崔 浩，潘旭東，楊 喻，康洪磊

(1.天津大沽化工股份有限公司臨港分廠，天津 300450；2.中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院有限公司，天津 300131)

天津某大型化工企業(yè)始建于1939年，是一家以食鹽電解為基礎(chǔ)，以發(fā)展海洋化工、石油化工為目標(biāo)，生產(chǎn)燒堿、聚氯乙烯樹脂、環(huán)氧丙烷、聚醚、苯乙烯、ABS樹脂、液體氯、合成鹽酸等多種產(chǎn)品的綜合性大型氯堿企業(yè)。2017年以來，迫于環(huán)保要求，該廠更換了循環(huán)冷卻水補(bǔ)水來源，由原來的以灤河水為主，改為以污水再生水為主、混有少量灤河水的中水水源。與此同時(shí)，廠方的污水排放標(biāo)準(zhǔn)大幅提高，要求低磷、無磷排放，鑒于業(yè)主的要求，我公司與該廠合作，開發(fā)了適應(yīng)再生水水質(zhì)的無磷環(huán)保水處理藥劑。

1 補(bǔ)水水質(zhì)

1.1 水質(zhì)分析

該廠擁有循環(huán)量50000m3/h的循環(huán)水處理系統(tǒng)。補(bǔ)充水由污水再生水和灤河水混合而來，考慮到補(bǔ)充水以污水再生水為主，且其水質(zhì)較灤河水惡劣，我們主要考慮再生水水質(zhì)。再生水水質(zhì)見表1。

表1 再生水水質(zhì)

1.2 水型(水質(zhì)穩(wěn)定性)判斷

根據(jù)再生水水質(zhì)數(shù)據(jù)，我們基本可以判斷污水再生采用的是雙膜脫鹽(超濾+反滲透)的深度處理工藝，水中鈣(8.66mg/L)、鎂離子(4.35mg/L)數(shù)值極小，幾乎已經(jīng)脫除，堿度亦處于較低水平，說明該水質(zhì)基本不存在結(jié)垢因子，而氯離子(63.25mg/L)、硫酸根(105mg/L)殘留濃度依然很高，導(dǎo)致該水體最終體現(xiàn)更為強(qiáng)烈的腐蝕傾向。

2 無磷藥劑要求

2.1 環(huán)保要求

2.2 藥劑緩蝕阻垢性能要求

3 無磷藥劑性能評定

3.1 緩蝕性能評定

選取緩蝕性能優(yōu)異的無磷緩蝕阻垢劑單劑，N-烷基-N-脂肪酰基氨基脂肪酸鹽(NAFAS)[1]、聚天冬氨酸、多元共聚物分散劑、天然高分子殼聚糖、鉬酸鈉進(jìn)行復(fù)配得無磷藥劑,對比25×10-6磷系藥劑，對A3鋼、銅、不銹鋼試片，旋轉(zhuǎn)掛片法評定緩蝕性能[2]。

其中，N-烷基-N-脂肪?；被舅猁}(NAFAS)為我公司自主研發(fā)的新型環(huán)境友好脂肪酰胺類無磷緩蝕劑，NAFAS的合成技術(shù)路線如下：

n=10～20;R1為帶有官能團(tuán)的烷烴，碳數(shù)為1～6；R2為碳數(shù)為1～5的短鏈烷烴。

表2 藥劑緩蝕性能評定

從表2可以看出，無磷藥劑對銅、不銹鋼、碳鋼緩蝕性能均表現(xiàn)良好，碳鋼試片數(shù)據(jù)不及磷系藥劑，但腐蝕率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，無磷藥劑可以替代磷系藥劑。

3.2 阻垢性能評定

阻垢實(shí)驗(yàn)采用水處理劑阻垢性能測定方法。實(shí)驗(yàn)條件：根據(jù)現(xiàn)場補(bǔ)水水質(zhì)配制濃縮5倍水，(80±1)℃恒溫水浴，實(shí)驗(yàn)時(shí)間10h。分別使用緩蝕實(shí)驗(yàn)篩選優(yōu)質(zhì)配方和原磷系藥劑進(jìn)行阻垢實(shí)驗(yàn)評測，藥劑濃度分別為25×10-6、30×10-6、50×10-6。實(shí)驗(yàn)結(jié)果阻垢率見表3。

表3 藥劑阻垢性能評測

試驗(yàn)結(jié)果表明，無磷藥劑阻垢性能良好，可以替代磷系藥劑。

3.3 動態(tài)實(shí)驗(yàn)

分別使用緩蝕實(shí)驗(yàn)篩選優(yōu)質(zhì)配方和原磷系藥劑進(jìn)行動態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)[3]。實(shí)驗(yàn)條件：實(shí)驗(yàn)用水采用現(xiàn)場水樣。換熱管材質(zhì)碳鋼D 10mm×1mm×495mm,試片材質(zhì)A3碳鋼、銅、不銹鋼，管內(nèi)流速2m/s，濃縮倍數(shù)4～5倍，實(shí)驗(yàn)時(shí)間18d，pH自然平衡，管內(nèi)進(jìn)口溫度(30±2)℃，加熱蒸汽溫度(100±0.3)℃，藥劑濃度15×10-6。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，動態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)污垢熱阻和腐蝕率數(shù)值符合《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》，說明無磷藥劑滿足行業(yè)需求指標(biāo)，具有良好的緩蝕阻垢性能，可以替代現(xiàn)有磷系藥劑。

表4 動態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4 現(xiàn)場應(yīng)用意義

無磷藥劑順利切換現(xiàn)場的磷系藥劑，實(shí)現(xiàn)了市政中水的再回用，節(jié)省了大量的新鮮水資源[4]；通過無磷控制技術(shù)，保證了企業(yè)污水環(huán)保達(dá)標(biāo)排放的要求。課題的實(shí)施，為該廠切換補(bǔ)水和污水排放問題提供了有力的技術(shù)支持，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。