浅谈中水回用对循环水的影响与对策

第35卷第9期工业水处理VoL 35 No 92015年9月Industrial Water Treatment2015经验交流浅谈中水回用对循环水的影响与对策周超(中石化武汉分公司,湖北武汉430000)[摘要]介绍了中石化武汉分公司中水回用于循环冷却水系统的基本情况,深入研究了中水主要控制指标波动时对循环水水质产生的各种危害和影响,并提出了相应的控制优化措施,有效提升了循环水系统中水回用量,降低了企业新鲜水耗[关键词]中水回用;循环水;影响因素;控制对策[中图分类号]X703[文献标识码]B[文章编号]1005-829X(2015)09-0103-04Preliminary study on the effects of reclaimed water reuseon circulating water and its countermeasuresSinopec Wuhan branch, Wuhan 430000, China)Abstract: The basic situation of reclaimed water reused for the circulating cooling water system in Sinopec WuhanBranch is introduced. Various harms and effects of the main controlling index fluctuation on circulating water qualityare studied penetratingly. Corresponding controlling measures to optimize the water quality is proposed, which haseffectively improved the amount of reclaimed water reuse in the circulating water system and reduced the fresh waterconsumption in enterprisesKey words: reclaimed water reuse; circulating water; influential factor; control countermeasure中水回用在中国已有近30年历史,早在1973年各项指标合格,才能减小对循环水系统的水质影响,东方红炼油厂就已经将二级处理过的部分污水回用但在实际使用过程中,由于污水处理过程中不可控于循环水系统,此后又有多家企业逐渐采用中水做因素较多,中水回用时水质易频繁波动,短期内对循系统补水,但由于受污水系统处理效果影响,中水水环水系统影响较小,若持续时间较长,则会引起循环质不稳定,影响了中水回用的实际应用效果。笔者水控制指标异常,给循环水的运行管理造成困难。回所在厂于2009年在排水车间增加一套200th的污用控制指标如表1所示。水回用处理装置,主要工艺流程如图1所示。表1中水回用于循环冷却水补水指标达标污水一曝气生物滤池一多介质过滤器“级加压泵控制指标控制指标H65~9.0挥发酚/(≤0.5循环水系统[超滤装置,保安滤海099160钙(以CO计)时30300图1中水回用工艺流程氨氮(mgL)≤100氯离子/(mgL)悬浮物/mg)≤30硫酸根离子(mgl:)≤300受中水水源及处理量等因素影响,2012年以总铁mgL)米,中水主要作为循系统补水使用,回用量根据生益(5数≤0.12产需要,控制在50-90th,回用率30%-60%。1.1氨氮的影响1中水回用对循环水系统产生的影响笔者所在厂一般直接使用达标污水做中水处理中水作为补充水回用循环水系统时,需要控制水源,但当污水处理厂受到外部来水冲击时,氨氮处经验交流工业水处理2015-09,35(9)理效果将会受到影响,最终体现在中水处理环节浓度的余氯浓度就必须加大杀菌剂的投加量,这样时,就会引起中水氨氮超标。氨氮超标时,将会对循不仅增加了生产成本,而且水体中氯根过高,也会加环水水质及加药控制等多方面产生影响剧设备腐蚀速率(1)引起循环水pH偏低。氨氮会在细菌的作用中水氨氮下发生硝化反应,产生H,造成循环水pH异常波循环水余氯动。统计2013年9月份回用中水氨氮含量与循环200水pH数据如图2所示15.0030020三150中水氨氮+循环水pH810手9月旧9月89月16日9月24日日期780图3中水氨氮与循环水余氯质量浓度变化趋势1.2碱硬度的影响9月旧9月8日9月16日9月24日钙硬度和甲基橙碱度之和称为循环水容忍度是循环水结垢风险高低的一项重要判断指标,一般图2中水氫氮质量浓度与循环水pH变化趋势按照《工业循环水运行管理规定》要求,建议最适应由图2可见,循环水pH随着中水氨氮质量浓度的控制范围应小于1100mg/L。在实际生产过程中,的升高而降低,当氨氮质量浓度达到最高值21.70根据一循运行多年的经验,最适应的控制范围应小mgL时,pH达到最低780,当氨氮值从9月18日于900mg,若超过这个控制界限,将会导致系统结开始缓慢降低后,循环水pH逐渐上升。从整体趋势垢风险加剧,同时也会引起循环水pH等指标异常来看,9月份中水氨氮平均质量浓度为3.79mg,而中水回用后,引起了循环水碱度和硬度变化,产生了循环水pH均值为8.15,接近于控制下限80运行,一些问题说明9月份pH受中水氨氮含量偏高影响较大,整(1)增加结垢风险。中水水质指标正常时,容忍体运行偏低,若不及时调整,会大大增加系统腐蚀度基本维持在800mg/左右运行,而中水自身碱度风险。偏高时,则会引起循环水容忍度上升。2013年4月(2)增加循环水异养菌控制难度。氮、磷本身即中水碱度超标时,循环水总碱度全月运行在500为菌藻类生长的必需营养元素,氨氮含量较高时,mg/L以上,容忍度也超过900mgL,且连续超标严重。可以为细菌提供充足的营养物质,若在其适应的温(2)引起pH偏高。循环水pH主要受中水OH度环境下,会大量繁殖,容易增加系统管道内生物HCO3和CO3含量的影响,在同一个水系统中碱度黏泥量,这些生物黏泥附着在设备表面,不仅影响的大小也间接反映pH的高低,即碱度高时,pH相换热效果,还会促进垢下腐蚀现象的发生。对较大;碱度低时,pH相对较小。正常情况下,水体(3)增加循环水杀菌剂耗量。循环水场目前使中的pH受OH、HCO3和CO32三者制约,会达到用的杀菌剂主要为氧化性活性氯杀菌剂,而氨氮能定的平衡状态:与活性氯发生氧化还原反应,生成氯胺,从而使水2HCOH O+CO+cO3体中直接起到杀菌作用的游离氯浓度降低,中水氨当p过高时,CO32浓度增高,因为CaCO3的溶氮与循环水余氯质量浓度变化趋势如图3所示度积较小,势必会增加系统的结垢风险②。2013年4由图3可见,整个9月份循环水余氯平均质量月中水碱度不达标时,引起循环水pH偏高,全月浓度维持在0.3mg左右,而正常夏季生产余氯值pH均值达到91左右,接近工艺控制上限运行需保持在02mg左右才能较好地保证杀菌效果。1.3电导率的影响另一方面,为了保证杀菌效果,维持循环水中一定电导率反映了水中各种可导电离子的多少,过工业水处理2015-09,35(9)周超:浅谈中水回用对循环水的影响与对策高的电导率表明水体中各种盐类含量较高,而含盐根对循环水系统的直接影响不大,大约为氯离子的量高则会不可避免地增加系统腐蚀的潜在风险。1/10,且在日常生产中,中水带入的硫酸根数量较循环在回用中水前电导率基本运行在1800-少,故需要重点关注氯离子的浓度。2000μS/cm左右,但当引入达标中水后,由于其电在引入中水前,循环水中氯离子质量浓度普遍导率一般是新鲜水作补水时的2~3倍,使得循环水维持在150~250mg/L之间,但回用中水后,氯离子电导率迅速上升至2300~2500μScm运行。当中水质量浓度则升至300~450mg/之间运行,当中水氯电导率超过1200μS/cm的控制界限时,将会进一离子质量浓度超过200mg/L时,则会引起循环水氯步导致循环水电导率大幅攀升,中水电导率与循环离子浓度进一步上升,2011年中水氯离子浓度偏高水电导率变化趋势如图4所示。时,导致循环水氯离子质量浓度最高达536mg/L,直接导致部分月份腐蚀速率超标。3600(2)中水余氯波动增加循环水强氯精投加难度。2200根据生产需要,循环水场每日根据化验结果投加强32002100氯精杀菌剂。由于强氯精为块状固体,其在水体中的3002000溶解度受水温、流速等多因素影响,很难像投加氯气杀菌剂那样定量控制投加。中水余氯值的波动,使得26001800每日强氯精投加的难度增加,余氯值不易控制。一中水电导率15COD的影响循环水电导率60由于中水水源为达标污水,故COD是一个非常4)旧4月84月l5日4月22日4月29日日期重要而又容易超标的控制指标。循环水场在回用COD超标的中水后,给循环水水质造成一定影响图4中水电导率与循环水电导率变化趋势(1)增加了杀菌剂耗量。由于循环水场使用的是由图4可见,2013年4月循环水电导率随中水氧化性杀菌剂,容易和这些有机物质进行反应,为了电导上升而上升,当中水电导率达到2086μS/cm保证杀菌剂的浓度,需要增加强氯精的投加量,无疑时,循环水电导率达到最高值3810μScm。过高的增加了运行成本。电导率致循环水场必须进行适量排污换水,不仅浪(2)促进了微生物的滋生。有机物能给微生物提费了新鲜水,而且增加了药剂费用。排污后循环水浓供丰富的营养,当环境温度适宜时,微生物大量繁缩倍数降低,也将进一步增加后期水耗。殖,增加了系统黏泥量,容易造成冷换器换热效率下14余氯的影响降,同时引起生物腐蚀。中水在经提升泵送往循环水场前,也需要进行2014年4月由于中水COD含量偏高,导致循杀菌消毒,目前使用的杀菌剂为强氯精。由于化验分环水试管黏附速率超标严重。析计划仅对细菌含量做定期分析,余氯监测需要班组人员自行采样分析,这就造成中水余氯监测的不加强中水回用的日常管理措施规律性,同时个人操作手法的差异也会造成余氯值中水回用增加了循环水运行管理的难度,但随检测的准确性降低,投加强氯精后容易引起中水余着水资源的紧缺,节水减排是企业今后发展的趋势氯值的波动通过观察2011年中水与循环水余氯变可以通过加强日常现场的管理、不断优化工艺操作化趋势发现:201年中水全年余氯控制整体偏高,等方式进一步降低回用中水带来的各种问题,将中均值达到80mg/L,波动也较大,回用循环水场后,水对循环水系统的影响降至最低。造成循环水余氯波动。2.1加强中水装置水源控制(1)引起循环水氯根升高。对于不锈钢钢材质换污水回用的关键是回用达标中水,而笔者所在热器氯离子质量是诱发换热器点蚀的重要因素,若厂污水回用装置在设计时忽略了含盐量对循环水系金属材料的残余应力未消除或有较高温度时,氯离统的影响,而且现有条件下,污水处理厂对含盐污水子质量的存在就会造成应力腐蚀开裂③循环水场的处理能力较弱,单纯的依靠处理后的达标污水作一般控制氯离子和硫酸根离子的浓度,但由于硫酸为中水装置水源无法保证含盐量达标。为此,铺设了105经验交流工业水处理2015-09,35(9)条应急池至排水的DN200专用管线,将应急池清洗,加强过程监控,保证清洗效果收集的清净废水输送至排水车间,用于稀释中水水(3)针对循环水浓缩倍数上升过快的问题,可采源,一定程度上降低中水裝置的含盐、氨氮和COD取连续少量换水的方式保持浓缩倍数的稳定。含量。2.5分阶段提升中水回用量水源改善后的中水装置出水水质有了明显的好中水回用量的大小要与循环水系统的管理和水转,但由于目前各装置都在推行节水减排,日常真正质承受能力挂钩,绝不是量越大越好,维持水中各离能够被应急池收集的清净废水越来越少,当污水处子的平衡状态才是最重要的。实际使用中,应该采用理场被冲击,生产异常时,清净废水用量的减少容易分阶段调整中水用量的方式,逐步调整回用比例,每造成中水水质的不稳定。因此确保中水装置进水水个阶段都要重点关注循环水细菌、腐蚀率、加药量源的稳定是保证中水水质达标的关键,建议应加强等指标的变化情况,为以后提升用量做好经验各装置的清污分流管理,污水处理场应加强水质监储备。控,水质异常时,及时增加清净废水的稀释量,保证3结语出水合格2.2加强中水水质监控(1)随着水资源的紧缺,中水回用将是今后社会由于循环水场关于中水水质的分析项目每周只发展的大趋势,同时也是企业节水减排的主要手段。有一次,但排水车间每天都有关于中水主要水质指经过近两年生产实践证明,回用合格的、品质较好的标的分析,日常操作中,班组人员除了要关注中水回达标中水,不仅可以促进循环水水质达标,更极大地用量外,还应每天关注中水氨氮、COD的情况,若相降低了新鲜水水耗,节能的经济效益和社会效益关指标超标或者偏高,则应联系排水装置调整,连续超明显。标时应暂停中水使用,避免对循环水水质造成冲击,绝(2)一循现阶段中水回用量维持在50%~60%,不能为了保证中水使用量而使用未达标的中水。近两年循环水水质综合合格率为9961%,今后仍需2.3制定合理的药剂投加方案采取各种手段,进一步提高中水水质的达标率和中药剂投加对稳定循环水质至关重要。使用中水水供应的稳定性,加强中水使用期间的运行管理和水后首先要及时关注循环水水质变化趋势,当中水相质监测,做好调整,争取使中水回用率达到100%关指标偏高时,应该有预见性地调整缓蚀阻垢剂或(3)关注国内中水深度处理的技术发展状况,尝杀菌剂的用量和频次:其次要逐步制定常见水质异试引入先进的中水处理工艺和设备,不断提升中水常时的药剂投加控制方案,如pH偏低或偏高时的处理量和出水水质稳定性,为今后其他循环水场回投碱、投酸量控制,余氯偏低时强氯精的投加方式用中水打好基础等,尽可能地使药剂投加操作在结合经验的同时,做参考文献到精确、平稳:再次要根据循环水系统的运行情况[1]张文星,李本高,炼油厂污水回用于循环冷却水系统的前景探定期评估现有水处理药剂配方是否适合目前中水回讨[J].环境工程,1998,16(6):11-1用量和回用水质,不断提高缓蚀阻垢剂的性能,降低[2]齐东子敞开式循环冷却水系统的化学处理[M]北京:化学工系统腐蚀结垢的风险。业出版社2.4加强循环水日常运行管理[3]鲍其鼐.氯离子与冷却水系统中不锈钢的腐蚀[门.工业水处理(1)管好、用好旁滤设施,提高循环水的过滤水2007,27(9):6-9量,保证大于3.0%。摸索滤池的最佳反洗周期,根据水质情况可适当提高反洗频次和反洗时间。[作者简介]周超(1986—),循环水处理助理工程师。 E-mail(2)针对中水含盐量高、易形成积垢、引起垢下yayachao1986@163.com腐蚀的特点,每季度定期对循环水场进行黏泥剥离收稿日期]2015-07-28(修改稿)106