CN102303927B - 一种抑制城市中水循环冷却系统氨氮腐蚀的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抑制城市中水循环冷却系统氨氮腐蚀的方法，其是在城市中水中加入缓蚀阻垢剂，使其浓度为8-48mg/L，根据城市中水中的氨氮含量用无机碱性物质调pH值，当氨氮含量在60mg/L以下时，调pH值至7.5-8.0，当氨氮含量在60-95mg/L时，调pH值至8.0-8.5，当氨氮含量在95-150mg/L时，调pH值至8.5-9.5。本发明通过在城市中水中加入复合缓蚀阻垢剂，并控制其pH值在合适的范围，使采用高氨氮含量中水的循环冷却系统的腐蚀和结垢降到最低限度，有利于系统长时间稳定运行。本发明的复合缓蚀阻垢剂用量少，在本发明的pH值范围内缓蚀阻垢效果优良。
Description
技术领域
本发明涉及一种抑制城市中水循环冷却系统氨氮腐蚀的方法。
技术背景
城市中水也称再生水，它的水质介于污水和自来水之间，是城市污水、废水经净化处理后达到国家标准，能在一定范围内使用的非饮用水，可用于循环冷却系统中的循环冷却水补水，对于有效解决水资源短缺问题有重要意义。
循环水常年水温在10～40℃范围内，而且阳光充足，营养物质丰富，是细菌生长、繁殖的有利环境。城市中水中一般含有氨氮，氨氮也称氨态氮，它包括游离氨态氮NH3-N和铵盐态氮NH4 +-N。将城市中水回用于循环水系统时，氨氮在亚硝化细菌和硝化细菌的作用下，以CO3 2-、HCO3 -和CO2为碳源，在循环水中发生硝化反应，将氨氮转化为硝态氮，其反应过程如下：
2NH4 ++3O2→2NO2 -+4H++2H2O
2NO2 -+O2→2NO3 -
NH4 ++2O2→NO3 -+2H++H2O
综合中水中氨氮在循环水中发生的反应情况可知，硝化反应产生H+，消耗重碳酸盐碱度即HCO3 -，随着H+的不断生成，循环水pH值逐渐下降，当硝化反应产生的H+摩尔含量大于循环水中的HCO3 -时，循环水pH值＜7.0，同时硝化反应也使循环水中的NO3 -含量大幅升高。
目前，北方新建和在建电厂均已被要求采用城市中水作为循环冷却水补水。而一些污水处理厂因地理位置的影响，其收集到的废水超出了设计要求，造成其处理后送至电厂的中水氨氮含量时有超标，有的甚至超标数倍。
城市中水经过电厂深度处理后，可以去除大部分的有机物，悬浮物等，但对氨氮基本不能除去。因此目前中水回用于循环冷却水系统以后比较突出的问题就是水中氨氮的含量高以及氨氮发生硝化反应造成循环水pH值下降引起的设备腐蚀问题，而设备腐蚀容易引起穿孔导致设备紧急停运。
根据GB 18918-2002城镇污水处理厂污染物排放标准要求，处理后的中水最高允许排放浓度情况见表1。
表1 基本控制项目最高允许排放浓度（日均值） 单位 mg/L
注：①下列情况下按去除率指标执行：当进水COD大于350mg/L时，去除率应大于60%；
②括号外数值为水温＞12℃时的控制指标，括号内数值为水温≤12℃时的控制指标。
从表1中可以看出，达到二级排放标准的城市中水氨氮应在30mg/L以下，而对一些电厂而言，其循环水补水用的中水中的氨氮含量已远远超出了该标准，我们监测到的某电厂循环水补水氨氮的最高值达到了135mg/L，高氨氮含量会明显造成循环水pH值下降，并导致循环水系统腐蚀，如河北南网某A电厂曾经因氨氮硝化反应造成循环水pH值低至4.3，从而影响循环水系统运行。
目前电厂一般都采用人工投加或自流方式向循环水中加入碱液（主要是氢氧化钠溶液）。投加碱液过程中往往对循环水pH值的控制要求不明确，一般认为投加至pH值大于7.0即可，对于高氨氮含量的城市中水这种投加方式往往导致水处理药剂用量增加并且加重系统结垢现象。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供能够有效降低氨氮对循环冷却系统腐蚀且能避免系统结垢的一种抑制城市中水氨氮腐蚀循环冷却系统的方法。
本发明解决上述技术问题采取的技术方案：
一种抑制城市中水循环冷却系统氨氮腐蚀的方法，其是在城市中水中加入缓蚀阻垢剂，使其浓度为8-48mg/L，根据城市中水中的氨氮含量用无机碱性物质调pH值，当氨氮含量在60mg/L以下时，调pH值至7.5-8.0，当氨氮含量在60-95mg/L时，调pH值至8.0-8.5，当氨氮含量在95-150mg/L时，调pH值至8.5-9.5。
所述缓蚀阻垢剂由以下浓度的组分组成：羟基亚乙基二膦酸 2-10mg/L，氨基三亚甲基膦酸 2-10mg/L，钼酸钠2-10mg/L，硫酸锌以锌离子计为0.5-5mg/L，三聚磷酸钠0.5-5mg/L，葡萄糖酸钠0.5-5mg/L，聚马来酸酐0.5-3mg/L。
所述无机碱性物质为NaOH、KOH或两者任意比例的混合物。
本发明采用上述技术方案产生的有益效果是：本发明通过在城市中水中加入复合缓蚀阻垢剂，并控制其pH值在合适的范围，使采用高氨氮含量中水的循环冷却系统的腐蚀和结垢降到最低限度，有利于系统长时间稳定运行。本发明的复合缓蚀阻垢剂用量少，在本发明的pH值范围内缓蚀阻垢效果优良。
具体实施方式
下面的实例将有助于说明本发明，但不局限其范围。
实施例1
本实施例的试验原水为河北南网某电厂使用的污水处理厂排出的含氨氮中水，试验原水水质见表2。
表2 原水水质分析
在试验水中先加入复合缓蚀阻垢剂，使其各组分的浓度分别为：羟基亚乙基二膦酸（HEDPA） 2mg/L，氨基三亚甲基膦酸（ATMP）为10mg/L，钼酸钠10mg/L，硫酸锌2mg/L，三聚磷酸钠为2mg/L，葡萄糖酸钠为5mg/L，聚马来酸酐3mg/L，再加入NaOH将pH值调节至9.0，参照HG/T 2159-91《水处理剂缓蚀性能的测定 旋转挂片法》进行旋转挂片的腐蚀试验，试片材质为碳钢，旋转挂片的腐蚀速率为0.036mm/a，调整pH值但不加入药剂的旋转挂片腐蚀速率为3.56mm/a，不调整pH值但加入药剂的旋转挂片腐蚀速率为1.98mm/a。调整pH值前后，测定水中钙镁离子含量均没有明显变化，说明未出现结垢现象。
实施例2
本实施例水质及其他实验条件均同实施例1，不同之处在于加入缓蚀阻垢剂后将pH值调至11.0，测定调整pH值前后的钙镁离子含量，钙离子由39.3mg/L降至25.4mg/L，镁离子由36.5mg/L降至29.5mg/L，说明出现了结垢现象。
实施例3
本实施例的试验原水水质见表3。
表3 原水水质分析
在试验水中先加入复合缓蚀阻垢剂，其中HEDPA为7mg/L，ATMP为6mg/L，钼酸钠2mg/L，硫酸锌0.5mg/L，三聚磷酸钠为5mg/L，葡萄糖酸钠为0.5mg/L，聚马来酸酐1mg/L，再加入NaOH将pH值调节至8.3，碳钢旋转挂片的腐蚀速率为0.031mm/a，调整pH值但不加入药剂的旋转挂片腐蚀速率为2.62mm/a，不调整pH值但加入药剂的旋转挂片腐蚀速率为1.79mm/a。调整pH值前后，测定水中钙镁离子含量均没有明显变化，说明未出现结垢现象。
实施例4
本实施例水质及其他实验条件均同实施例3，不同之处在于加入缓蚀阻垢剂后将pH值调至10.0，测定调整pH值前后的钙镁离子含量，钙离子由109.8mg/L降至85.4mg/L，镁离子由33.6mg/L降至31.0mg/L，说明出现了结垢现象。
实施例5
本实施例的试验原水水质见表4。
表4 原水水质分析
在试验水中先加入复合缓蚀阻垢剂，其中HEDPA为10mg/L，ATMP为2mg/L，钼酸钠5mg/L，硫酸锌5mg/L，三聚磷酸钠为0.5mg/L，葡萄糖酸钠为3mg/L，聚马来酸酐0.5mg/L，再加入KOH将pH值调节至7.8，碳钢旋转挂片的腐蚀速率为0.021mm/a，调整pH值但不加入药剂的旋转挂片腐蚀速率为3.15mm/a，不调整pH值但加入药剂的旋转挂片腐蚀速率为2.43mm/a。调整pH值前后，测定水中钙镁离子含量均没有明显变化，说明未出现结垢现象。
实施例6
本实施例水质及其他实验条件均同实施例5，不同之处在于加入缓蚀阻垢剂后将pH值调至10.0，测定调整pH值前后的钙镁离子含量，钙离子由110.6mg/L降至80.5mg/L，镁离子由29.7mg/L降至28.9mg/L，说明出现了结垢现象。
Claims (2)
1.一种抑制城市中水循环冷却系统氨氮腐蚀的方法，其特征在于：在城市中水中加入缓蚀阻垢剂，使其浓度为8-48mg/L，根据城市中水中的氨氮含量用无机碱性物质调pH值，当氨氮含量在60mg/L以下时，调pH值至7.5-8.0，当氨氮含量在60-95mg/L时，调pH值至8.0-8.5，当氨氮含量在95-150mg/L时，调pH值至8.5-9.5；
所述缓蚀阻垢剂由以下浓度的组分组成：羟基亚乙基二膦酸 2-10mg/L，氨基三亚甲基膦酸 2-10mg/L，钼酸钠2-10mg/L，硫酸锌以锌离子计为0.5-5mg/L，三聚磷酸钠为0.5-5mg/L，葡萄糖酸钠为0.5-5mg/L，聚马来酸酐0.5-3mg/L。
2.根据权利要求1所述的一种抑制城市中水循环冷却系统氨氮腐蚀的方法，其特征在于所述无机碱性物质为NaOH、KOH或两者任意比例的混合物。
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