專利名稱：將達(dá)標(biāo)排放污水回用于循環(huán)水系統(tǒng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將達(dá)標(biāo)排放的污水回用于循環(huán)水系統(tǒng)的方法，確切地說，是用于抑制達(dá)標(biāo)排放污水回用于循環(huán)水系統(tǒng)后產(chǎn)生的腐蝕、結(jié)垢和微生物繁殖的方法。
眾所周知，全球面臨水資源危機(jī)和水污染等嚴(yán)重問題。因此，達(dá)標(biāo)排放污水資源化問題得到世界大多數(shù)國家的高度重視。將污水回用于循環(huán)水系統(tǒng)，一方面可為工業(yè)企業(yè)節(jié)約35％～45％的用水量，另一方面可以減少工業(yè)企業(yè)80％以上的達(dá)標(biāo)污水排放量。美國在20世紀(jì)六十年代就實(shí)現(xiàn)將達(dá)標(biāo)排放的城市污水回用于發(fā)電循環(huán)水系統(tǒng)，九十年代實(shí)現(xiàn)將達(dá)標(biāo)排放的工業(yè)污水回用于石化裝置循環(huán)水系統(tǒng)。所采取的方法是將達(dá)標(biāo)排放污水進(jìn)行進(jìn)一步處理，以降低污水中的COD(化學(xué)耗氧量)、懸浮物和微生物濃度，再用高劑量的水處理劑控制設(shè)備的腐蝕和結(jié)垢，采用連續(xù)加氯或臭氧的方法控制循環(huán)水中的微生物。這種方法處理過的達(dá)標(biāo)排放污水，腐蝕速率小于0.125mm/a，粘附速率小于15mg/cm2.mon.，循環(huán)水中的微生物可控制在104個/mL以下，可以滿足工業(yè)生產(chǎn)對循環(huán)水的要求，實(shí)現(xiàn)了將達(dá)標(biāo)排放污水回用于循環(huán)水系統(tǒng)的目的。
但是，這種處理方法存在兩個方面的不足，1、對回用的達(dá)標(biāo)排放污水的水質(zhì)要求高，需要進(jìn)行深度處理，增加了設(shè)備投資。2、需要使用劑量達(dá)300mg/L的高濃度緩蝕阻垢劑，給循環(huán)水帶來富營養(yǎng)化污染，使微生物的控制難度增加，同時也增加了水處理費(fèi)用。另外，對于鈣硬和堿度之和小于50mg/L的水質(zhì)，現(xiàn)有緩蝕阻垢劑控制設(shè)備腐蝕的效果并不理想，而當(dāng)水中硬度和堿度之和大于250mg/L時，有效控制設(shè)備結(jié)垢的難度也較大。
CN1166459提出用生物酶和常規(guī)水處理劑結(jié)合來處理污水，使其可回用于循環(huán)水系統(tǒng)，達(dá)到抑制循環(huán)水系統(tǒng)的腐蝕、結(jié)垢和微生物繁殖的目的。但實(shí)際應(yīng)用中該方法的處理效果很差，解決不了微生物繁殖、設(shè)備腐蝕和結(jié)垢等問題，滿足不了工業(yè)生產(chǎn)的要求。
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種簡單、有效、經(jīng)濟(jì)的使達(dá)標(biāo)排放污水回用于循環(huán)水系統(tǒng)的方法，解決達(dá)標(biāo)排放污水回用于循環(huán)水系統(tǒng)后，換熱器腐蝕、結(jié)垢加劇、微生物繁殖和生物粘泥滋生等問題。
本發(fā)明提供的達(dá)標(biāo)排放污水回用于循環(huán)水系統(tǒng)的方法，包括(1)在達(dá)標(biāo)排放的污水中加入殺生劑進(jìn)行消毒，(2)加入堿性物質(zhì)使污水的pH值達(dá)到9.5～14，(3)將上述處理過的污水引入循環(huán)水系統(tǒng)。
本發(fā)明所說的堿性物質(zhì)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(yōu)選NaOH和KOH。堿性物質(zhì)的投加濃度為50～2000mg/L，優(yōu)選150～800mg/L。在上述濃度范圍內(nèi)，循環(huán)水的pH值控制在9.5～14，優(yōu)選10.0～12.0。
本發(fā)明所說的殺生劑可以是氧化性殺生劑，也可以是非氧化性殺生劑，其中氧化性殺生劑選自鹵素、次鹵酸鹽或其混合物，非氧化性殺生劑選自季銨鹽類和季磷鹽類或其混合物。具體地說，氧化性殺生劑可以是氯氣、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、次溴酸鈣等，非氧化性殺生劑可以是二甲基芐基十四烷基氯化銨，三丁基十四烷基氯化磷、異噻唑啉酮，以及其它水溶性或水不溶性聚合物型季銨鹽、季磷鹽殺生劑。所說殺生劑優(yōu)選次氯酸鈉、二氯異氰尿酸和三氯異氰尿酸。殺生劑的投加濃度為2～300mg/L，優(yōu)選5～50mg/L。此外，氧化性殺生劑和非氧化性殺生劑適用的pH值范圍是不同的，一般來說，氧化性殺生劑適宜在較低pH值下投加，而非氧化性殺生劑可以在較高pH值下投加，這一點(diǎn)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以根據(jù)常識判斷。
所說達(dá)標(biāo)排放污水包括工業(yè)污水，城市污水和其它處理過的達(dá)標(biāo)排放污水。
采用本發(fā)明方法，將達(dá)標(biāo)排放污水回用于循環(huán)水系統(tǒng)時，還可適量投加緩蝕劑和阻垢劑，以進(jìn)一步控制運(yùn)行中產(chǎn)生的腐蝕和結(jié)垢問題。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，苯并三氮唑類銅緩蝕劑等。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-丙烯酰胺基-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。緩蝕劑和阻垢劑的用量可以是0～300mg/L，優(yōu)選0～100mg/L。
采用本發(fā)明方法將污水回用于循環(huán)水系統(tǒng)，在循環(huán)水排放時只需加入無機(jī)酸，調(diào)節(jié)pH值到6.5～8.5即可排放，不污染環(huán)境。
本發(fā)明的特點(diǎn)在于在高pH值下將達(dá)標(biāo)排放的污水回用于循環(huán)水系統(tǒng)。眾所周知，循環(huán)水的pH值對循環(huán)水的腐蝕性、結(jié)垢性和微生物繁殖都有重要影響?，F(xiàn)有技術(shù)認(rèn)為，在低pH值下，水的腐蝕性強(qiáng)，結(jié)垢性弱，微生物易于繁殖，而在高pH值下，則相反，水的腐蝕性弱，結(jié)垢性強(qiáng)，微生物不易繁殖，而且一般認(rèn)為pH值高于9.5時，結(jié)垢性難以控制，因此，尚未檢索到在pH值高于9.5的條件下處理和運(yùn)行循環(huán)水的方法。
本發(fā)明采用在9.5～14的高pH值下將達(dá)標(biāo)排放的污水回用于循環(huán)水系統(tǒng)，克服了現(xiàn)有技術(shù)的偏見，達(dá)到了發(fā)明目的。這是由于，在現(xiàn)有技術(shù)采用的低pH值下，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(fā)明采用的高pH值下，循環(huán)水流經(jīng)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、碳酸鎂等懸浮于水中的軟垢，隨著循環(huán)水的流動很容易被管線中的濾網(wǎng)捕獲而被除去，使水的結(jié)垢性大幅度降低。
因此，本發(fā)明具有以下突出優(yōu)點(diǎn)1.破壞了微生物的生長和繁殖的環(huán)境，可使循環(huán)水中微生物濃度控制在標(biāo)準(zhǔn)所要求的105個/mL以下。
2.大大降低了循環(huán)水的腐蝕性，碳鋼腐蝕速率可以控制在0.09mm/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(jié)垢程度，粘附速率可以控制在20mg/cm2.mon.以內(nèi)。
此外，本發(fā)明方法減少了有機(jī)物的添加量，降低了富營養(yǎng)化污染，操作簡單，處理費(fèi)用低。采用本發(fā)明方法可以大幅度降低企業(yè)的新鮮水消耗，減少污水排放。
下面通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不因此而限制本發(fā)明。
實(shí)施例1本實(shí)施例為旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕試驗，參照HG/T2159-91進(jìn)行。
試驗水質(zhì)鈣硬12mg/L，鎂硬5mg/L，總堿度25mg/L，COD65mg/L。
在上述水質(zhì)中加入不同濃度的NaOH，試驗結(jié)果見表1。
表1 用低硬度水質(zhì)試驗得到的腐蝕結(jié)果 實(shí)施例2本實(shí)施例為旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕試驗，參照HG/T2159-91進(jìn)行。
試驗水質(zhì)鈣硬87mg/L，鎂硬36mg/L，總堿度110mg/L，COD65mg/L。
在上述水質(zhì)中加入不同濃度的NaOH，試驗結(jié)果見表2。
表2用中硬度水質(zhì)試驗得到的腐蝕結(jié)果 實(shí)施例3本實(shí)施例為旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕試驗，參照HG/T2159-91進(jìn)行。
試驗水質(zhì)鈣硬225mg/L，鎂硬105mg/L，總堿度286mg/L，COD65mg/L。
在上述水質(zhì)中加入不同濃度的NaOH，試驗結(jié)果見表3。
表3 用高硬度水質(zhì)試驗得到的腐蝕結(jié)果 實(shí)施例4本實(shí)施例為降低水中鈣硬試驗。
試驗水質(zhì)鈣硬87mg/L，鎂硬36mg/L，總堿度110mg/L，COD65mg/L。
取5只250mL錐形瓶，分別加入200mL上述水質(zhì)和不同濃度的NaOH，搖勻，在室溫下靜置4小時后，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(jié)果見表4。
表4 降低鈣硬試驗結(jié)果
實(shí)施例5本實(shí)施例為微生物抑制試驗。試驗水質(zhì)某煉油廠達(dá)標(biāo)排放污水，主要水質(zhì)指標(biāo)如表5所示。
表5 某煉油廠達(dá)標(biāo)排放污水主要水質(zhì)指標(biāo)
在消過毒的3個燒杯中，分別加入上述達(dá)標(biāo)排放污水2000mL，在標(biāo)號為2和3的燒杯中加入600mgNaOH，搖勻，在標(biāo)號為3的燒杯中加入100mg二甲基芐基十四烷基氯化銨(牌號為“1227”)殺菌劑，搖勻，作用4小時后按照《冷卻水分析和試驗方法》(中國石油化工總公司編制)中的207、208、210和209法進(jìn)行細(xì)菌檢測，結(jié)果見表6。
表6 殺菌試驗結(jié)果 實(shí)施例6本實(shí)例為動態(tài)模擬試驗。
試驗水質(zhì)在實(shí)施例5所述現(xiàn)場達(dá)標(biāo)排放污水中，加入次氯酸鈉使其濃度達(dá)到15mg/L，再加入NaOH使其濃度達(dá)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(tài)模擬試驗的補(bǔ)充水。
試驗參照HG/T2160-91標(biāo)準(zhǔn)《冷卻水動態(tài)模擬實(shí)驗方法》進(jìn)行。采用2根φ10×1×530mm的20#碳鋼試管進(jìn)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(jìn)水溫度30±1℃，出進(jìn)口水溫差10℃，循環(huán)水濃縮倍數(shù)控制在3.5～4.5倍，試驗連續(xù)進(jìn)行400小時。測得試管的腐蝕速率為0.042mm/a，粘附速率為12.6mg/(cm2.mon.)，試驗過程中，循環(huán)水中的微生物濃度小于103個/mL。
權(quán)利要求
1.將達(dá)標(biāo)排放污水回用于循環(huán)水系統(tǒng)的方法，包括(1)在達(dá)標(biāo)排放的污水中加入殺生劑進(jìn)行消毒，(2)加入堿性物質(zhì)使污水的pH值達(dá)到9.5～14，(3)將上述處理過的污水引入循環(huán)水系統(tǒng)。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所說堿性物質(zhì)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(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所說堿性物質(zhì)的投加濃度為50～2000mg/L。
4.按照權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于，所說堿性物質(zhì)的投加濃度為l50～800mg/L。
5.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所說殺生劑選自鹵素、次鹵酸鹽、季銨鹽和季磷鹽，或其混合物。
6.按照權(quán)利要求1或5所述的方法，其特征在于，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(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所說殺生劑選自次氯酸鈉、二氯異氰尿酸和三氯異氰尿酸。
8.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所說殺生劑的投加濃度為2～300mg/L。
9.按照權(quán)利要求1或8所述的方法，其特征在于，所說殺生劑的投加濃度為5～50mg/L。
10.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將處理過的污水引入循環(huán)水系統(tǒng)后，還可投加0～300mg/L的緩蝕劑和阻垢劑，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并三氮唑類銅緩蝕劑，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-丙烯酰胺基-2-甲基-丙磺酸的二元共聚物、丙烯酸與2-丙烯酰胺基-2-甲基-丙磺酸和馬來酸酐的三元共聚物。
全文摘要
本發(fā)明涉及將達(dá)標(biāo)排放污水回用于循環(huán)水系統(tǒng)的方法,包括:(1)在達(dá)標(biāo)排放的污水中加入殺菌劑進(jìn)行消毒,(2)加入堿性物質(zhì)使污水的pH值達(dá)到9.5～14,(3)將上述處理過的污水引入循環(huán)水系統(tǒng)。本發(fā)明方法有效抑制了微生物的生長和繁殖,降低了循環(huán)水的腐蝕性,減輕了水冷器換熱面上的結(jié)垢程度,達(dá)到了使達(dá)標(biāo)排放污水回用于循環(huán)水系統(tǒng)的目的。此外,本發(fā)明方法污染小,操作簡單,處理費(fèi)用低,可使企業(yè)節(jié)約大量新鮮水,減少污水排放。
文檔編號C02F1/50GK1338433SQ00121550
公開日2002年3月6日 申請日期2000年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月11日
發(fā)明者李本高, 余正齊 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(xué)研究院