一種處理循環冷卻水的方法
2023-06-16 22:12:26
專利名稱：一種處理循環冷卻水的方法
技術領域：
本發明涉及處理循環水的方法，確切地說，是用於抑制循環水系統的腐蝕、結垢和微生物繁殖的方法。
循環冷卻水的處理在20世紀三十年代是通過簡單的加酸(循環水pH值控制在6.5～7.5)來防止碳酸鈣沉積，到五、六十年代開始使用專用的水處理劑進行阻垢、緩蝕和殺菌處理。80年代初，隨著對水處理藥劑的不斷研究和開發，水處理方案也在不斷改進，由早期的聚磷酸鹽水處理劑的加酸運行方案發展到多種配方的自然pH值(pH為7.5～9.5)運行方案，如CN1067230A提出用以腐殖酸為主劑的水處理配方處理含氨循環水，可以較好地抑制設備的腐蝕和結垢，操作也得到了簡化；SU1175879採用生產已內醯胺的廢料為主要原料，經高溫反應得到一種水處理劑，可以有效地降低碳鋼的腐蝕速率等。
但是，目前使用的緩蝕阻垢劑都含碳、磷元素，這些碳源和磷源都是微生物很好的營養源，而上述pH範圍又有利於微生物的生長，使微生物大量繁殖，導致循環水系統產生大量的生物粘泥沉積在換熱器上，使換熱器的換熱效率大幅度降低，不能滿足工業生產的要求，同時引起設備的嚴重腐蝕和穿孔，並形成惡性循環。現有技術對循環水的微生物控制主要靠投加殺生劑，如氯氣、次氯酸鹽、二氧化氯等，所需劑量較高，而且有時仍控制不住微生物的繁殖。對循環水系統形成的生物粘泥，現有技術一般是加入具有表面活性的物質如二甲基苄基十四烷基氯化銨等季銨鹽，或生物酶製劑如舒而果(Surgo)等進行剝離和清洗，這些方法雖然對生物粘泥都有一定的剝離和清洗效果，但均不能降解和殺滅生物粘泥。此外，季銨鹽還存在發泡嚴重等問題，舒而果存在價格昂貴等問題。另一方面當水中硬度和鹼度之和小於50mg/L時，現有緩蝕阻垢劑有效控制設備腐蝕的難度較大，而當水中硬度和鹼度之和大於250mg/L時，有效控制設備結垢的難度較大。這些問題不僅使循環水處理效果不理想，而且汙染環境、浪費水資源和增加了處理的費用。
本發明的目的在於克服現有技術的上述缺陷，提供一種簡單、有效、經濟的處理循環冷卻水的方法，解決循環水系統水冷器腐蝕和結垢，微生物繁殖和生物粘泥滋生等問題。
本發明提供的處理循環冷卻水的方法，包括在循環冷卻水中加入鹼性物質使其pH值達到9.5～14。
本發明所說的鹼性物質可以是鋰、鈉和鉀的氧化物、氫氧化物、碳酸鹽或碳酸氫鹽或其混合物，例如，可以是NaOH、KOH、Na2CO3、K2CO3、NaHCO3、KHCO3、Na2O、K2O、Li2O、LiOH、Li2CO3和LiHCO3之一或其中兩種或兩種以上的混合物。優選NaOH和KOH。鹼性物質的投加濃度為50～2000mg/L，優選150～800mg/L。在上述濃度範圍內，循環水的pH值控制在9.5～14，優選10.0～13.0。
採用本發明方法，在循環水中還可適量投加其它水處理劑，如緩蝕劑、阻垢劑和殺生劑等，以進一步控制運行中產生的腐蝕、結垢和微生物滋生等問題。
所說緩蝕劑可以是羥基乙叉二膦酸、羥基膦基乙酸、胺基三甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸，苯並三氮唑類銅緩蝕劑等。緩蝕劑的用量可以是0～300mg/L，優選50～100mg/L。
所說阻垢劑可以是聚丙烯酸或鹽、聚馬來酸酐、丙烯酸與丙烯酸酯的二元共聚物、丙烯酸與AMPS(2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸)的二元共聚物、丙烯酸與AMPS和馬來酸酐的三元共聚物阻垢劑的用量可以是0～300mg/L，優選50～100mg/L。
所說的殺生劑可以選自氯氣、次氯酸鈉、次氯酸鉀、次氯酸鈣、二氯異氰尿酸、三氯異氰尿酸、二氧化氯、溴素、次溴酸鈉、次溴酸鉀、次溴酸鈣、季銨鹽和季磷鹽之一或其中兩種或兩種以上的混合物。優選次氯酸鈉或二氯異氰尿酸或三氯異氰尿酸，投加濃度為0～300mg/L，優選5～50mg/L。
用本發明方法處理循環水時，在循環水排放時只需加入無機酸，調節pH值到6.5～8.5即可排放，不汙染環境。
本發明方法處對鈣硬大於25mg/L的各種水質均適用。
本發明的特點在於在高pH值下處理循環冷卻水。眾所周知，循環水的pH值對循環水的腐蝕性、結垢性和微生物繁殖都有重要影響。現有技術認為，在低pH值下，水的腐蝕性強，結垢性弱，微生物易於繁殖，而在高pH值下則相反，水的腐蝕性弱，結垢性強，微生物不易繁殖，而且一般認為pH值高於9.5時，結垢性難以控制，因此，尚未檢索到pH值高於9.5的處理循環水的方法。
本發明採用在9.5～14的高pH值處理循環水，克服了現有技術的偏見，達到了發明目的。這是由於，在現有技術採用的低pH值下，由於碳酸鈣、碳酸鎂生成速度比較緩慢，逐漸沉積在器壁上，形成難以除去的硬垢。而在本發明採用的高pH值下，循環水流經涼水塔時從空氣中吸收大量的二氧化碳，與水中的氫氧化鈣、氫氧化鎂等迅速生成碳酸鈣、碳酸鎂等懸浮於水中的軟垢，隨著循環水的流動很容易被管線中的濾網捕獲而被除去，使水的結垢性大幅度降低。
因此，本發明具有以下突出優點1.破壞了微生物的生長和繁殖的環境，可使循環水中微生物濃度控制在105個/mL以下。
2.大大降低了循環水的腐蝕性，碳鋼腐蝕速率可以控制在0.075mm/a以下。
3.大大降低了水中鈣、鎂離子濃度和水冷器換熱面上的結垢程度，粘附速率可以控制在20mg/cm2.mon.以內。
此外，本發明方法操作簡單，處理費用低，不汙染環境。
下面通過實施例對本發明作進一步說明，但不因此而限制本發明。
實施例1本實施例為旋轉掛片腐蝕試驗，參照HG/T2159-91進行。
試驗水質鈣硬25mg/L，鎂硬10mg/L，總鹼度30mg/L。
在上述水質中加入不同濃度NaOH，試驗結果見表1。
表1 用低硬度水質試驗得到的腐蝕結果 實施例2本實施例為旋轉掛片腐蝕試驗，參照HG/T2159-91進行。試驗水質鈣硬80mg/L，鎂硬30mg/L，總鹼度110mg/L。在上述水質中加入不同濃度NaOH，試驗結果見表2。
表2 用中硬度水質試驗得到的腐蝕結果 實施例3本實施例為旋轉掛片腐蝕試驗，參照HG/T2159-91進行。試驗水質鈣硬250mg/L，鎂硬110mg/L，總鹼度310mg/L。在上述水質中加入不同濃度NaOH，試驗結果見表3。
表3 用高硬度水質試驗得到的腐蝕結果 實施例4本實施例為降低水中鈣硬試驗。
試驗水質鈣硬80mg/L，鎂硬30mg/L，總鹼度110mg/L。
取5隻250mL錐形瓶，分別加入200mL上述水質和不同濃度的NaOH，搖勻，在室溫下靜置4小時，用濾紙過濾，取濾液參照GB/T14636-93方法分析水中鈣離子濃度。試驗結果見表4。
表4 降低水中鈣硬試驗結果 實施例5本實例為動態模擬試驗。試驗水質按照實施例2配製，加入NaOH使濃度達到300mg/L，攪拌均勻，在室溫下靜置24小時，抽取上層清液做動態模擬試驗的補充水。
試驗參照HG/T2160-91標準《冷卻水動態模擬實驗方法》進行。2根φ10×1×530mm的20#碳鋼試管進行平行試驗，試驗水走管程。試管外用飽和水蒸汽加熱，控制試驗水進水溫度30±1℃，出進口水溫差10℃，循環水濃縮倍數控制在3～4，試驗連續進行400小時。得到試管的腐蝕速率是0.031mm/a，粘附速率10.6mg/(cm2.mon.)，水中微生物濃度小於105個/ml。
權利要求
1.一種處理循環冷卻水的方法，包括在循環冷卻水中加入鹼性物質使其pH值達到9.5～14。
2.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於，所說鹼性物質選自鋰、鈉和鉀的氧化物、氫氧化物、碳酸鹽和碳酸氫鹽或其混合物。
3.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於，所說鹼性物質的投加濃度為50～2000mg/L。
4.按照權利要求1或3所述的方法，其特徵在於，所說pH值達到10～13。
5.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於還可以加入濃度為0～300mg/L的殺生劑。
6.按照權利要求5所述的方法，其特徵在於，所說殺生劑選自氯氣、次氯酸鈉、次氯酸鉀、次氯酸鈣、二氯異氰尿酸、三氯異氰尿酸、二氧化氯、溴水、次溴酸鈉、次溴酸鉀、次溴酸鈣、季銨鹽和季磷鹽之一，或其中兩種或兩種以上的混合物。
7.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於，還可投加0～300mg/L的緩蝕劑。
8.按照權利要求7所述的方法，其特徵在於，所說緩蝕劑選自羥基乙叉二膦酸、羥基膦基乙酸、胺基三甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸和苯並三氮唑類銅緩蝕劑。
9.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於，還可投加0～300mg/L的阻垢劑。
10.按照權利要求9所述的方法，其特徵在於，所說阻垢劑選自聚丙烯酸或鹽、聚馬來酸酐、丙烯酸與丙烯酸酯的二元共聚物、丙烯酸與2-丙烯醯胺基-2-甲基-丙磺酸的二元共聚物、丙烯酸與2-丙烯醯胺基-2-甲基-丙磺酸和馬來酸酐的三元共聚物。
全文摘要
本發明涉及處理循環冷卻水的方法,技術核心在於:在循環冷卻水中加入鹼性物質使其pH值達到9.5～14。本發明方法克服了現有技術的偏見,不僅減輕了水冷器換熱面上的結垢程度,還有效抑制了微生物的生長和繁殖,降低了循環水的腐蝕性。此外,本發明方法汙染小,操作簡單,處理費用低,可使企業節約大量新鮮水,減少汙水排放。
文檔編號C02F5/10GK1338435SQ00121549
公開日2002年3月6日 申請日期2000年8月11日 優先權日2000年8月11日
發明者李本高, 餘正齊 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石油化工科學研究院