楊加義， 趙立軍， 張國敏，楊 軍， 趙燕華

(神華寧夏煤業(yè)集團煤炭化學(xué)工業(yè)分公司甲醇廠，寧夏 銀川 750411)

新型RJ生物藥劑在循環(huán)水中的應(yīng)用與分析

楊加義， 趙立軍， 張國敏，楊 軍， 趙燕華

(神華寧夏煤業(yè)集團煤炭化學(xué)工業(yè)分公司甲醇廠，寧夏 銀川 750411)

神華寧煤煤炭化學(xué)工業(yè)分公司甲醇廠一套循環(huán)水系統(tǒng)自2013年8月10日開始投加RJ生物藥劑，迄今已經(jīng)運行兩年，現(xiàn)對使用新型RJ生物藥劑進行分析討論。該藥劑投加期間循環(huán)水濁度、氯離子、總鐵、腐蝕率、CODCr、和濃縮倍數(shù)等指標(biāo)都達到了國家標(biāo)準(zhǔn)，并且使用該藥劑加藥量小，加藥頻次低，人工勞動量少，在節(jié)能及減排方面經(jīng)濟效益顯著。

RJ生物藥劑；循環(huán)水；指標(biāo)；國標(biāo)要求；性能

神華寧夏煤業(yè)集團煤炭化學(xué)工業(yè)分公司甲醇廠一套循環(huán)水系統(tǒng)在使用化學(xué)藥劑期間，水質(zhì)分析指標(biāo)超標(biāo)現(xiàn)象嚴(yán)重，并且碳鋼、不銹鋼、銅的腐蝕率等指標(biāo)都超過國家標(biāo)準(zhǔn)，且化學(xué)藥劑投加量大，為此研發(fā)中心聯(lián)合甲醇廠對使用循環(huán)水新型RJ生物藥劑的重慶萬利來化工股份有限公司、中化涪陵化工有限公司、重慶三靈化肥股份有限公司、玖龍紙業(yè)(重慶)有限公司進行現(xiàn)場考察。上述企業(yè)循環(huán)水的氯離子、總鐵、濁度、pH、濃縮倍數(shù)、堿度、硬度和碳鋼、不銹鋼、銅的腐蝕率等指標(biāo)都達到了國家標(biāo)準(zhǔn)，并且加藥次數(shù)和加藥量的減少，降低了人工勞動量。通過對上述企業(yè)生產(chǎn)運行管理考察、論證，擬定了甲醇廠一套循環(huán)水投運新型RJ生物藥劑的方案，并對開始投運至2015年8月10日止質(zhì)檢中心所提供的各項檢測數(shù)據(jù)進行了收集、整理，并對使用情況進行分析討論。

1 一套甲醇循環(huán)水系統(tǒng)的基本情況

甲醇循環(huán)水系統(tǒng)的基本情況見表1。

表1 甲醇循環(huán)水系統(tǒng)的基本情況

2 補水水質(zhì)及存在問題

補水是經(jīng)過濾沉淀預(yù)處理后的黃河水作為全廠補水。原水水質(zhì)如表2(2013年8月-9月份分析數(shù)據(jù))。

表2 補水水質(zhì)

從補充水的水質(zhì)計算，該補充水Langelier(飽和指數(shù))指數(shù)為0.26(>0有結(jié)垢趨勢)，Ryznar(雷茲納穩(wěn)定指數(shù)) 指數(shù)為7.45(>6有腐蝕趨勢)，表明該水源為結(jié)垢腐蝕性水質(zhì)，因此控制該循環(huán)水結(jié)垢腐蝕是該循環(huán)水系統(tǒng)水質(zhì)穩(wěn)定運行的重要任務(wù)之一。

3 實施過程

根據(jù)使用RJ生物藥劑技術(shù)要求，在大檢修期間對循環(huán)水系統(tǒng)進行了

如下改造：

(1)在冷卻塔塔池出水口周圍設(shè)置300mm高圍堰，以阻擋塔池沉積下來的生物粘泥進入循環(huán)水系統(tǒng)，影響換熱設(shè)備的換熱效率。

(2)在冷卻塔塔池出水口周圍安裝了12臺生物模架(內(nèi)置纖維球)，作為生物菌群的"著床"的載體。

(3)更改空分補水管線，確保在低溫狀態(tài)下，避免鹽類(碳酸鈣鹽占90%)以及其它易結(jié)晶物的結(jié)晶，堵塞填料；

(4)將低溫甲醇洗裝置水分離塔廢水引至冷卻塔塔池作為菌群繁殖的營養(yǎng)源。

(5)加藥時間及頻次：

首次投加時第一月投加6噸，次月起每月投加1.2噸，每月

分四次均量投加。

(6)加藥地點及方式：循環(huán)水塔池處，人工投加。

4 RJ生物藥劑主要成分及作用基理

新型RJ生物藥劑(菌群)是采集于自然界，通過人工培養(yǎng)、馴化、篩選等方式優(yōu)選出專門用于循環(huán)水穩(wěn)定處理的微生物菌群。這種微生物菌群不僅可以以碳、氮、硫、磷等作為營養(yǎng)源，還可以吞噬其它微生物菌群、消解有機物、溶解垢層，具有廣泛的食物鏈和營養(yǎng)源，主要由溶垢細菌、群體淬滅細菌、高效降解細菌、絮凝細菌等多種高效復(fù)合細菌組成。

(1)溶垢細菌：溶垢微生物在生長繁殖過程中，能夠與鈣鎂離子形成穩(wěn)定的可溶性螯合物，將更多的鈣鎂離子穩(wěn)定在水中，從而增大鈣鎂鹽的溶解度，使得水體中的硬度升高，抑制垢的沉積，而且能夠使已經(jīng)形成的碳酸鹽垢逐步溶解，阻止鈣鎂離子在金屬表面形成碳酸鹽垢，瓦解混合垢的沉積。

(2)群體淬滅細菌：通過群體淬滅細菌分泌的群體淬滅酶可降解細菌群體感應(yīng)系統(tǒng)的信號分子，干擾細菌群體感應(yīng)系統(tǒng)，阻礙細菌之間的信息交流，抑制細菌的生長繁殖，減少形成微生物粘泥的源頭，以達到消減了細菌在金屬管道上形成微生物垢的條件，進一步減少細菌對金屬的腐蝕的可能，達到緩蝕阻垢的效果。

(3)高效降解細菌：高效降解細菌能夠消耗循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)部分溶氧，可使溶氧適度減少，改變氧化還原電位(ORP)；分解有機粘泥避免局部有機酸及電極電位引起的腐蝕，避免金屬被銹蝕；還能夠分解消除循環(huán)水中的有機物及含氮物質(zhì)，同時能對水體中比藻類高等的好氧微生物產(chǎn)生激活作用，改變水體環(huán)境與養(yǎng)分競爭機制，中斷菌藻的養(yǎng)分供給鏈，使菌藻的滋生環(huán)境惡化，進而逐步抑制菌藻生長。RJ生物藥劑作用微生物及機理見表3。

5 改造后水質(zhì)指標(biāo)評價

依照工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范(國家標(biāo)準(zhǔn)GB50050-2007)，主要是從pH、堿度、總硬度、濁度、氯離子、硫酸根離子、硅酸根離子、電導(dǎo)率、總鐵、CODCr、濃縮倍數(shù)和腐蝕率等指標(biāo)對我廠使用RJ生物藥劑2年來(自2013年8月至2015年7月份)的水質(zhì)指標(biāo)進行分析討論。

5.1 pH值

國標(biāo)要求：6.8～9.5，運行期間pH值月平均值均保持在8.0～8.5之間，水質(zhì)呈弱堿性，有效地避免了換熱設(shè)備、管線在酸性環(huán)境下的腐蝕。pH值檢測結(jié)果見表4。

表4 pH值檢測結(jié)果

5.2 堿度

國標(biāo)要求：鈣硬+堿度≤1100mg/L。運行期間月平均值均在200～250mg/L左右，能有效的防止系統(tǒng)結(jié)垢及垢下腐蝕，提高濃縮倍數(shù)達到節(jié)水減排的效果。堿度檢測結(jié)果見表5。

表5 堿度檢測結(jié)果

5. 3 鈣硬度

運行期間循環(huán)水鈣硬度月平均值均保持在680mg/L左右，運行平穩(wěn)。鈣硬度檢測結(jié)果見表6。

表6 鈣硬度檢測結(jié)果

5.4 總硬度

國標(biāo)不做要求，運行期間月平均值最高值是1287mg/L，最低值是743mg/L。兩年來，從現(xiàn)場換熱器打開情況觀察和監(jiān)測換熱器監(jiān)測掛片情況來看未見明顯的結(jié)垢?？傆捕葯z測結(jié)果見表7。

表7 總硬度檢測結(jié)果

5.5 濁度

國標(biāo)要求：板換≤10NTU，管換≤20NTU。濁度是在換熱設(shè)備換熱面污垢沉積和軟垢形成的主要原因之一，濁度嚴(yán)重超標(biāo)，不僅影響換熱效率，同時增加垢下腐蝕。運行期間月平均值最高值是6.2NTU，最低值是1.5NTU，遠遠優(yōu)于國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)要求。濁度檢測結(jié)果見表8。

表8 濁度檢測結(jié)果

5.6 總鐵離子

國標(biāo)要求：≤1.0mg/L，運行期間月平均值最高值是0.26mg/L，月平均值最低值是0.007mg/L。鐵離子是鐵細菌的主要供獻者，是反映循環(huán)水系統(tǒng)腐蝕的主要指標(biāo)之一。一般對補充水總鐵含量要求<0.2～0.5mg/L。循環(huán)水中的總鐵指標(biāo)宜≤0.5mg/L?？傝F離子濁度檢測結(jié)果見表9。

表9 總鐵離子濁度檢測結(jié)果

5.7 CODCr

國標(biāo)要求：≤100mg/L，兩年累計投加甲醇廢水112000噸，運行期間最高值是29mg/L，最低值是21mg/L。CODCr濁度檢測結(jié)果見表10。

5.8 濃縮倍數(shù)

國標(biāo)針對化學(xué)藥劑處理的要求：不宜大于5(這主要是從經(jīng)濟方面考慮的。大于5藥劑費用增大，節(jié)水費用就不明顯了)，不應(yīng)小于3。月平均值最高值為5.53，月平均值最低值為4.18(前兩月調(diào)試期除外)，普遍維持在4.5～5.0之間。濃縮倍數(shù)是循環(huán)水運行的一個綜合指標(biāo)，常視為循環(huán)水運行的經(jīng)濟指標(biāo)。濃縮倍數(shù)檢測結(jié)果見表11。

表10 CODCr濁度檢測結(jié)果

表11 濃縮倍數(shù)檢測結(jié)果

5.9 腐蝕速率

循環(huán)水中掛片腐蝕反應(yīng)出系統(tǒng)總體腐蝕程度，腐蝕速率檢測結(jié)果見表12。

表12 腐蝕速率檢測結(jié)果

根據(jù)中國石油化工總公司對循環(huán)水系統(tǒng)現(xiàn)場監(jiān)測評價指標(biāo)，碳鋼平均腐蝕率達到了"好"級；碳鋼2年平均腐蝕率為0.0639mm/a，優(yōu)于國標(biāo)<0.075mm/a的標(biāo)準(zhǔn)；銅合金、不銹鋼的腐蝕速率優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)，碳鋼的腐蝕速率逐月降低，平均值已優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)。循環(huán)水監(jiān)測評價指標(biāo)見表13。

表13 循環(huán)水監(jiān)測評價指標(biāo)

6 性能分析

6.1 節(jié)水性能

生產(chǎn)正常情況下本年與上年同期用水比較節(jié)水性見表14。

表14 生產(chǎn)正常情況下本年與上年同期用水比較

6.2 減排性能

使用生物藥劑后，含甲醇的工藝廢水平均每月加入循環(huán)水塔池5040m3，循環(huán)水池的排污量也大幅降低，兩年減少廢水排放1300661 m3。2013年9月至2015年7月甲醇廢水投加量及排污量見表15。

表15 2013年9月至2015年7月甲醇廢水投加量及排污量

6.3 降資性能

使用RJ生物藥劑不用再投加緩蝕阻垢劑、氧化性殺菌劑、非氧化性殺菌劑等化學(xué)藥劑，不但節(jié)省了設(shè)備運行費用、設(shè)備檢修備品備件費用，而且避免了加藥系統(tǒng)的設(shè)備運行操作及檢修，大大降低了操作及檢修人員的勞動強度。使用該循環(huán)水處理生物藥劑不僅省去了加藥裝置的設(shè)備維護費用，還降低了維護運行的人工費用。

6.4 安全性能

使用該循環(huán)水處理生物藥劑，原加氯系統(tǒng)停運，不僅消除了?；仿葰獾墓芸仫L(fēng)險，而且消除了添加化學(xué)藥劑對人的傷害和潛在的安全風(fēng)險，同時還能清潔冷卻塔周邊環(huán)境，抑菌殺菌、防止呼吸道細菌散布--可除滅冷卻塔所孳生的病原菌，抑制散熱過程因蒸發(fā)水氣而散布病菌，防止如軍團菌等致病菌群引起的呼吸道疾病。

6.5 經(jīng)濟效益

若工業(yè)水按2.8元/m3計算，減排的廢水處理費按1.4元/m3，RJ生物藥劑經(jīng)過2年的運行節(jié)水減排共產(chǎn)生的經(jīng)濟價值為483.1萬元。原一套循環(huán)水裝置使用化學(xué)藥劑，月平均藥劑消耗費用約為14萬元左右，兩年的藥劑費用約為336萬元；現(xiàn)使用新型RJ生物藥劑每月費用約為16.32萬元，兩年約為456.96萬元(包含首次投加)。 與原化學(xué)藥劑相比，兩年生物藥劑共產(chǎn)生的經(jīng)濟價值為362.14萬元。2013年9月至2015年7月節(jié)能減排經(jīng)濟效益見表16。

表16 2013年9月至2015年7月節(jié)能減排經(jīng)濟效益

7 生物藥劑缺點

(1)投加方案需充分考慮可能泄漏介質(zhì)、周邊環(huán)境；換熱器泄漏物若是殺生劑不能使用；

(2)系統(tǒng)啟動加藥量大，且需要生物技術(shù)專業(yè)知識水平；

(3)活菌易附著于掛片或流速較低的管壁；

(4)保有水量大于循環(huán)水量1/5的系統(tǒng)效果較差；

(5)需進行生物掛膜，安裝膜架裝置；

(6)生物藥劑保存環(huán)境要求較高，需避光照射，4～25℃為宜，4～15℃最好，保存時間較短，原則上不超過2個月。

8 結(jié)論

循環(huán)水RJ生物藥劑是無磷、無重金屬的環(huán)保生態(tài)藥劑，是一種集阻垢、除垢、緩蝕、抑止雜菌和分解有機物等多種功能于一體的高效循環(huán)水處理生物藥劑，投加使用后循環(huán)水各項水質(zhì)指標(biāo)均優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)，并且在節(jié)能、減排、降資、增效及安全性能方面效果顯著，具備推廣應(yīng)用條件。

(本文文獻格式：楊加義，趙立軍， 張國敏，等.新型RJ生物藥劑在循環(huán)水中的應(yīng)用與分析[J].山東化工，2016，45(16)：202-207.)

2016-05-17

楊加義(1967—)，大學(xué)本科，從事工藝生產(chǎn)管理工作。

TQ085.412

A

1008-021X(2016)16-0202-06