离子/（mg.L^-1) 217 140 165 铁离子/（mg.L^-1) 0.55 0.025 0.12 氯离子/（mg.L^-1) 950 630 680 总磷/（mg.L^-1) 18 6.2 11 异氧菌/（个.L^-1） 2.2×10⁶ 9.7×10⁴ 5.1×10⁵ 浓缩倍数 3 1.95 2.4 粘泥量/（mL.t^-1) 1.35 0.9 1.2 回用水COD/（mg.L^-1) 86 15 41
表9 96年同期宝坻水做补充水的循环水水质分析 项目 最高 最低 平均 pH 8.87 8.83 8.89 浊度/（mg.L^-1) 8.0 0.2 4.23 钙离子/（mg.L^-1) 88.3 74 80.38 氯离子/（mg.L^-1) 15.65 7.8 9.22 总磷/（mg.L^-1) 16.5 6.98 9.3 异氧菌/（个.L^-1） 5×10⁵ 2×10³ 2.7×10³ 浓缩倍数 2.3 1.55 1.86

2 效益分析

　　我公司因从120多公里外取水，每吨水的成本目前已达2.0元，公司供排水厂污水回用工程深度处理污水200t/h（5000t/d）处理成本为1.00元，全年按8000h计算，年节约新鲜水160万t，年节约费用：(2.20～1.00)×160=192万元，供排水厂污水回用一期工程投资300万元，若回用水全部使用一年半可收回投资。
　　空分厂效益，循环水全部使用回用水，全年药剂费用为15万元，若使用宝坻水除成本费2.20元以外还要加排污费和污水处理费，每吨水4元，而回用水做循环水，每吨水处理费用为0.11元，比使用宝坻水每吨只增加0.01元。空分厂循环水全年按78.84万吨计，多用药剂费0.79万元。全年若使用回用水做补充水，为7万吨，回用污水按每吨1元计为7万元。若使用宝坻水全年要用5.2万吨，全年水费为20.8万元，使用回用水全年节约费用13.8-0.79=13.1万元。

3 结论

　　3.1 通过试验证明，利用经深度处理的污水做空分厂循环冷却水的补充水是完全可行的，我们已使用两年以上。
　　3.2 回用污水做循环水建议控制COD≤40mg/L为好。
　　3.3 回用污水水质应保证余氯合格，在各厂循环水处理中以抑制菌藻繁殖为好。

　　注：此工业污水回用于循环冷却水项目于1999年8月26日通过了中石化集团公司组织的专家鉴定．鉴定号为中石化鉴字(1999)107号

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作者简介：
　　赵秀云（1946—），女，高级工程师，1968年毕业于天津大学化工系高分子专业。
　　王永杰（1967－），男，助理工程师，1988年毕业于兰州石油学校。
　　赵宏庆（1966—），男，工程师，1986年毕业于北京农业大学。