趙秀云，王永杰，趙宏慶
（中國石油化工集團公司天津石化公司，天津300271）

　　摘　要：利用深度處理后的化工生產污水作為循環冷卻水的補充水，控制回用水的COD≤40mg／L、余氯0.05mg／L，選用適宜的殺菌劑和緩蝕阻垢劑，循環水系統的腐蝕、結垢指標滿足《工業循環冷卻水處理設計規范》的要求。
　　關鍵詞：污水回用：循環冷卻水；緩蝕；阻垢
　　中圖分類號：TU 991.27
　　文獻標識碼：A
　　文章編號：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區，地下水水質不好，水量缺乏，目前公司生產和生活用水采自天津北部薊縣和寶低縣地下水。由于水源地距公司120多公里，水的成本目前已高達2.20元/t。為適應公司日益發展的需要，開發新的可用水資源，1991年我公司就開展了污水回用的研究，取得了小試和中試的數據。1994年公司決定在供排水廠建設污水回用工程。
　　污水回用工程是將公司各生產廠產生的污水，經過生化處理后再經深度處理（深度處理規模10000t/d，分兩期建設）加以利用，目前公司的基建、沖廁、綠化、洗車等已使用回用水。尤其是空分廠循環水裝置進行了回用污水做循環冷卻水的試驗，取得了成功，空分廠的循環冷卻水全部使用回用水已經兩年半，為使用回用水摸索了一套經驗，為污水回用開辟了廣闊的使用前景。

1 試驗情況

　　空分廠循環水裝置是1996年我公司為開展污水回用工作專門設計的試驗裝置，保有水量500t，循環水量目前為900t/h。生產系統換熱設備的材質以鋼材為主，循環給水溫度22℃，回水溫度25℃。系統中設有旁濾罐。并設有單管監測裝置，試驗管材質為碳鋼。水流速約為1m/s，裝置設有監測掛片，掛片材質為碳鋼、不銹鋼和銅材。對回用水的水質指標要求：濁度≤5mg／L，COD≤40mg/L，pH=6.5～8.5。
　　回用水水質見表1。
　　試驗期間水質情況基本如此。
　　采用聚羧酸，有機膦酸鹽及磺酸鹽共聚物的復合配方。殺菌滅藻交替使用德國生產的粘泥抑制劑泰勒芬及國產殺菌滅藻劑。第一輪試驗，回用水占總用水量的25％，經6個月試驗，監測換熱器單管內壁光滑無硬垢，有部分軟泥。打開4號空壓機換熱器，走水管程干凈，無硬垢，粘泥較少，但’7號氧壓機換熱器管中有污泥。涼水塔塔池污泥較多。結果見表3，補充水水質見表4。由表3知，碳鋼的腐蝕率、污垢熱阻均小于《工業循環冷卻水處理設計規范》的要求。回用污水作空分廠循環水的補充水是可行的。

表1 回用水水質 分析項目 數值/（mg.L^-1) 分析項目 數值/（mg.L^-1) 總硬度 362.8 Ca²⁺ 75.2 永久硬度 92.6 Mg²⁺ 42.6 暫時硬度 270.2 K+ 7.9 負硬度 0 Na+ 225.0 總堿度 270.2 Cl- 313.7 總酸度 17.5 SO42- 124.9 游離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 總礦化度 1136.2 色度 0 固形物 971 異味 無 濁度 0

表2 回用污水水質分析

mg.L-1 項目 4月 5月 8月 9月 10月 11月 12月 總硬度 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 總堿度 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 硫酸鹽 199 74.5 129 159 109 202 　 磷酸鹽 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 鐵離子 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 濁度 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 細菌總數/（個.mL^-1) 9.0 142 33.6 99.4 198 83.3 50.6

表3 第一輪試驗結果

mg.L-1 項目 數據 粘附速率/（mcm） 未做 污垢熱阻/（m².h.℃.kJ^-1) 0.93×10^-4 碳鋼試管腐蝕率/（mm.a^-1) 0.047 碳鋼掛片腐蝕率/（mm.a^-1) 0.116 不銹鋼掛片腐蝕率/（mm.a^-1) 0.0009 銅掛片腐蝕率/（mm.a^-1) 0.0117

表4 第一輪回用水做循環水的補充水水質分析 項目 最高 最低 平均 pH 9.1 8.7 8.98 濁度/（mg.L^-1) 23 2.7 7.8 總溶固/（mg.L^-1) 1780 575 980 鈣離子/（mg.L^-1) 164.4 98.18 123 鐵離子/（mg.L^-1) 1.7 0.06 0.36 氯離子/（mg.L^-1) 340 87.6 190 總磷/（mg.L^-1) 11.7 5.4 7.8 異氧菌/（個.L^-1） 2.95×10⁶ 4.4×10⁴ 6.9×10⁵ 濃縮倍數 1.2 1.8 1.6

表5 第二輪試驗結果 項目 數據 粘附速率/（mcm） 28.7 污垢熱阻/（m².h.℃.kJ^-1) 1.54×10^-4 碳鋼試管腐蝕率/（mm.a^-1) 0.045 碳鋼掛片腐蝕率/（mm.a^-1) 0.047 不銹鋼掛片腐蝕率/（mm.a^-1) 0.0002 銅掛片腐蝕率/（mm.a^-1) 0.02

表6 第二輪回用水做循環水的補充水水質分析 項目 最高 最低 平均 pH 9.06 8.25 8.74 濁度/（mg.L^-1) 90 4.4 25.12 總溶固/（mg.L^-1) 3737 1950 2979 鈣離子/（mg.L^-1) 233.7 110.16 173.6 鐵離子/（mg.L^-1) 2.1 0.15 0.48 氯離子/（mg.L^-1) 866.8 258.3 567.2 總磷/（mg.L^-1) 30.57 8.22 19.07 異氧菌/（個.L^-1） 2.6×10⁶ 2.2×10³ 1×10⁵ 濃縮倍數 2.75 11.6 2.14

　　經三輪試驗可以證明空分廠使用回用污水做循環水的工業試驗是成功的。現空分廠循環冷卻水已全部使用了回用水。

表7 第二輪試驗結果 項目 數據（第一次） 數據（第二次） 粘附速率/（mcm） 9.25 5.01 污垢熱阻/（m².h.℃.kJ^-1) 1.24×10^-4 1.31×10^-4 碳鋼試管腐蝕率/（mm.a^-1) 0.092 0.003 碳鋼掛片腐蝕率/（mm.a^-1) 0.008 0.05425 不銹鋼掛片腐蝕率/（mm.a^-1) 0.0005 0.0022 銅掛片腐蝕率/（mm.a^-1) 0.003 0.0305
表8 第三輪回用水做循環水的補充水水質分析 項目 最高 最低 平均 pH 9.06 8.6 8.88 濁度/（mg.L^-1) 30 3 9 總溶固/（mg.L^-1) 4100 2500 2900 鈣離子/（mg.L^-1) 217 140 165 鐵離子/（mg.L^-1) 0.55 0.025 0.12 氯離子/（mg.L^-1) 950 630 680 總磷/（mg.L^-1) 18 6.2 11 異氧菌/（個.L^-1） 2.2×10⁶ 9.7×10⁴ 5.1×10⁵ 濃縮倍數 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年同期寶坻水做補充水的循環水水質分析 項目 最高 最低 平均 pH 8.87 8.83 8.89 濁度/（mg.L^-1) 8.0 0.2 4.23 鈣離子/（mg.L^-1) 88.3 74 80.38 氯離子/（mg.L^-1) 15.65 7.8 9.22 總磷/（mg.L^-1) 16.5 6.98 9.3 異氧菌/（個.L^-1） 5×10⁵ 2×10³ 2.7×10³ 濃縮倍數 2.3 1.55 1.86

2 效益分析

　　我公司因從120多公里外取水，每噸水的成本目前已達2.0元，公司供排水廠污水回用工程深度處理污水200t/h（5000t/d）處理成本為1.00元，全年按8000h計算，年節約新鮮水160萬t，年節約費用：(2.20～1.00)×160=192萬元，供排水廠污水回用一期工程投資300萬元，若回用水全部使用一年半可收回投資。
　　空分廠效益，循環水全部使用回用水，全年藥劑費用為15萬元，若使用寶坻水除成本費2.20元以外還要加排污費和污水處理費，每噸水4元，而回用水做循環水，每噸水處理費用為0.11元，比使用寶坻水每噸只增加0.01元。空分廠循環水全年按78.84萬噸計，多用藥劑費0.79萬元。全年若使用回用水做補充水，為7萬噸，回用污水按每噸1元計為7萬元。若使用寶坻水全年要用5.2萬噸，全年水費為20.8萬元，使用回用水全年節約費用13.8-0.79=13.1萬元。

3 結論

　　3.1 通過試驗證明，利用經深度處理的污水做空分廠循環冷卻水的補充水是完全可行的，我們已使用兩年以上。
　　3.2 回用污水做循環水建議控制COD≤40mg/L為好。
　　3.3 回用污水水質應保證余氯合格，在各廠循環水處理中以抑制菌藻繁殖為好。

　　注：此工業污水回用于循環冷卻水項目于1999年8月26日通過了中石化集團公司組織的專家鑒定．鑒定號為中石化鑒字(1999)107號

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作者簡介：
　　趙秀云（1946—），女，高級工程師，1968年畢業于天津大學化工系高分子專業。
　　王永杰（1967－），男，助理工程師，1988年畢業于蘭州石油學校。
　　趙宏慶（1966—），男，工程師，1986年畢業于北京農業大學。