13宋爽英低磷水处理配方在金陵分公司循环水系统的应用

低磷水处理配方在金陵分公司循环水系统的应用宋爽英金陵分公司质检中心缓蚀剂种类•缓蚀剂在整个水处理化学品中所占的分额最大•无机缓蚀剂：磷酸盐、锌盐、亚硝酸盐、钼酸盐、钨酸盐、铬酸盐等•有机缓蚀剂：有机膦酸盐类、有机羧酸类及含磷共聚物类等缓蚀剂的发展•从铬酸盐、聚磷酸盐到有机膦酸盐；•从高磷、含金属的配方到低磷、全有机配方；•从单一配方到复合配方；•显示出水处理缓蚀剂正朝着多品种、高效率、低毒性等方向发展。有机膦系缓蚀剂•有机膦酸类是阴极型缓蚀剂，是目前研究最多的一个系列；•有机膦羧酸共聚物同时含有膦酰基和羧基，兼具有阻垢、分散、缓蚀性能，该系列已形成后期开发应用的水处理剂。磷对天然水体的危害•水体中无机氮、总磷分别超过300mg/L和20mg/L就认为水体处于富营养化状态。•促进各种水生生物的活性，刺激它们异常繁殖（主要是藻类）。•疯长的藻类会在水面越长越厚,最终有一部分被压在水面之下,因难见阳光而死亡。•湖底的细菌以死亡藻类作为营养,迅速增殖。•大量增殖的细菌消耗了水中的氧气,使湖水变得缺氧。•依赖氧气生存的鱼类死亡,随后细菌也会因缺氧而死亡,最终导致湖泊老化、死亡。磷对水体危害的案例•震惊全国的太湖蓝藻事件就是湖泊富养化的典型例子。它的形成原因就是周边化工企业大量含磷、氮的污水的排放引起的。•云南的滇池发生大面积的赤潮现象，水质恶化、生物种群锐减，破坏生态平衡。磷系水处理剂发展趋势•欧美发达国家已开始禁磷、限磷，我国一些城市和地区也对磷的排放进行了限制。•从长远发展趋势看，磷系水处理剂的生产和应用必将受到限制，而被无磷水处理剂所取代，因此，作为磷的来源之一的磷系配方将逐步向低磷和无磷化发展。•为了节约用水，企业大幅提高浓缩倍数，系统杀菌问题就更加突出，目前还没有好的办法来解决夏天藻类的繁殖，这也是促进低磷、无磷产品发展的重要因素之一。金陵分公司水处理现状•金陵分公司煤化工运行部有新、老两套循环水场，应用的均是常规磷系水处理配方，总磷控制在4-6mg/L，污水总排口含磷量为1.0mg/L（以P计）。•金陵分公司决定率先在煤化工运行部应用低磷水处理配方，使污水总排口含磷量降至0.5mg/L，达到国家污水综合排放一级标准。•成功应用后，将陆续在炼油运行部循环水系统中应用低磷水处理配方。低磷水处理配方小试试验•老循环水系统选用的是南京某研究院的低磷水处理配方，其阻垢缓蚀剂为ZH373-2NJL，是该系统所用的原阻垢缓蚀剂ZH373NJL的升级换代产品，为全有机、低磷配方。•新循环水系统选用了两种配方，一种是常州某水处理公司的低磷水处理配方，其阻垢缓蚀剂为WJP-401A；另一种是武汉某水处理公司的低磷水处理配方，其阻垢缓蚀剂为ZH343RUN。低磷阻垢缓蚀剂主要质量指标项目ZH373-2NJLWJP-401AZH343RUNpH（1%水溶液）≤4.5≤4.5≥2.0密度（20℃）g/cm3≥1.12≥1.12≥1.10固含量%≥25.0≥28.0≥25.0总磷酸盐含量（以PO43-计）%≤3.0≤4.0≤4.0小试缓蚀性能结果药剂名称投加浓度mg/L总磷控制指标mg/L平均腐蚀率mm/a挂片描述空白//0.5828表面呈块状腐蚀状态，腐蚀产物为红棕色。ZH373-2NJL1002.0-2.50.0336表面较干净，仅螺栓孔处有少量红棕色锈蚀，垢下平整。WJP-401A903.0-3.50.0365表面较干净，仅螺栓孔处有少量红棕色锈蚀，垢下平整。ZH343RUN802.0-2.50.0081表面较干净，几乎没有红棕色锈蚀，表面平整。小试阻垢性能结果药剂名称投加浓度mg/L总磷控制指标mg/L极限碳酸盐碱度(钙硬+总碱)mg/L(以CaCO3计)ZH373-2NJL1002.0-2.5825WJP-401A903.0-3.5795ZH343RUN802.0-2.5925阻垢缓蚀剂性能评定结果药剂名称极限碳酸盐碱度mg/L评定等级平均腐蚀率mm/a评定等级综合评定等级ZH373-2NJL825二级0.0336二级二级WJP-401A795二级0.0365二级二级ZH343RUN925一级0.0081一级一级老循环水系统工业应用•2009年7月，老循环水系统投加以ZH373-2NJL为主的低磷复合水处理配方，此配方为系统原配方的升级换代产品，因此无需清洗预膜，用低磷配方逐步替代原配方即可完成两种药剂的过渡，总磷由8.0降至2.5mg/L即正常加药，药剂投加浓度100mg/L，总磷2-4mg/L，浓缩倍数4-6倍。•应用初期，由于换热器漏氨，pH低于7.0，导致水质合格率稍低。应用2个月后系统运行稳定，水质合格率较高，总磷控制在3.0mg/L左右，浊度小于10NTU，浓缩倍数大于4，总铁小于1.0mg/L，说明系统腐蚀及结垢得到有效控制。监测换热器监测数据时间试管腐蚀速度试管沉积速度mm/amcm碳钢不锈钢碳钢不锈钢2009070.1550.004514.511.462009080.1500.000814.540.832009090.0800.00118.651.282009100.0400.00476.963.802009110.0640.00075.752.43200912停用2010010.0570.00269.834.912010020.0220.002910.995.462010030.0210.001210.685.292010040.0760.000814.776.032010050.0800.003612.073.11碳钢试管腐蚀速度曲线0.0000.0250.0500.0750.1000.1250.1500.175200907200909200911201001201003201005时间腐蚀速度mm/a腐蚀与结垢控制•由于应用初期换热器漏氨，pH较低，且处于两种药剂的交替过渡期，系统运行不够稳定，因此碳钢试管腐蚀速度较高，超过中石化化工板块0.075mm/a的合格指标，泄漏停止后，系统腐蚀速度基本达标。碳钢与不锈钢试管沉积速度稳定达标，均小于中石化化工板块15mcm的合格指标。新循环水系统工业应用过程•第一阶段：投加以WJP-401A为主的低磷复合水处理配方，系统所用原配方也是该公司产品，因此无需清洗预膜，用低磷配方逐步替代原配方，总磷由6.5降至3.5mg/L即正常加药，药剂投加浓度90mg/L，总磷2-4mg/L，浓缩倍数4-6倍。•第二阶段：停止投加其它药剂，不进行清洗预膜，投加较高剂量以ZH343RUN为主的低磷复合水处理配方，总磷由10.0降至3.0mg/L正常加药，药剂投加浓度100mg/L，总磷2-4mg/L，浓缩倍数4-6倍。•第三阶段：装置停工检修后进行清洗预膜，投加以WJP-401A为主的低磷复合水处理配方，预膜结束后小流量边排边补，总磷由15自然下降到5mg/L时，停止换水，按冷态运行方案运行逐渐过渡至正常运行状态，总磷2-4mg/L，浓缩倍数4-6倍。新循环水系统工业应用结果•新循环水系统应用低磷复合水处理配方期间，运行较稳定，水质合格率较高，总磷基本控制在3.0mg/L左右，pH控制在7-9，浊度小于10NTU，浓缩倍数大于4.5，总铁小于1.0mg/L，说明系统腐蚀及结垢得到有效控制。监测换热器监测数据时间试管腐蚀速度试管沉积速度mm/amcm碳钢黄铜不锈钢碳钢黄铜不锈钢2009070.1370.02890.004914.282.840.732009080.0730.01740.004410.994.180.752009090.0750.01920.002513.637.682.812009100.0700.02360.00228.028.584.872009110.0370.02240.002213.9214.266.382009120.0480.00720.005013.9110.316.662010010.0450.00290.002311.6011.947.702010020.0860.01400.000614.107.183.94201003停工检修201004清洗预膜2010050.0940.00220.004216.655.125.06碳钢试管腐蚀速度曲线0.0000.0250.0500.0750.1000.1250.150200907200909200911201001201003201005时间腐蚀速度mm/a腐蚀与结垢控制•由于应用初期处于两种药剂的交替过渡期，系统运行不够稳定，因此碳钢试管腐蚀速度较高，运行1个月后，系统碳钢、不锈钢腐蚀速度基本达标，但黄铜试管腐蚀速度较高。水场清洗预膜期间，由于环保不允许大排大补，清洗物残留在系统中，浊度、总铁降低得很慢，因此影响到预膜后的碳钢试管腐蚀速度，造成数值超标。试验期间，碳钢、黄铜与不锈钢试管沉积速度均稳定达标。应用低磷水处理配方取得的效果•系统正常运行无泄漏时，两种低磷复合水处理配方，即ZH373-2NJL、WJP-401A都能较好地控制水质，系统运行平稳，腐蚀及结垢均能稳定达标。•循环水中总磷3.0mg/L左右，比原配方降低2.5mg/L，因此煤化工运行部污水总排口含磷量降至0.5mg/L以下，达到国家污水综合排放一级标准，解决了水质控制与环境保护之间的矛盾。应用低磷水处理配方存在的问题•如果系统出现泄漏，导致水体pH较低，监测管腐蚀速度很容易超标，因此低磷水处理配方在泄漏背景下对设备的腐蚀与阻垢保护作用尚待加强。•黄铜监测管腐蚀速度超标较严重，能否对生产装置中黄铜换热设备起到有效的腐蚀保护作用，也是影响低磷水处理配方实际应用效果的因素之一。水处理剂发展存在的问题•有机磷酸中磷的排放易产生富营养化，破坏生态平衡。•铬酸盐、亚硝酸盐等无机缓蚀剂具有较大的毒性。•在某些水处理剂制备过程中使用的原料（如氰化物等）含有毒性，对环境带来了新的污染。•在生产水处理剂过程中消耗大量能源。•目前水处理剂的发展中存在着两个主要问题，即二次污染和非清洁化生产。无磷水处理剂的发展•无磷水处理剂在钼酸盐、硅酸盐、钨酸盐、硼酸盐、聚丙烯酸、苯甲酸钠、葡萄糖酸钠、锌盐等方面进行了一系列研究，要么使用成本太高，要么缓蚀性能较差，实际应用很少，发展空间不大。•通过化学合成手段实现的无磷产品，如聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸等均主要以阻垢剂的形式出现，其缓蚀性能还不能与含磷缓蚀剂相比，且性能不稳定，直接影响使用效果，无法得到广泛应用。•尽管国内外关于无磷水处理剂的技术或专利比较多，但由于成本、用量、技术问题等因素，用于冷却系统中的较少，普遍存在缓蚀效果不理想的问题，离实际应用还有一段距离。•无磷水处理剂是目前大家比较关注且有发展前途和竞争力的研究领域，人们试图开发研制出性能良好、廉价、无毒、无污染的缓蚀剂新品种。谢谢