一種中水回用於循環冷卻水系統的方法
2023-10-11 09:47:49
一種中水回用於循環冷卻水系統的方法
【專利摘要】本發明公開了一種中水回用於循環冷卻水系統的方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟：（1）中水中加入石灰軟化處理後固液分離；（2）在步驟（1）固液分離後得到的中水中加入矽酸鹽作為緩蝕劑；（3）將步驟（2）中加入矽酸鹽後的中水作為循環冷卻水的補水加入到循環冷卻水系統中的循環冷卻水中；（4）向步驟（3）中加入中水後的循環冷卻水中加入聚合物阻垢分散劑。本發明的方法，從中水輸送到循環冷卻水系統運行的全過程，可實現「無磷」操作，避免了循環水排汙造成水體富營養化的風險，且有效地降低中水對輸送管道的腐蝕。
【專利說明】—種中水回用於循環冷卻水系統的方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種中水回用於循環冷卻水系統的方法。
【背景技術】
[0002]當今水資源日益短缺，為了實現水資源的可持續利用，中水作為一種可靠的、可以重複利用的第二水源越來越受到關注。中水主要是指城市汙水或生活汙水經處理後達到一定的水質標準，在一定範圍內可重複使用的非飲用水，其水質指標低於飲用水標準，高於汙水允許排入地面水體的排放標準。中水回用在國外已實施很久，回用規模很大，顯示了明顯的經濟效益。
[0003]我國工業用水量巨大，其中以循環冷卻水用量所佔比例最大，且循環冷卻水系統對其補充水的水質要求較其他生產過程略低。若能將中水回用於工業循環冷卻水，不僅可以節約大量的新鮮水，而且可以有效緩解城市用水的供需矛盾。但是，中水回用於循環冷卻水在其輸送過程和後續的循環冷卻水運行過程中還存在一些問題。
[0004]首先，中水與新鮮水在水質上有一定差距，因此在輸送過程中，中水對管道腐蝕也要比新鮮水嚴重。管道腐蝕不僅會引起管壁變薄及穿孔漏水，縮短管道使用壽命，降低管道輸水能力和增加輸水能耗等，而且會導致中水水質變差，增加其進入循環水後的使用難度。目前，國內對中水輸送過程尚未採取有效的防護措施。
[0005]其次，在循環冷卻水系統中，現今應用最多的處理方法是化學法，即通過投加緩蝕劑來抑制系統的腐蝕，而國內在循環冷卻水處理中應用最廣、最成功的緩蝕劑是含磷緩蝕劑。由於眾所周知的磷酸鹽對環境的危害，含磷緩蝕劑的使用已逐漸受到限制，循環冷卻水處理亟待「無磷化」。
[0006]CN1887749A公開了一種綠色環保複合型阻垢緩蝕劑及其應用。以重量百分比計，該阻垢緩蝕劑包括40-45%的腐植酸鈉、25-30%的聚環氧琥珀酸鈉、20-25%的硼砂及10-15%的純鹼。本發明由有機和無機的緩蝕阻垢劑、分散螯合劑、輔助劑復配而成，配方成份具有明顯的協同作用，與殺菌劑兼容性好，對鐵離子和滷素耐受性好。但該發明沒有涉及對中水的處理。
[0007]CN101125713A公開了一種專用於封閉式循環水系統的液體型緩蝕劑，並涉及它的應用和製備方法。本緩蝕劑含有下述組分和重量百分比含量:硼砂5.5-10%、苛性鹼1.0-3.0%、矽酸鹽3.5-4.2%、亞硝酸鹽6.4-12.4%、2_巰基苯並噻唑0.1-1.0%，剩餘為水。
[0008]儘管目前國內外研究者曾對矽酸鹽的緩蝕作用進行過研究，也有部分文獻和專利將矽酸鹽與其他藥劑一起組成循環冷卻水系統的緩蝕劑配方。但目前的文獻中報導的含矽酸鹽的緩蝕劑配 方與本發明採用的緩蝕劑的配方均存在不同。此外，目前的技術均未將經過石灰處理的中水再用矽酸鹽進行處理，用來緩解中水輸送過程中管道的腐蝕問題，更沒有技術將採用石灰、矽酸鹽處理後的中水引入循環冷卻水系統中，通過石灰處理後的中水的硬度偏低、pH值偏鹼性，加之矽酸鹽的緩蝕作用，免除含磷緩蝕劑在中水作為循環冷卻水補水的循環冷卻水系統中的應用。
【發明內容】
[0009]針對目前中水回用於循環冷卻水系統中時，存在中水在輸送過程中對管道的腐蝕問題以及循環冷卻水中需要加入含磷緩蝕劑的問題，本發明的目的是提供一種能有效抑制對中水輸送管道和循環冷卻水系統的腐蝕、且不用含磷緩蝕劑的中水回用於循環冷卻水的方法。
[0010]本發明提供一種中水回用於循環冷卻水系統的方法，該方法包括以下步驟:
[0011](1)向中水中加入石灰軟化處理後固液分離；
[0012](2)在步驟(1)固液分離後得到的中水中加入矽酸鹽作為緩蝕劑；
[0013](3)將步驟(2)中加入矽酸鹽後的中水作為循環冷卻水的補水加入到循環冷卻水系統中的循環冷卻水中；
[0014](4)向步驟(3)中加入中水後的循環冷卻水中加入聚合物阻垢分散劑。
[0015]採用本發明提供的中水回用於循環冷卻水的方法，一方面可以保障中水輸送的安全；另一方面，中水進入循環冷卻水系統後，不再存在腐蝕問題，且結垢風險較低，降低了循環冷卻水處理的難度。總體上，從中水輸送到循環冷卻水系統運行的全過程，可實現「無磷化」操作，從而顯著降低了循環冷卻水系統排汙造成水體富營養化的風險。
【具體實施方式】
[0016]本發明提供一種中水回用於循環冷卻水的方法，其中，該方法包括以下步驟:
[0017](1)向中水中加入石灰軟化處理後固液分離；
[0018](2)在步驟(1)固液分離後得到的中水中加入矽酸鹽作為緩蝕劑；
[0019](3)將步驟(2)中加入矽酸鹽後的中水作為循環冷卻水的補水加入到循環冷卻水系統中的循環冷卻水中；
[0020](4)向步驟(3)中加入中水後的循環冷卻水中加入聚合物阻垢分散劑。
[0021]按照本發明，「中水」指將排放的生活汙水、工業廢水回收，經過處理後可以再利用的水，也稱再生水。城市汙水經處理設施深度淨化處理後的水(包括汙水處理廠經二級處理再進行深化處理後的水和大型建築物、生活社區的洗浴水、洗菜水等集中經處理後的水)統稱「中水」。其水質介於自來水(上水)與排入管道內汙水(下水)之間，亦故名為「中水」。其主要是指城市汙水或生活汙水經處理後達到一定的水質標準，可在一定範圍內重複使用的非飲用水。所述中水的COD值一般在100mg/L以下，通常為15_100mg/L。按照再生水回用於工業循環冷卻用水標準，本發明的中水COD應≤60mg/L。
[0022]本發明中所述「極限粘數」又稱為特性粘數，是指單位質量的高分子在溶液中所佔體積的大小。本發明中，極限粘數採用GB/T 22593-2008水處理劑極限粘數測定方法測定。
[0023]根據本發明所述的方法，步驟(1)，本發明向中水中加入的石灰為生石灰或熟石灰。投加時可直接加入固體，也可先配成石灰乳再投加。石灰的投加量可根據中水的硬度和處理要求進行調節。通常情況下，石灰的投加量以中水的硬度小於100mg/L為準。由於中水中的磷酸鹽的含量較低，通常，採用石灰處理後，磷酸鹽會全部得到去除。
[0024]根據本發明所述的方法，本發明對步驟(1)中的固液分離方法沒有特殊要求，可以為現有技術用於水處理的各種固液分離方法。[0025]根據本發明所述的方法，本發明對所述矽酸鹽緩蝕劑的種類和用量沒有特殊的限制，優選地，所述矽酸鹽為矽酸鈉和/或矽酸鉀，其模數為1.5-3.5，進一步優選為2.5-3.5。從緩蝕效果考慮，以每升所述中水為基準，以SiOJf，所述矽酸鹽的加入量為10-40mg/L，進一步優選 15_30mg/L。
[0026]根據本發明所述的方法，本發明對所述聚合物阻垢分散劑的種類和用量沒有特殊的限制，所述聚合物阻垢分散劑的具體實例可以但不限於為:所述聚合物阻垢分散劑選自(甲基)丙烯酸_2』 -丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸聚合物((甲基)丙烯酸和2』 -丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸共聚產物)、(甲基)丙烯酸-異戊二烯磺酸聚合物、(甲基)丙烯酸-乙烯基磺酸聚合物、(甲基)丙烯酸-異丁烯磺酸-N-丙烯醯基嗎啉聚合物((甲基)丙烯酸和-異丁烯磺酸和N-丙烯醯基嗎啉共聚產物)、(甲基)丙烯酸_2』 -丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸-N-丙烯醯基嗎啉聚合物((甲基)丙烯酸、2』 -丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸和N-丙烯醯基嗎啉共聚產物)、(甲基)丙烯酸-乙烯基磺酸_(甲基)丙烯酸羥乙酯-N-丙烯醯基嗎啉聚合物((甲基)丙烯酸、乙烯基磺酸、(甲基)丙烯酸羥乙酯和N-丙烯醯基嗎啉共聚的產物)和乙二醇單甲基丙烯酸酯-2-甲基-1，3- 丁二烯-1-磺酸聚合物(乙二醇單甲基丙烯酸酯、2-甲基-1，3-丁二烯-1-磺酸共聚產物)中的至少一種；以每升所述循環冷卻水為基準，所述聚合物阻垢分散劑的加入量為5-20mg/L，優選8-15mg/L。
[0027]根據本發明，在所述聚合物阻垢分散劑為共聚物阻垢分散劑的實施方式中，本發明對於所述聚合物阻垢分散劑中各種單體的種類及其重量比沒有特別要求，所述共聚物阻垢分散劑可以為本領域常用的各種共聚物阻垢分散劑，只要該共聚物能起到阻垢和防垢的效果即可。優選地，控制30°C時所述共聚物阻垢分散劑的極限粘數為0.058-0.126dl/g ;在所述聚合物阻垢分散劑為均聚物阻垢分散劑的實施方式中，所述均聚物阻垢分散劑可以為本領域常用的各種共均聚物阻垢分散劑，本發明對於所述聚合物阻垢分散劑中各種單體的種類沒有特別要求， 只要該均聚物能起到阻垢和防垢的效果即可。優選地，控制30°C時所述均聚物阻垢分散劑的極限粘數為0.058-0.126dl/g即可。
[0028]本發明所述的聚合物阻垢分散劑均可以商購得到，也可根據需要實驗室合成得到。合成的方法為本領域技術人員的公知常識，在此不再贅述。
[0029]根據本發明所述的方法，當循環冷卻水系統的設備為採用銅質材料製備時，為了進一步抑制循環冷卻水對系統中銅質設備的腐蝕，該方法還包括在步驟(4)中加入銅材緩蝕劑。在此情況下，本發明對步驟(4)中的聚合物阻垢分散劑和銅材緩蝕劑的投加順序沒有嚴格的限制，可以同時投入聚合物阻垢分散劑和銅材緩蝕劑，也可以先加聚合物阻垢分散劑，再加銅材緩蝕劑。優選地，聚合物阻垢分散劑和銅材緩蝕劑之間加入的時間間隔最好不要超過2-30分鐘。本發明中，所述時間間隔為前一操作的終點與後一操作的起點之間的時間段。
[0030]根據本發明所述的方法，本發明對所述銅材緩蝕劑的種類和用量沒有特殊的限制，優選地，所述銅材緩蝕劑選自苯並三氮唑、甲基苯並三氮唑和巰基苯並噻唑中的至少一種；以每升所述循環冷卻水為基準，所述銅材緩蝕劑的加入量為0.25-4.5mg/L，進一步優選為 0.5_4mg/L。
[0031]所述唑類緩蝕劑可以與聚合物阻垢分散劑各自分別一起加入步驟(4)加入中水後的循環冷卻水中，或混合後一起加入步驟(4)加入中水後的循環冷卻水中，所述唑類緩蝕劑還可以在加入聚合物阻垢分散劑之前或之後加入，優選地，加入的時間間隔不超過30分
鍾。
[0032]下面將通過具體實施例對本發明進行進一步的詳細描述。
[0033]本發明採用GB/T 22593-2008水處理劑極限粘數測定方法測定聚合物阻垢分散劑的極限粘數。
[0034]本發明參照中華人民共和國國家標準GB/T 18175-2000 「水處理劑緩蝕性能的測定-旋轉掛片法」對以下的實施例和對比例進行緩蝕效果評價試驗。在對中水管道輸送緩蝕效果評價試驗中:試驗溫度為30±1°C;試片轉速為120rpm ;試驗時間為72h ;試片材質為20#碳鋼。
[0035]在對循環冷卻水系統緩蝕效果評價試驗中:將20#碳鋼試片或H62黃銅試片固定在掛片儀上，分別放入實施例或對比例的試驗用水，恆定溫度45土 1°C，保持轉速75rpm旋轉72h，記錄試驗前後試片的重量，計算平均腐蝕速度。
[0036]平均腐蝕速度計算公式為
【權利要求】
1.一種中水回用於循環冷卻水系統的方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟: (1)向中水中加入石灰軟化處理後固液分離； (2)在步驟(1)固液分離後得到的中水中加入矽酸鹽作為緩蝕劑； (3)將步驟(2)中加入矽酸鹽後的中水作為循環冷卻水的補水加入到循環冷卻水系統中的循環冷卻水中； (4)向步驟(3)中加入中水後的循環冷卻水中加入聚合物阻垢分散劑。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述矽酸鹽為矽酸鈉和/或矽酸鉀，所述矽酸鹽的模數為1.5-3.5，優選為2.5-3.5。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中，以每升所述中水為基準，以SiO2計，所述矽酸鹽的加入量為10-40mg/L。
4.根據權利要求3所述的方法，其中，以每升所述中水為基準，以SiO2計，所述矽酸鹽的加入量為15-30mg/L。
5.根據權利要求1所述的方法，其中，所述聚合物阻垢分散劑選自(甲基)丙烯酸-2』-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸聚合物、(甲基)丙烯酸-異戊二烯磺酸聚合物、(甲基)丙烯酸-乙烯基磺酸聚合物、(甲基)丙烯酸-異丁烯磺酸-N-丙烯醯基嗎啉聚合物、(甲基)丙烯酸-2』-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸-N-丙烯醯基嗎啉聚合物、(甲基)丙烯酸-乙烯基磺酸_(甲基)丙烯 酸羥乙酯-N-丙烯醯基嗎啉聚合物和乙二醇單甲基丙烯酸酯-2-甲基-1，3- 丁二烯-1-磺酸聚合物中的至少一種。
6.根據權利要求1或5所述的方法，其中，以每升所述循環冷卻水為基準，所述聚合物阻垢分散劑的加入量為5-20mg/L，優選8-15mg/L。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，所述聚合物阻垢分散劑30°C時的極限粘數為0.058-0.126dl/g。
8.根據權利要求1所述的方法，其中，該方法還包括在步驟(4)中加入銅材緩蝕劑。
9.根據權利要求8所述的方法，其中，所述銅材緩蝕劑選自苯並三氮唑、甲基苯並三氮唑和巰基苯並噻唑中的至少一種。
10.根據權利要求8或9所述的方法，其中，以每升所述循環冷卻水為基準，所述銅材緩蝕劑的加入量為0.25-4.5mg，優選為0.5_4mg。
【文檔編號】C02F5/08GK103803717SQ201210448303
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月9日 優先權日:2012年11月9日
【發明者】吳穎, 王崬, 酈和生, 魏新, 王洪英 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司北京化工研究院