史玉，趙士學(xué)，宋煥明

（北京拓凱化工技術(shù)有限公司，北京　100124）

尿素解吸廢液和反滲透濃鹽水回用作循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水

史玉，趙士學(xué)，宋煥明

（北京拓凱化工技術(shù)有限公司，北京100124）

通過(guò)分析尿素解吸廢液和反滲透濃水的不同水質(zhì)特點(diǎn)，混合調(diào)配兩者的比例后用作循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充水。尿素解析廢液與反滲透濃水的配水比例為5∶1，濃縮倍數(shù)為3倍，或配水比例為3∶1，濃縮倍數(shù)為2倍時(shí)，P.S.I指數(shù)趨近于6。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果表明，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)無(wú)結(jié)垢和微生物粘泥附著，碳鋼腐蝕速率為0.003 9 mm/a。該方法有效解決了尿素解析廢液?jiǎn)为?dú)作為補(bǔ)充水時(shí)pH值偏低的問(wèn)題，也達(dá)到了廢水綜合利用的目的。

尿素解吸廢液；反滲透濃水；綜合利用；循環(huán)冷卻水

尿素在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)發(fā)生反應(yīng)生成水，加上外來(lái)引入的水和水蒸氣，這些水最后均被蒸發(fā)并冷凝成為解吸廢液。該廢液的堿度、硬度很低，尿素和氨氮濃度較高，含有一定的鐵，具有回收利用價(jià)值。解吸廢液的處理方式不同，回收利用也不一樣。黃耀華等［1］對(duì)尿素解析廢液進(jìn)行除鐵、催化、降氧處理，并輔以加藥、降硬、緩蝕等綜合處理，回用于造氣夾套和余熱鍋爐；朱羽中等［2］對(duì)尿素冷凝液除鐵，再經(jīng)陽(yáng)浮、陰浮和混床處理后作為高壓鍋爐給水使用。解吸廢液也普遍回用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)［3］，但解析廢液會(huì)給循環(huán)冷卻水系統(tǒng)帶來(lái)大量的氨，氨在循環(huán)冷卻水運(yùn)行中因揮發(fā)或微生物繁殖等因素，會(huì)造成循環(huán)冷卻水pH值偏低［4］，引起金屬設(shè)備和管道的腐蝕問(wèn)題。如何確保循環(huán)冷卻水pH值的穩(wěn)定，是解吸廢液回用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的關(guān)鍵。

反滲透濃鹽水具有堿度、硬度較高，含有一定的阻垢劑。趙世剛等［5］將氧化鋁生產(chǎn)工藝廢水與反滲透濃水混合進(jìn)行軟化處理，降低易結(jié)垢的鈣、鎂離子含量，并對(duì)難去除的硫酸鹽進(jìn)行稀釋降低濃度，軟化水回用到蒸發(fā)循環(huán)水等系統(tǒng)。本研究充分利用解析廢液和反滲透濃水各自的特點(diǎn)，采用在使用解析廢液的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中投加反滲透濃水來(lái)提高循環(huán)冷卻水的堿度和pH值的方法，解決了單獨(dú)采用解析廢液作為補(bǔ)充水引起的系統(tǒng)腐蝕問(wèn)題，取得了較好的效果。

1　工程概況

某化工廠現(xiàn)有3套尿素生產(chǎn)裝置，年產(chǎn)尿素100萬(wàn)t，每天產(chǎn)生的尿素解吸廢液大約2 000 t。為節(jié)約用水，提高水的重復(fù)使用率，該企業(yè)將解吸廢液全部回用到循環(huán)冷卻水系統(tǒng)作補(bǔ)充水，分別配套給3個(gè)尿素的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)使用。解吸廢液進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)時(shí)沒(méi)有進(jìn)行處理，1號(hào)系統(tǒng)僅使用解吸廢液作補(bǔ)充水，在運(yùn)行過(guò)程中，該系統(tǒng)水堿度低，pH值在7左右，用水設(shè)備存在嚴(yán)重的腐蝕。為解決循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)備和管道的腐蝕問(wèn)題，該企業(yè)在2號(hào)系統(tǒng)采用了解吸廢液和反滲透濃鹽水混合配水的方式，以提高循環(huán)水的堿度和pH值，并進(jìn)行了6個(gè)月的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)。

2　水質(zhì)指標(biāo)及穩(wěn)定性判斷

2.1水質(zhì)指標(biāo)

取解吸廢液和反滲透濃鹽水分析檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表1。

從表1可以看出，解吸廢液的堿度、鈣硬度等指標(biāo)很低，類似軟化水，但氨氮濃度較高，會(huì)在循環(huán)使用過(guò)程中揮發(fā)，使循環(huán)水的pH值下降，造成用水設(shè)備的腐蝕；反滲透濃鹽水的堿度很高，單獨(dú)作為循環(huán)水使用會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的結(jié)垢問(wèn)題。如果2種水質(zhì)配合使用，解析廢液的低含鹽量可以將反滲透濃水稀釋，反滲透濃水的高堿度則可以提高循環(huán)水的pH值。

解吸廢液和反滲透濃水的混合使用，關(guān)鍵問(wèn)題是確定兩者的混合比例。混合比例不同，水質(zhì)的指標(biāo)也就不相同。

2.2水質(zhì)穩(wěn)定性判斷

采用帕科拉茲結(jié)垢指數(shù)（P.S.I）判斷水質(zhì)的穩(wěn)定性［6］。試驗(yàn)溫度為35℃；含鹽量經(jīng)測(cè)定，數(shù)值為電導(dǎo)率的75%。P.S.I指數(shù)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

借助P.S.I指數(shù)可以判斷水質(zhì)的結(jié)垢或腐蝕傾向，解吸廢液的P.S.I指數(shù)為11.40，呈嚴(yán)重腐蝕性水質(zhì)；反滲透濃鹽水的P.S.I指數(shù)為5.20，呈結(jié)垢性水質(zhì)。從表2可以看出，影響水質(zhì)穩(wěn)定指數(shù)的主要因素是配水比例和濃縮倍數(shù)；在相同的配水比例下，提高濃縮倍數(shù)可以使P.S.I指數(shù)下降，水質(zhì)向結(jié)垢傾向發(fā)展，反之趨向腐蝕；在相同的濃縮倍數(shù)下，增加反滲透濃鹽水的配水比例，可以提高水質(zhì)指標(biāo)，使P.S.I指數(shù)下降，水質(zhì)向結(jié)垢傾向發(fā)展，反之則趨向腐蝕。通過(guò)混合測(cè)算分析，當(dāng)循環(huán)水的堿度大約為600mg/L，鈣硬度大約為37mg/L，電導(dǎo)率大約為1 300 μS/cm時(shí)，P.S.I指數(shù)趨近于6，水質(zhì)穩(wěn)定，此時(shí)解析廢液與反滲透濃鹽水的配水比例為5∶1，濃縮倍數(shù)為3倍；或配水比例為3∶1，濃縮倍數(shù)為2倍。

表2　不同配水比例下的水質(zhì)指標(biāo)與P.S.I指數(shù)Tab.2　Characteristics and P.S.I indexes under different water distribution ratios

2.3水處理方案選擇

針對(duì)循環(huán)水的運(yùn)行工藝，制定了一套無(wú)磷水處理技術(shù)方案。試驗(yàn)用的無(wú)磷阻垢緩蝕劑，由丙烯酸/丙烯酸磺酸/丙烯酸酯/馬來(lái)酸共聚物和天然提取物復(fù)合生產(chǎn)，產(chǎn)品外觀為黃色液體，固體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不小于30%，pH值為1～4（1%水溶液）。此復(fù)合物是無(wú)磷的，在工業(yè)循環(huán)水中使用，減少了微生物的營(yíng)養(yǎng)源，更符合環(huán)保需要［7］。

首先在實(shí)驗(yàn)室對(duì)無(wú)磷阻垢緩蝕劑的阻垢、緩蝕方面的性能進(jìn)行了測(cè)試。試驗(yàn)用水從現(xiàn)場(chǎng)采集，水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1，并參照解吸廢液與反滲透濃鹽水5∶1的比例進(jìn)行配水，濃縮至3倍，阻垢緩蝕劑投加量為80mg/L。參照GB 16632—2008《水處理劑阻垢性能的測(cè)定碳酸鈣沉積法》考察無(wú)磷阻垢藥劑的阻垢性能，參照GB 18175—2000《水處理劑緩蝕性能的測(cè)定 旋轉(zhuǎn)掛片法》考察無(wú)磷藥劑的緩蝕性能。試驗(yàn)結(jié)果表明：阻垢率達(dá)98%，A3碳鋼腐蝕率為0.019 mm/a，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求［8］。

3　現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行效果

3.1循環(huán)水的化學(xué)處理和監(jiān)測(cè)

2號(hào)尿素生產(chǎn)裝置產(chǎn)生解吸廢液20～30 m3/h。配套循環(huán)冷卻水系統(tǒng)循環(huán)水量為3 000 m3/h，保有水量為1 500 m3，補(bǔ)充水量為600～800 m3/d，冷卻水溫差為5℃，系統(tǒng)材質(zhì)為碳鋼、不銹鋼。循環(huán)水使用解吸廢液和反滲透濃鹽水作為補(bǔ)充水，補(bǔ)充比例為3∶1到5∶1，控制濃縮倍數(shù)不小于3倍。阻垢緩蝕劑投加量為80mg/L，同時(shí)投加有效氯的氧化性殺生劑、有機(jī)硫和有機(jī)溴的非氧化性殺生劑。

考慮到水系統(tǒng)在運(yùn)行中的變化，控制循環(huán)冷卻水的堿度＜1 100mg/L、鈣硬度＜100mg/L、電導(dǎo)率＜3 000 μS/cm、pH值為8～9。

3.2測(cè)試運(yùn)行結(jié)果及分析

循環(huán)水的水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果和A3碳鋼掛片腐蝕速率見(jiàn)表3、表4。

測(cè)試運(yùn)行期間，換熱設(shè)備運(yùn)行參數(shù)表現(xiàn)正常，打開(kāi)設(shè)備檢查沒(méi)有發(fā)現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象；用水設(shè)備、冷卻塔及循環(huán)水池等處的微生物粘泥和菌藻符合要求。

由于測(cè)試運(yùn)行在5～10月份，循環(huán)水的蒸發(fā)量大，需要的補(bǔ)充水量大，反滲透濃鹽水的配水量有所增加，因此循環(huán)水的各項(xiàng)指標(biāo)偏高，但始終在設(shè)定范圍內(nèi)。

表3　循環(huán)水的水質(zhì)檢測(cè)Tab.3　Qua1ity detection of circu1ating water

表4　循環(huán)水的運(yùn)行監(jiān)測(cè)Tab.4　Operation monitoring of circu1ating water

4　結(jié)語(yǔ)

利用解吸廢液與反滲透濃鹽水的不同特點(diǎn)，進(jìn)行水質(zhì)混合調(diào)配后回用作循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的補(bǔ)充水，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用表明，補(bǔ)充反滲透濃鹽水為循環(huán)水提供了堿度，解決了單獨(dú)使用解吸廢液時(shí)產(chǎn)生的pH值偏低問(wèn)題，降低了腐蝕性?？刂婆渌旌媳壤蜐饪s倍數(shù)，使循環(huán)濃縮后的堿度、硬度等指標(biāo)不超過(guò)結(jié)垢臨界值，既可確保循環(huán)冷卻水水質(zhì)穩(wěn)定，又可回用解吸廢液與反滲透濃鹽水，節(jié)約水資源。

［1］黃華耀，尹建超.尿素解吸廢液處理直接回收新工藝［J］.化肥設(shè)計(jì)，2007，45（1）：16-20.

［2］朱羽中，錢效南，庹春梅.尿素工藝?yán)淠夯厥蘸侠砹鞒蹋跩］.大氮肥，2004，27（4）：268-270.

［3］鄭海勝，周紅梅.50 m3/h尿素深度水解裝置運(yùn)行總結(jié)［J］.小氮肥，2013，41（12）：17-18.

［4］袁鳳玲，顏琨.中水中氨氮含量對(duì)電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的影響研究［J］.河北電力技術(shù)，2014，33（6）：9-11.

［5］趙世剛，石維平.反滲透濃水回收利用的探討［J］.工業(yè)用水與廢水，2005，36（3）：58-59.

［6］周本省.工業(yè)水處理技術(shù)：第2版［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

［7］嚴(yán)蓮荷.水處理藥劑及配方手冊(cè)［M］.北京：中國(guó)石化出版社，2003.

［8］中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)化工分會(huì).工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50050—2007［S］.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2008.

Using urea desorption waste liquid and reverse osmosis concentrated brine as makeup water of circulating cooling water

SHI Yu，ZHAO Shi-xue，SONG Huan-ming
（Beijing Tuokai Water Treatment Technical Co.，Ltd.，Beijing 100124，China）

Urea desorption waste 1iquid and reverse osmosis concentrated brine were mixed in certain ratio according to their different characteristics，and then was used as makeup water of circu1ating coo1ing water.Under the condition that the mixing ratio of urea desorption waste 1iquid and reverse osmosis concentrated brine was 5∶1，the concentration mu1tip1e was 3 times；or the mixing ratio was 3:1，the concentration mu1tip1e was 2 times，the P.S.I index was c1ose to 6.The fie1d app1ication resu1ts showed that，no fou1ing or s1ime attached on the circu1ating coo1ing water system，the corrosion rate of carbon stee1 was 0.003 9 mm/a.The said method effective1y so1ved the prob1em of 1ow pH va1ue of urea desorption waste 1iquid when it was used as makeup water，which achieved the goa1 of wastewater comprehensive uti1ization a1so.

urea desorption waste 1iquid；reverse concentrated brine；comprehensive uti1ization；circu1ating coo1ing water

X703.1；TU991.64

A

1009-2455（2016）03-0052-03

史玉（1974-），男，北京人，工程師，主要從事水務(wù)運(yùn)營(yíng)管理和環(huán)境保護(hù)工作，（電話）010-87952138（電子信箱）bjtkhy@126.com。

2016-05-05（修回稿）