CN110183012A - 一种循环冷却水处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于高循环倍数循环冷却水处理方法，属于循环冷却水处理技术领域。处理方法包括以下步骤(1)在管路中增设旁路过滤装置；(2)所述过滤装置后安装电解设备；电解设备包括电极模块和直流电源；3)添加阻垢缓蚀剂、杀菌剥离剂和非氧化性杀菌剂；本发明方法适用于工业循环水处理领域，尤其适用于高倍数运行的高盐高腐蚀性循环冷却系统；可以有效解决循环水系统的腐蚀、结垢和微生物滋生三大问题，实现循环冷却系统高倍数稳定运行，延长设备使用寿命，降低生产成本，保障循环冷却水系统正常良好运转。具有很好的推广应用前景，将为工业企业的节能降耗、节水减排做出贡献，经济效益、社会效益将会十分显著。

Description

一种循环冷却水处理方法
技术领域
本发明涉及循环冷却水处理领域，具体涉及一种适用于高循环倍数运行，高浓度离子交织混合的循环冷却水处理方法。
背景技术
目前循环冷却水用量占工业用水量的70％左右，循环冷却水系统是工业用水大户。在循环冷却过程中，随着冷却水的不断蒸发浓缩，浓缩倍数逐渐加大，水中离子浓度也成倍增大，有机物质和盐类离子，包括悬浮固体、各种离子盐在循环水管道中不断累积，容易造成设备腐蚀、微生物滋生,产生管道堵塞、腐蚀结垢现象，投加药剂成为常用的行之有效的方法。然而随着环保力度的加大，很多企业希望循环冷却全系统水不外排，实现零排污，也就意味着系统中的冷却水无限浓缩，各种离子浓度大幅增加，设备结垢、腐蚀、菌藻滋生的趋势更加严重，传统的只添加药剂的方法已不能满足现在工况条件的要求，因此迫切需要全面的系统的水处理方案才能解决这些问题，需要对循环冷却水系统进行全盘考虑，优化改进，尽可能提高浓缩倍率，减少循环冷却水的排放，同时有效地完成污水的脱盐和再利用，同时考虑过高的浓缩倍数结垢、腐蚀严重的现象，这对循环冷却水处理技术提出了更严格的要求。因此需要探寻一种完整的循环冷却水处理方案，以有效解决循环冷却系统高倍数下设备腐蚀结垢的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种适用于高循环倍数循环冷却水处理方法，本发明方法适用领域较多，尤其适用于腐蚀性强的化肥、化工等企业；可以有效解决循环水系统的腐蚀、结垢和微生物滋生三大问题，实现循环冷却系统高倍数稳定运行，近零排放，延长设备使用寿命，降低生产成本，保障循环冷却水系统正常良好运转。具有很好的推广应用前景，将为工业企业的节能降耗、节水减排做出贡献，经济效益、社会效益将会十分显著。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
循环冷却水处理方法，包括以下步骤(1)在管路中增设旁路过滤装置；(2)所述过滤装置后安装电解设备；电解设备包括电极模块和直流电源；3)添加阻垢缓蚀剂、杀菌剥离剂和非氧化性杀菌剂；所述阻垢缓蚀剂各组分质量百分数如下：
步骤(3)中阻垢缓蚀剂的投加量为10～30mg/L。
优选的阻垢缓蚀剂各组分质量百分数如下：
阻垢缓蚀剂的制备方法包括以下步骤：1)容器内按所述比例加入丙烯酸-马来酸酐共聚物和2-羟基膦酰基乙酸，加水搅拌使丙烯酸-马来酸酐共聚物和2-羟基膦酰基乙酸混合均匀，然后加入丙烯酸-磺酸盐共聚物混合均匀；2)先用水将乙二胺四乙酸二钠溶解后再加入步骤1)的混合物中搅拌至混合均匀，加入余量水，搅拌混合均匀；3)加入十六烷基二甲基(2-亚硫酸)乙基铵混合均匀制得所述阻垢缓蚀剂。
杀菌剥离剂为次氯酸钠或优氯净等氧化性氯产品；添加量为1～3mg/L。
非氧化性杀菌剂为异噻唑啉酮或洁尔灭；添加量为50～100mg/L。
过滤装置根据水质情况可采用袋式过滤器、多介质过滤器、超滤等过滤装置的一种或
多种。
步骤(2)中安装电除垢装置：采用高性能涂层电极电解装置可以产生活性基团羟基自由基对水中有机物、氨氮进行直接催化氧化，同时能够电催化循环冷却水中的Cl-、SO42-，使其氧化生成活性氯、S2O8 2-等活性基团，这些基团具有良好的杀菌灭藻效果，与有机物、氨氮进行间接氧化作用，从而减少水中的营养成分，抑制藻类及菌类的增长。电解过程还可以除去水中钙镁离子，碳酸钙等成垢离子会沉积到阴极表面，积累一定时间后，通过容易拆卸的构件设计，对阴极拆卸清洗，清除电极表面的水垢，从而降低循环水的硬度和碱度。另外电解过程循环水pH降低也可以减少循环水系统结垢趋势。
电解设备由电极模块和直流电源构成，电极模块由若干阴阳极板等距相间组成，电极阴极采用碳钢电极,阳极采用钛涂层电极或掺硼金刚石电极。阴极采用易拆卸结构，因为阴极表面易被电解析出的碳酸钙等垢覆盖，长时间积累后，通过容易拆卸的构件设计，对阴极拆卸清洗，清除电极表面的水垢，然后重新安装使用。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明方法适用于工业循环水处理领域，如发电厂、钢铁厂、水泥厂、石化、电力、制药、食品、造纸印刷、冶金、煤炭开采、机械加工、制造、工业用空压站、供热系统等多个领域，尤其适用于腐蚀性强的化肥、化工等企业；可以有效解决循环水系统的腐蚀、结垢和微生物滋生三大问题，实现循环冷却系统高倍数近零排稳定运行，延长设备使用寿命，降低生产成本，保障循环冷却水系统正常良好运转。具有很好的推广应用前景，将为工业企业的节能降耗、节水减排做出贡献，经济效益、社会效益将会十分显著。
具体实施方式
实施例1
循环冷却水处理方法，包括以下步骤(1)在管路中增设旁路过滤装置，过滤装置采用袋式过滤器；(2)所述过滤装置后安装电解设备；电解设备包括电极模块和直流电源；电极模块包括等距相间组成的阴极板和阳极板，阴极板为碳钢电极，阳极板采用钛涂层电极，阴极采用易拆卸结构；3)添加阻垢缓蚀剂、次氯酸钠和异噻唑啉酮；所述阻垢缓蚀剂各组分质量百分数如下：
阻垢缓蚀剂的制备方法包括以下步骤：1)容器内加入30千克丙烯酸-马来酸酐共聚物和10千克2-羟基膦酰基乙酸，加水搅拌使丙烯酸-马来酸酐共聚物和2-羟基膦酰基乙酸混合均匀，然后加入12.5千克丙烯酸-磺酸盐共聚物混合均匀；2)先用水将0.5千克乙二胺四乙酸二钠溶解后再加入步骤1)的混合物中搅拌至混合均匀，加入余量水，搅拌混合均匀；3)加入0.5千克十六烷基二甲基(2-亚硫酸)乙基铵混合均匀制得所述阻垢缓蚀剂。
步骤(3)中阻垢缓蚀剂的投加量为20mg/L、次氯酸钠添加量为3mg/L、异噻唑啉酮添加量为50mg/L。
本实施例所用的丙烯酸-马来酸酐共聚物为有效成分含量为50％的丙烯酸-马来酸酐共聚物的水溶液；2-羟基膦酰基乙酸为有效成分含量为50％的2-羟基膦酰基乙酸水溶液；丙烯酸-磺酸盐共聚物为有效成分含量为40％的丙烯酸-磺酸盐共聚物水溶液，十六烷基二甲基(2-亚硫酸)乙基铵和乙二胺四乙酸二钠为纯品。
一、试验及结果
1、试验工况：采用本实施例方法，在某化工企业循环冷却系统连续运行20天，循环水浓缩倍数在6-7倍高倍运行，同时进行现场挂片阻垢腐蚀实验，试验水质为现场水，补水为新鲜水，其水质情况见表1。
表1、某化工企业现场补水水质情况
2、试验结果：
实验过程中，整个20天运行周期内，系统运行稳定、良好，无结垢腐蚀现象，实验结束时，现场循环冷却水系统换热器表面仍保持原有金属光泽，表面无明显结垢、腐蚀现象，光亮如新。同时进行的现场挂片及菌藻实验结果见表2。
表2、现场实验结果
系统连续运行20天后，现场腐蚀挂片实验，各试片缓蚀率达到《工业循环冷却水处理设计规范》GB50050—2017标准中的要求(碳钢的腐蚀率小于0.075mm/a，不锈钢的腐蚀率小于0.005mm/a,铜的腐蚀率小于0.005mm/a,)，试片碳钢、不锈钢、铜的表面光滑，仍保持原来的金属光泽，无点蚀、全面腐蚀现象，阻垢率达到90％以上。异养菌个数低于1.0×105CFU/mL，具有良好的杀菌灭藻效果。
综合现场循环冷却水系统运行情况、换热器表面状态及挂片实验结果表明本发明方法在高倍数运行下，具有较好的阻垢缓蚀杀菌性能，保障了系统的良好运行。
实施例2
循环冷却水处理方法，包括以下步骤(1)在管路中增设旁路过滤装置，过滤器采用袋式过滤器；(2)所述过滤装置后安装电解设备；电解设备包括电极模块和直流电源；电极模块包括等距相间组成的阴极板和阳极板，阴极板为碳钢电极，阳极板采用钛涂层电极，阴极采用易拆卸结构；3)添加阻垢缓蚀剂、优氯净和洁尔灭；所述阻垢缓蚀剂各组分质量百分数如下：
阻垢缓蚀剂的制备方法同实施例1。
步骤(3)中阻垢缓蚀剂的投加量为20mg/L、优氯净添加量为2mg/L、洁尔灭添加量为60mg/L。
本实施例所用原料性质同实施例1。
一、试验及结果
1、试验工况：采用本实施例方法，在某化工企业循环冷却系统连续运行20天，循环水浓缩倍数在7-8倍高倍运行，同时进行现场挂片阻垢腐蚀实验，试验水质为现场水，补水为新鲜水，其水质情况同表1。
2、试验结果：
实验过程中，整个20天运行周期内，系统运行稳定、良好，无结垢腐蚀现象，实验结束时，现场循环冷却水系统换热器表面仍保持原有金属光泽，表面无明显结垢、腐蚀现象，光亮如新。同时进行的现场挂片及菌藻实验结果见表3。
表3、现场实验结果
系统连续运行20天后，现场腐蚀挂片实验，各试片缓蚀率达到《工业循环冷却水处理设计规范》GB50050—2017标准中的要求(碳钢的腐蚀率小于0.075mm/a，不锈钢的腐蚀率小于0.005mm/a,铜的腐蚀率小于0.005mm/a,)，试片碳钢、不锈钢、铜的表面光滑，仍保持原来的金属光泽，无点蚀、全面腐蚀现象，阻垢率达到90％以上。异养菌个数低于1.0×105CFU/mL，具有良好的杀菌灭藻效果。
综合现场循环冷却水系统运行情况、换热器表面状态及挂片实验结果表明本发明方法在高倍数运行下，具有较好的阻垢缓蚀杀菌性能，保障了系统的良好运行。
实施例3
循环冷却水处理方法，包括以下步骤(1)在管路中增设旁路过滤装置，过滤器采用多介质过滤器；(2)所述过滤装置后安装电解设备；电解设备包括电极模块和直流电源；电极模块包括等距相间组成的阴极板和阳极板，阴极板为碳钢电极，阳极板采用钛涂层电极，阴极采用易拆卸结构；3)添加阻垢缓蚀剂、优氯净和洁尔灭；所述阻垢缓蚀剂各组分质量百分数如下：
阻垢缓蚀剂的制备方法同实施例1。
步骤(3)中阻垢缓蚀剂的投加量10mg/L、优氯净添加量为1mg/L、洁尔灭添加量为100mg/L。
本实施例所用原料性质同实施例1。
一、试验及结果
1、试验工况：采用本实施例方法，在某化工企业循环冷却系统连续运行20天，循环水浓缩倍数在6-7倍高倍运行，同时进行现场挂片阻垢腐蚀实验，试验水质为现场水，补水为新鲜水，其水质情况同表1。
2、试验结果：
实验过程中，整个20天运行周期内，系统运行稳定、良好，无结垢腐蚀现象，实验结束时，现场循环冷却水系统换热器表面仍保持原有金属光泽，表面无明显结垢、腐蚀现象，光亮如新。同时进行的现场挂片及菌藻实验结果见表4。
表4、现场实验结果
系统连续运行20天后，现场腐蚀挂片实验，各试片缓蚀率达到《工业循环冷却水处理设计规范》GB50050—2017标准中的要求(碳钢的腐蚀率小于0.075mm/a，不锈钢的腐蚀率小于0.005mm/a,铜的腐蚀率小于0.005mm/a,)，试片碳钢、不锈钢、铜的表面光滑，仍保持原来的金属光泽，无点蚀、全面腐蚀现象，阻垢率达到90％以上。异养菌个数低于1.0×105CFU/mL，具有良好的杀菌灭藻效果。
综合现场循环冷却水系统运行情况、换热器表面状态及挂片实验结果表明本发明方法在高倍数运行下，具有较好的阻垢缓蚀杀菌性能，保障了系统的良好运行。
实施例4
循环冷却水处理方法，包括以下步骤(1)在管路中增设旁路过滤装置，过滤器采用袋式过滤器；(2)所述过滤装置后安装电解设备；电解设备包括电极模块和直流电源；电极模块包括等距相间组成的阴极板和阳极板，阴极板为碳钢电极，阳极板采用钛涂层电极，阴极采用易拆卸结构；3)添加阻垢缓蚀剂、优氯净和异噻唑啉酮；所述阻垢缓蚀剂各组分质量百分数如下：
阻垢缓蚀剂的制备方法同实施例1。
步骤(3)中阻垢缓蚀剂的投加量为25mg/L、优氯净添加量为3mg/L、异噻唑啉酮添加量为70mg/L。
本实施例所用原料性质同实施例1。
一、试验及结果
1、试验工况：采用本实施例方法，在某化工企业循环冷却系统连续运行20天，循环水浓缩倍数在9-10倍高倍运行，同时进行现场挂片阻垢腐蚀实验，试验水质为现场水，补水为新鲜水，其水质情况同表1。
2、试验结果：
实验过程中，整个20天运行周期内，系统运行稳定、良好，无结垢腐蚀现象，实验结束时，现场循环冷却水系统换热器表面仍保持原有金属光泽，表面无明显结垢、腐蚀现象，光亮如新。同时进行的现场挂片及菌藻实验结果见表5。
表5、现场实验结果
系统连续运行20天后，现场腐蚀挂片实验，各试片缓蚀率达到《工业循环冷却水处理设计规范》GB50050—2017标准中的要求(碳钢的腐蚀率小于0.075mm/a，不锈钢的腐蚀率小于0.005mm/a,铜的腐蚀率小于0.005mm/a,)，试片碳钢、不锈钢、铜的表面光滑，仍保持原来的金属光泽，无点蚀、全面腐蚀现象，阻垢率达到90％以上。异养菌个数低于1.0×105CFU/mL，具有良好的杀菌灭藻效果。
综合现场循环冷却水系统运行情况、换热器表面状态及挂片实验结果表明本发明方法在高倍数运行下，具有较好的阻垢缓蚀杀菌性能，保障了系统的良好运行。
实施例5
循环冷却水处理方法，包括以下步骤(1)在管路中增设旁路过滤装置，过滤器采用袋式过滤器和超滤；(2)所述过滤装置后安装电解设备；电解设备包括电极模块和直流电源；电极模块包括等距相间组成的阴极板和阳极板，阴极板为碳钢电极，阳极板采用钛涂层电极，阴极采用易拆卸结构；3)添加阻垢缓蚀剂、次氯酸钠和异噻唑啉酮；所述阻垢缓蚀剂各组分质量百分数如下：
阻垢缓蚀剂的制备方法同实施例1。
步骤(3)中阻垢缓蚀剂的投加量为20mg/L、次氯酸钠添加量为3mg/L、异噻唑啉酮添加量为100mg/L。
本实施例所用原料性质同实施例1。
一、试验及结果
1、试验工况：采用本实施例方法，在某化工企业循环冷却系统连续运行20天，循环水浓缩倍数在8-9倍高倍运行，同时进行现场挂片阻垢腐蚀实验，试验水质为现场水，补水为新鲜水，其水质情况同表1。
2、试验结果：
实验过程中，整个20天运行周期内，系统运行稳定、良好，无结垢腐蚀现象，实验结束时，现场循环冷却水系统换热器表面仍保持原有金属光泽，表面无明显结垢、腐蚀现象，光亮如新。同时进行的现场挂片及菌藻实验结果见表6。
表6、现场实验结果
系统连续运行20天后，现场腐蚀挂片实验，各试片缓蚀率达到《工业循环冷却水处理设计规范》GB50050—2017标准中的要求(碳钢的腐蚀率小于0.075mm/a，不锈钢的腐蚀率小于0.005mm/a,铜的腐蚀率小于0.005mm/a,)，试片碳钢、不锈钢、铜的表面光滑，仍保持原来的金属光泽，无点蚀、全面腐蚀现象，阻垢率达到90％以上。异养菌个数低于1.0×105CFU/mL，具有良好的杀菌灭藻效果。
综合现场循环冷却水系统运行情况、换热器表面状态及挂片实验结果表明本发明方法在高倍数运行下，具有较好的阻垢缓蚀杀菌性能，保障了系统的良好运行。
实施例6
循环冷却水处理方法，包括以下步骤(1)在管路中增设旁路过滤装置，过滤器采用袋式过滤器和超滤；(2)所述过滤装置后安装电解设备；电解设备包括电极模块和直流电源；电极模块包括等距相间组成的阴极板和阳极板，阴极板为碳钢电极，阳极板采用钛涂层电极，阴极采用易拆卸结构；3)添加阻垢缓蚀剂、次氯酸钠和异噻唑啉酮；所述阻垢缓蚀剂各组分质量百分数如下：
阻垢缓蚀剂的制备方法同实施例1。
步骤(3)中阻垢缓蚀剂的投加量为30mg/L、次氯酸钠添加量为2.5mg/L、异噻唑啉酮添加量为80mg/L。
本实施例所用原料性质同实施例1。
一、试验及结果
1、试验工况：采用本实施例方法，在某化工企业循环冷却系统连续运行20天，循环水浓缩倍数在9-10倍高倍运行，同时进行现场挂片阻垢腐蚀实验，试验水质为现场水，补水为新鲜水，其水质情况同表1。
2、试验结果：
实验过程中，整个20天运行周期内，系统运行稳定、良好，无结垢腐蚀现象，实验结束时，现场循环冷却水系统换热器表面仍保持原有金属光泽，表面无明显结垢、腐蚀现象，光亮如新。同时进行的现场挂片及菌藻实验结果见表7。
表7、现场实验结果
系统连续运行20天后，现场腐蚀挂片实验，各试片缓蚀率达到《工业循环冷却水处理设计规范》GB50050—2017标准中的要求(碳钢的腐蚀率小于0.075mm/a，不锈钢的腐蚀率小于0.005mm/a,铜的腐蚀率小于0.005mm/a,)，试片碳钢、不锈钢、铜的表面光滑，仍保持原来的金属光泽，无点蚀、全面腐蚀现象，阻垢率达到90％以上。异养菌个数低于1.0×105CFU/mL，具有良好的杀菌灭藻效果。
综合现场循环冷却水系统运行情况、换热器表面状态及挂片实验结果表明本发明方法在高倍数运行下，具有较好的阻垢缓蚀杀菌性能，保障了系统的良好运行。

Claims (7)

1.一种循环冷却水处理方法，其特征在于：包括以下步骤(1)在管路中增设旁路过滤装置；(2)所述过滤装置后安装电解设备；电解设备包括电极模块和直流电源；3)添加阻垢缓蚀剂、杀菌剥离剂和非氧化性杀菌剂；所述阻垢缓蚀剂各组分质量百分数如下：
2.根据权利要求1所述循环冷却水处理方法，其特征在于：所述阻垢缓蚀剂的投加量为10～30mg/L。
3.根据权利要求1所述的循环冷却水处理方法，其特征在于：所述阻垢缓蚀剂各组分质量百分数如下：
4.根据权利要求1-3任意一项所述的循环冷却水处理方法，其特征在于：阻垢缓蚀剂的制备方法包括以下步骤：1)容器内按所述比例加入丙烯酸-马来酸酐共聚物和2-羟基膦酰基乙酸，加水搅拌使丙烯酸-马来酸酐共聚物和2-羟基膦酰基乙酸混合均匀，然后加入丙烯酸-磺酸盐共聚物混合均匀；2)先用水将乙二胺四乙酸二钠溶解后再加入步骤1)的混合物中搅拌至混合均匀，加入余量水，搅拌混合均匀；3)加入十六烷基二甲基(2-亚硫酸)乙基铵混合均匀制得所述阻垢缓蚀剂。
5.根据权利要求1所述的循环冷却水处理方法，其特征在于：所述杀菌剥离剂为次氯酸钠或优氯净；添加量为1～3mg/L。
6.根据权利要求1所述的循环冷却水处理方法，其特征在于：所述非氧化性杀菌剂为异噻唑啉酮或洁尔灭；添加量为50～100mg/L。
7.根据权利要求1所述的循环冷却水处理方法，其特征在于：过滤装置为袋式过滤器、多介质过滤器或超滤中一种或多种。
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