一種中水回用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及中水回用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的方法，該方法包括以下步驟：（1）向中水中加入石灰進(jìn)行部分軟化后固液分離；（2）在步驟（1）固液分離后得到的中水中加入羥基羧酸鹽和/或過(guò)渡金屬酸鹽緩蝕劑；（3）將步驟（2）中加入羥基羧酸鹽和/或過(guò)渡金屬酸鹽后的中水作為循環(huán)冷卻水的補(bǔ)水加入到循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的循環(huán)冷卻水中；（4）向步驟（3）中加入中水后的循環(huán)冷卻水中加入聚合物阻垢分散劑。本發(fā)明的方法，從中水輸送到循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行的全過(guò)程，可實(shí)現(xiàn)“無(wú)磷”操作，避免了循環(huán)水排污造成水體富營(yíng)養(yǎng)化的風(fēng)險(xiǎn)，且有效地降低中水對(duì)輸送管道的腐蝕。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種中水回用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種中水回用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今水資源日益短缺，為了實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用，中水作為一種可靠的、可以重復(fù)利用的第二水源越來(lái)越受到關(guān)注。中水主要是指城市污水或生活污水經(jīng)處理后達(dá)到一定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，在一定范圍內(nèi)可重復(fù)使用的非飲用水，其水質(zhì)指標(biāo)低于飲用水標(biāo)準(zhǔn)，高于污水允許排入地面水體的排放標(biāo)準(zhǔn)。中水回用在國(guó)外已實(shí)施很久，回用規(guī)模很大，顯示了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
[0003]我國(guó)工業(yè)用水量巨大，其中以循環(huán)冷卻水用量所占比例最大，且循環(huán)冷卻水系統(tǒng)對(duì)其補(bǔ)充水的水質(zhì)要求較其他生產(chǎn)過(guò)程略低。若能將中水回用于工業(yè)循環(huán)冷卻水，不僅可以節(jié)約大量的新鮮水，而且可以有效緩解城市用水的供需矛盾。但是，中水回用于循環(huán)冷卻水在其輸送過(guò)程和后續(xù)的循環(huán)冷卻水運(yùn)行過(guò)程中還存在一些問(wèn)題。
[0004]首先，中水與新鮮水在水質(zhì)上有一定差距，因此在輸送過(guò)程中，中水對(duì)管道腐蝕也要比新鮮水嚴(yán)重。管道腐蝕不僅會(huì)引起管壁變薄及穿孔漏水，縮短管道使用壽命，降低管道輸水能力和增加輸水能耗等，而且會(huì)導(dǎo)致中水水質(zhì)變差，增加其進(jìn)入循環(huán)水后的使用難度。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)中水輸送過(guò)程尚未采取有效的防護(hù)措施。
[0005]其次，在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，現(xiàn)今應(yīng)用最多的處理方法是化學(xué)法，即通過(guò)投加緩蝕劑來(lái)抑制系統(tǒng)的腐蝕，而國(guó)內(nèi)在循環(huán)冷卻水處理中應(yīng)用最廣、最成功的緩蝕劑是含磷緩蝕劑。由于眾所周知的磷酸鹽對(duì)環(huán)境的危害，含磷緩蝕劑的使用已逐漸受到限制，循環(huán)冷卻水處理亟待“無(wú)磷化”。
[0006]CN1887749A公開(kāi)了一種綠色環(huán)保復(fù)合型阻垢緩蝕劑及其應(yīng)用。以重量百分比計(jì)，該阻垢緩蝕劑包括40-45%的腐植酸鈉、`25-30%的聚環(huán)氧琥珀酸鈉、20-25%的硼砂及10-15%的純堿。本發(fā)明由有機(jī)和無(wú)機(jī)的緩蝕阻垢劑、分散螯合劑、輔助劑復(fù)配而成，配方成份具有明顯的協(xié)同作用，與殺菌劑兼容性好，對(duì)鐵離子和鹵素耐受性好。但該發(fā)明沒(méi)有涉及對(duì)中水的處理。
[0007]CN101125713A公開(kāi)了一種專(zhuān)用于封閉式循環(huán)水系統(tǒng)的液體型緩蝕劑，并涉及它的應(yīng)用和制備方法。本緩蝕劑含有下述組分和重量百分比含量:硼砂5.5-10%、苛性堿1.0-3.0%、硅酸鹽3.5-4.2%、亞硝酸鹽6.4-12.4%、2_巰基苯并噻唑0.1-1.0%，剩余為水。
[0008]CN101412565A公開(kāi)了一種碳鋼系統(tǒng)高效阻垢緩蝕劑，由以下重量百分比的成分組成:有機(jī)膦酸鹽類(lèi)物質(zhì)5%-15% ;聚羧酸類(lèi)物質(zhì)30%-40% ;(甲基)丙烯酸類(lèi)物質(zhì)15%-40% ;多羥基羧酸或其鈉鹽6%-12% ;硼砂1%-4% ;鋅鹽2%-8% ;水余量。該發(fā)明和本發(fā)明使用的阻垢緩蝕劑不同。
[0009]CN101438185A公開(kāi)了一種綠色阻垢緩蝕劑，該阻垢緩蝕劑主要包括聚環(huán)氧琥珀酸、鎢酸鈉、苯甲酸鈉、苯并三氮唑，該發(fā)明和本發(fā)明使用的阻垢緩蝕劑不同，且該阻垢緩蝕劑也不是應(yīng)用于中水中。[0010]CN101565241A公開(kāi)了一種無(wú)磷阻垢緩蝕劑，該阻垢緩蝕劑主要包括聚環(huán)氧琥珀酸、鎢酸鈉、苯甲酸鈉、甲基苯并三唑、葡萄糖酸鈉等組分，該發(fā)明和本發(fā)明使用的阻垢緩蝕劑不同。
[0011]盡管目前國(guó)內(nèi)外研究者曾對(duì)羥基羧酸鹽、過(guò)渡金屬酸鹽的緩蝕作用進(jìn)行過(guò)研究，也有部分文獻(xiàn)和專(zhuān)利將羥基羧酸鹽、過(guò)渡金屬酸鹽與其他藥劑一起組成循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的緩蝕劑配方。但目前的文獻(xiàn)中報(bào)道的含羥基羧酸鹽、過(guò)渡金屬酸鹽的緩蝕劑配方與本發(fā)明采用的緩蝕劑的配方均存在不同。此外，目前的技術(shù)均未將羥基羧酸鹽、過(guò)渡金屬酸鹽的緩蝕作用應(yīng)用于緩解中水輸送過(guò)程中管道的腐蝕問(wèn)題，更沒(méi)有技術(shù)將通過(guò)石灰處理后的中水加入羥基羧酸鹽和/或過(guò)渡金屬酸鹽，再將經(jīng)上述處理后的中水引入循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，通過(guò)石灰處理后的中水的硬度偏低、PH值偏堿性，加之羥基羧酸鹽和/或過(guò)渡金屬酸鹽的緩蝕作用，免除含磷緩蝕劑在中水作為循環(huán)冷卻水補(bǔ)水的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]針對(duì)目前中水回用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中時(shí)，存在中水在輸送過(guò)程中對(duì)管道的腐蝕問(wèn)題以及循環(huán)冷卻水中需要加入含磷緩蝕劑的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種能有效抑制對(duì)中水輸送管道和循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的腐蝕、且不用含磷緩蝕劑的中水回用于循環(huán)冷卻水的方法。
[0013]本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，采用石灰軟化的中水呈堿性，較高的pH值有利于緩蝕。同時(shí)，在水中加入具有緩蝕作用的羥基羧酸鹽和/或過(guò)渡金屬酸鹽。因此本發(fā)明提供的方法可以有效地抑制目前技術(shù)中存在的中水輸送管線的腐蝕問(wèn)題。
[0014]本發(fā)明提供一種中水回用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的方法，該方法包括以下步驟:
[0015](I)向中水中加入石灰進(jìn)行軟化處理后固液分離；
[0016](2)在步驟(1)固液分離后得到的中水中加入羥基羧酸鹽和/或過(guò)渡金屬酸鹽緩蝕劑；
[0017](3)將步驟(2)中加入羥基羧酸鹽和/或過(guò)渡金屬酸鹽后的中水作為循環(huán)冷卻水的補(bǔ)水加入到循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的循環(huán)冷卻水中；
[0018](4)向步驟(3)中加入中水后的循環(huán)冷卻水中加入聚合物阻垢分散劑。
[0019]采用本發(fā)明提供的中水回用于循環(huán)冷卻水的方法，一方面可以去除中水中的磷；另一方面可以軟化中水，降低其進(jìn)入循環(huán)冷卻水系統(tǒng)后的結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)，降低循環(huán)冷卻水處理的難度；還可以提高中水的PH值并抑制中水輸送過(guò)程中對(duì)管道及其進(jìn)入循環(huán)冷卻水后對(duì)換熱器的腐蝕，降低循環(huán)冷卻水處理的難度?？傮w上，從中水輸送到循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行的全過(guò)程，可實(shí)現(xiàn)“無(wú)磷”操作，從而顯著降低了循環(huán)冷卻水系統(tǒng)排污產(chǎn)生污染的風(fēng)險(xiǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明提供一種中水回用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的方法，其中，該方法包括以下步驟:
[0021](I)向中水中加入石灰進(jìn)行軟化處理后固液分離；
[0022](2)在步驟(1)固液分離后得到的中水中加入羥基羧酸鹽和/或過(guò)渡金屬酸鹽緩蝕劑；[0023](3)將步驟(2)中加入羥基羧酸鹽和/或過(guò)渡金屬酸鹽后的中水作為循環(huán)冷卻水的補(bǔ)水加入到循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的循環(huán)冷卻水中；
[0024](4)向步驟(3)中加入中水后的循環(huán)冷卻水中加入聚合物阻垢分散劑。
[0025]按照本發(fā)明，“中水”指將排放的生活污水、工業(yè)廢水回收，經(jīng)過(guò)處理后可以再利用的水，也稱(chēng)再生水。城市污水經(jīng)處理設(shè)施深度凈化處理后的水(包括污水處理廠經(jīng)二級(jí)處理再進(jìn)行深化處理后的水和大型建筑物、生活社區(qū)的洗浴水、洗菜水等集中經(jīng)處理后的水)統(tǒng)稱(chēng)“中水”。其水質(zhì)介于自來(lái)水(上水)與排入管道內(nèi)污水(下水)之間，亦故名為“中水”。其主要是指城市污水或生活污水經(jīng)處理后達(dá)到一定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可在一定范圍內(nèi)重復(fù)使用的非飲用水。所述中水的COD值一般在100mg/L以下，通常為15_100mg/L。按照再生水回用于工業(yè)循環(huán)冷卻用水標(biāo)準(zhǔn)，本發(fā)明的中水COD應(yīng)≤60mg/L。
[0026]本發(fā)明中所述“極限粘數(shù)”又稱(chēng)為特性粘數(shù)，是指單位質(zhì)量的高分子在溶液中所占體積的大小。本發(fā)明中，極限粘數(shù)采用GB/T 22593-2008中的水處理劑極限粘數(shù)測(cè)定方法測(cè)定。
[0027]根據(jù)本發(fā)明所述的方法，步驟(1)，本發(fā)明向中水中加入的石灰為生石灰或熟石灰。投加時(shí)可直接加入固體，也可先配成石灰乳再投加。石灰的投加量可根據(jù)中水的硬度和處理要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。通常情況下，石灰的投加量以軟化后的中水硬度小于100mg/L為準(zhǔn)。由于中水中的磷酸鹽的含量較低，通常，采用石灰處理后，磷酸鹽會(huì)全部得到去除。
[0028]根據(jù)本發(fā)明所述的方法，本發(fā)明對(duì)步驟(1)中的固液分離方法沒(méi)有特殊要求，可以為現(xiàn)有技術(shù)用于水處理的各種固液分離方法。
[0029]根據(jù)本發(fā)明所述的方法，本發(fā)明對(duì)所述羥基羧酸鹽緩蝕劑的種類(lèi)和用量沒(méi)有特殊的限制，優(yōu)選地，所述羥基羧酸鹽緩蝕劑為羥基羧酸的堿金屬鹽，進(jìn)一步優(yōu)選所述羥基羧酸為葡萄糖酸、酒石酸、檸檬酸、乳酸和蘋(píng)果酸中一種或多種，所述堿金屬為鈉和/或鉀；更進(jìn)一步優(yōu)選所述羥基羧酸為葡萄糖酸和/或酒石酸；優(yōu)選地，步驟(2)中，以每升所述中水為基準(zhǔn)，所述羥基羧酸鹽的加入量2-25mg，優(yōu)選為5-20mg。
[0030]根據(jù)本發(fā)明所述的方法，本發(fā)明對(duì)所述過(guò)渡金屬酸鹽緩蝕劑的種類(lèi)和用量沒(méi)有特殊的限制，優(yōu)選地，所述過(guò)渡金屬酸鹽緩蝕劑為過(guò)渡金屬酸的堿金屬鹽的無(wú)水物和/或水合物，所述過(guò)渡金屬為元素周期表中VB族、VIB族和VIIB族中的金屬；進(jìn)一步優(yōu)選所述過(guò)渡金屬酸為鑰酸、鎢酸、偏釩酸和釩酸中一種或多種，所述堿金屬為鈉和/或鉀；更進(jìn)一步優(yōu)選所述過(guò)渡金屬酸鹽為鑰酸鈉和/或鑰酸鉀的無(wú)水物和/或水合物(水合物時(shí)水的量在計(jì)算用量時(shí)被扣除)；優(yōu)選地，步驟(2)中，以每升所述中水為基準(zhǔn)，所述過(guò)渡金屬酸鹽的加入量為2-25mg，優(yōu)選為5-20mg。
[0031]根據(jù)本發(fā)明所述的方法，本發(fā)明對(duì)所述聚合物阻垢分散劑的種類(lèi)和用量沒(méi)有特殊的限制，優(yōu)選地，其中，所述聚合物阻垢分散劑選自聚(甲基)丙烯酸、聚馬來(lái)酸、聚衣康酸、聚環(huán)氧琥珀酸、聚天冬氨酸、(甲基)丙烯酸-衣康酸聚合物、(甲基)丙烯酸_(甲基)丙烯酸羥丙酯聚合物、(甲基)丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸聚合物、(甲基)丙烯酸_(甲基)丙烯酸羥丙酯-2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸聚合物中的一種或多種。
[0032]根據(jù)本發(fā)明，在所述聚合物阻垢分散劑為共聚物阻垢分散劑的實(shí)施方式中，本發(fā)明對(duì)于所述共聚物阻垢分散劑中各種單體的種類(lèi)及其重量比沒(méi)有特別要求，所述共聚物阻垢分散劑可以為本領(lǐng)域常用的各種共聚物阻垢分散劑，只要該共聚物能起到阻垢和防垢的效果即可。優(yōu)選地，控制30°C時(shí)所述共聚物阻垢分散劑的極限粘數(shù)為0.06-0.ldl/g，進(jìn)一步優(yōu)選為0.065-0.095dl/g。在所述聚合物阻垢分散劑為均聚物阻垢分散劑的實(shí)施方式中，所述均聚物阻垢分散劑可以為本領(lǐng)域常用的各種均聚物阻垢分散劑，只要該均聚物能起到阻垢和防垢的效果即可。優(yōu)選地，控制30°C時(shí)所述均聚物阻垢分散劑的極限粘數(shù)為0.06-0.ldl/g，進(jìn)一步優(yōu)選為0.065-0.095dl/g即可。優(yōu)選地，步驟(4)中，以每升所述循環(huán)冷卻水為基準(zhǔn)，所述聚合物阻垢分散劑的加入量為4-25mg，優(yōu)選為5-20mg。
[0033]本發(fā)明所述的聚合物阻垢分散劑均可以商購(gòu)得到，也可根據(jù)需要實(shí)驗(yàn)室合成得到。合成的方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)，在此不再贅述。
[0034]根據(jù)本發(fā)明所述的方法，該方法還包括在步驟(4)中，向步驟(3)加入中水后的循環(huán)冷卻水中加入唑類(lèi)緩蝕劑。本發(fā)明對(duì)所述唑類(lèi)緩蝕劑的種類(lèi)和用量沒(méi)有特殊的限制，優(yōu)選地，所述唑類(lèi)緩蝕劑選自苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑和巰基苯并噻唑中的一種或多種；以每升所述循環(huán)冷卻水為基準(zhǔn)，所述唑類(lèi)緩蝕劑的加入量為0.25-4.5mg，優(yōu)選為0.5_4mg。加入唑類(lèi)緩蝕劑，可以更有效地抑制對(duì)銅的腐蝕。
[0035]所述唑類(lèi)緩蝕劑可以與聚合物阻垢分散劑同時(shí)加入，例如可以將唑類(lèi)緩蝕劑與聚合物阻垢分散劑混合后一起后再同時(shí)加入；所述唑類(lèi)緩蝕劑也可以在加入聚合物阻垢分散劑之前或之后加入，此種情況下，所述聚合物阻垢分散劑與唑類(lèi)緩蝕劑的加入時(shí)間間隔優(yōu)選不超過(guò)3-30分鐘。
[0036]下面將通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0037]本發(fā)明采用GB/T 22593-2008水處理劑極限粘數(shù)測(cè)定方法測(cè)定聚合物阻垢分散劑的極限粘數(shù)。
[0038]本發(fā)明參照中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18175-2000 “水處理劑緩蝕性能的測(cè)定-旋轉(zhuǎn)掛片法”對(duì)以下的實(shí)施例和對(duì)比例進(jìn)行緩蝕效果評(píng)價(jià)試驗(yàn)。在對(duì)中水管道輸送緩蝕效果評(píng)價(jià)試驗(yàn)中:試驗(yàn)溫度為30±1°C;試片轉(zhuǎn)速為120rpm ;試驗(yàn)時(shí)間為72h ;試片材質(zhì)為20#碳鋼。
[0039]在對(duì)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)緩蝕效果評(píng)價(jià)試驗(yàn)中:將20#碳鋼試片或H62黃銅試片固定
在掛片儀上，分別放入實(shí)施例或?qū)Ρ壤脑囼?yàn)用水，恒定溫度45土 1°C，保持轉(zhuǎn)速75rpm旋
轉(zhuǎn)72h，記錄試驗(yàn)前后試片的重量，計(jì)算平均腐蝕速度。
[0040]平均腐蝕速度計(jì)算公式為
【權(quán)利要求】
1.一種中水回用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: (O向中水中加入石灰進(jìn)行軟化處理后固液分離； (2)在步驟(1)固液分離后得到的中水中加入羥基羧酸鹽和/或過(guò)渡金屬酸鹽緩蝕劑； (3)將步驟(2)中加入羥基羧酸鹽和/或過(guò)渡金屬酸鹽后的中水作為循環(huán)冷卻水的補(bǔ)水加入到循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的循環(huán)冷卻水中； (4)向步驟(3)中加入中水后的循環(huán)冷卻水中加入聚合物阻垢分散劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述羥基羧酸鹽緩蝕劑為羥基羧酸的堿金屬鹽，優(yōu)選所述羥基羧酸為葡萄糖酸、酒石酸、檸檬酸、乳酸和蘋(píng)果酸中的一種或多種，所述堿金屬為鈉和/或鉀；進(jìn)一步優(yōu)選所述羥基羧酸鹽緩蝕劑為葡萄糖酸鈉、葡萄糖酸鉀、酒石酸鈉和酒石酸鉀中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，步驟(2)中，以每升所述中水為基準(zhǔn)，所述羥基羧酸鹽緩蝕劑的加入量為2-25mg，優(yōu)選為5-20mg。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述過(guò)渡金屬酸鹽緩蝕劑為過(guò)渡金屬酸的堿金屬鹽，所述過(guò)渡金屬為元素周期表中VB族、VIB族和VIIB族中的金屬；優(yōu)選所述過(guò)渡金屬酸為鑰酸、鎢酸、偏釩酸和釩酸中一種或多種，所述堿金屬為鈉或鉀；進(jìn)一步優(yōu)選所述過(guò)渡金屬酸鹽為鑰酸鈉和/或鑰酸鉀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的方法，其中，步驟(2)中，以每升所述中水為基準(zhǔn)，所述過(guò)渡金屬酸鹽緩蝕劑的加入量為2-25mg，優(yōu)選為5-20mg。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述聚合物阻垢分散劑選自聚(甲基)丙烯酸、聚馬來(lái)酸、聚衣康酸、聚環(huán)氧琥珀酸、聚天冬氨酸、(甲基)丙烯酸-衣康酸聚合物、(甲基)丙烯酸_(甲基)丙烯酸羥丙酯聚合物、(甲基)丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸聚合物、(甲基)丙烯酸_(甲基)丙烯酸羥丙酯-2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸聚合物中的一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的方法，其中，步驟(4)中，以每升所述循環(huán)冷卻水為基準(zhǔn)，所述聚合物阻垢分散劑的加入量為4-25mg，優(yōu)選為5-20mg。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的方法，其中，所述聚合物阻垢分散劑30°C時(shí)的極限粘數(shù)為 0.060-0.ldl/g。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，該方法還包括在步驟(4)中，向步驟(3)加入中水后的循環(huán)冷卻水中加入唑類(lèi)緩蝕劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述唑類(lèi)緩蝕劑選自苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑和巰基苯并噻唑中的一種或多種；在步驟(4)中，以每升所述循環(huán)冷卻水為基準(zhǔn)，所述唑類(lèi)緩蝕劑的加入量 為0.25-4.5mg，優(yōu)選為0.5_4mg。
【文檔編號(hào)】C02F9/04GK103803739SQ201210448004
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月9日
【發(fā)明者】吳穎, 王崠, 酈和生, 魏新, 王洪英 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司北京化工研究院