王建偉

（天津市化工設(shè)計(jì)院，天津300193）

循環(huán)水系統(tǒng)中幾種水穩(wěn)劑的運(yùn)用探討

王建偉

（天津市化工設(shè)計(jì)院，天津300193）

本文主要介紹TS-NH-4、TS-225C和JDZ-211、JD-802四種水穩(wěn)劑在循環(huán)水系統(tǒng)中的運(yùn)用，分析這些水穩(wěn)劑在抑制腐蝕和結(jié)垢等方面的作用，探討其在凈化和節(jié)約水資源等方面的積極作用及在實(shí)際應(yīng)用中所取得的顯著成效。

水穩(wěn)劑；緩蝕；阻垢；實(shí)際應(yīng)用

循環(huán)水在運(yùn)行中需要經(jīng)過冷熱交換，這樣不斷的循環(huán)的結(jié)果就是使水中的溶解鹽濃縮，導(dǎo)致結(jié)垢。水長期與金屬接觸，導(dǎo)致金屬生銹。這兩種情況是導(dǎo)致循環(huán)水系統(tǒng)中水質(zhì)量變差的根本原因。最初的循環(huán)水系統(tǒng)一般使用鉻系水穩(wěn)劑來處理，最大的劣勢(shì)就是造成環(huán)境的嚴(yán)重污染。20世紀(jì)70年代以后，逐漸用傳統(tǒng)有機(jī)磷取代鉻系水穩(wěn)劑。雖然減輕了鉻的污染，但排放的污水中依舊含有大量的磷，容易造成水體富營養(yǎng)化，不符合可持續(xù)發(fā)展的要求。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和實(shí)際生產(chǎn)的需要，20世紀(jì)末，國內(nèi)外研制出高濃縮倍數(shù)、低磷型復(fù)合水穩(wěn)劑投入使用，憑借其含磷量低、緩腐阻垢作用明顯而逐步得到推廣，不僅對(duì)緩解工業(yè)用水緊張起到重大作用，而且減輕了水體富營養(yǎng)化，更好的保護(hù)了水資源和環(huán)境。

1 TS-NH-4和TS-225C的緩蝕阻垢效果及實(shí)際應(yīng)用［1］

TS-NH-4和TS-225C都屬于低磷穩(wěn)水劑。由于我國南北水質(zhì)的特點(diǎn)不同，所以兩種水穩(wěn)劑在處理南方水和北方水時(shí)發(fā)揮的作用不一樣。TS-NH-4水穩(wěn)劑主要用來處理堿度、硬度及含鹽量比較高的北方水，在阻礙結(jié)垢方面作用顯著。TS-225C水穩(wěn)劑主要用來處理堿度、硬度及含鹽量較低的南方水，在減緩腐蝕方面效果突出。

1.1 TS-NH-4和TS-225C的阻垢作用

分別取一定量的北方水和南方水，將北方水的濃縮倍率配至為4.0倍，南方水的濃縮倍率配至為7.0倍，調(diào)整到恰當(dāng)?shù)膒H后，分別加入適量的TSNH-4和TS-225C，在水溫保持穩(wěn)定，在同樣的時(shí)間內(nèi)來計(jì)算阻垢率。在計(jì)算時(shí)，必須要測(cè)好試驗(yàn)前北方水和南方水中鈣離子的濃度和試驗(yàn)后鈣離子的濃度，這樣，用試樣中鈣離子濃度減去試驗(yàn)后鈣離子濃度所得數(shù)據(jù)比試驗(yàn)前鈣離子濃度減去試驗(yàn)后鈣離子濃度的結(jié)果，再將其換成百分?jǐn)?shù)即可得到阻垢率。通過計(jì)算不難發(fā)現(xiàn)，這兩種水穩(wěn)劑都有很強(qiáng)的阻垢性，當(dāng)TS-NH-4濃度為45mg/L時(shí)，其對(duì)北方水的阻垢率可達(dá)90%以上，當(dāng)TS-225C濃度為65mg/L時(shí)，對(duì)南方水的阻垢率能夠達(dá)到100%。

1.2 TS-NH-4和TS-225C的緩腐作用

在檢測(cè)TS-NH-4和TS-225C兩種穩(wěn)水劑的緩腐作用時(shí)，同樣分別采用已經(jīng)配好水穩(wěn)劑的北方水和南方水，為了保證金屬與水的全面接觸，盡量將金屬掛立于水中。試驗(yàn)前后分別測(cè)量金屬的重量、面積、密度以及試驗(yàn)時(shí)間。由于腐蝕作用比較緩慢，因此試驗(yàn)時(shí)間較長，試驗(yàn)過程中同樣需要保持水溫的穩(wěn)定。腐蝕率的計(jì)算主要是：首先計(jì)算實(shí)驗(yàn)前后金屬的重量差；其次計(jì)算金屬的面積、密度及試驗(yàn)時(shí)間的積；然后用8760乘以重量差乘以10，計(jì)算積的大?。?760表示與一年相當(dāng)?shù)臅r(shí)間數(shù)，10表示與1cm相當(dāng)?shù)暮撩讛?shù)）；最后兩個(gè)數(shù)據(jù)乘積作比即可得到腐蝕率。為了確保這兩種水穩(wěn)劑的緩腐作用，我們可以拿不同的金屬做試驗(yàn)，例如銅、不銹鋼等等，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 TS-NH-4水穩(wěn)劑和TS-225C水穩(wěn)劑防腐試驗(yàn)結(jié)果

1.3 TS-NH-4和TS-225C的實(shí)際應(yīng)用[3]

在測(cè)量TS-NH-4水穩(wěn)劑處理北方工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)的過程中，循環(huán)水的磷含量控制在合理的范圍之內(nèi)，與之前加入的藥劑相比，大大降低了磷含量。該水穩(wěn)劑的濃縮倍率也有較大的提高，而腐蝕率也低于其他藥劑。因此該水穩(wěn)劑在實(shí)際運(yùn)用，表現(xiàn)出了較強(qiáng)的緩腐阻垢作用。在使用TS-225C新型水穩(wěn)劑處理南方水的運(yùn)用中，也得到了同樣的效果，不管是在濃縮倍率、腐蝕率還是在控制微生物方面，都有了較大的提高。與此同時(shí)，減少了系統(tǒng)補(bǔ)水和排污，提高了用水效率，對(duì)于應(yīng)對(duì)水資源短缺，節(jié)約用水、防治水污染等做出了重要貢獻(xiàn)。

2 JDZ-211和JD-802的緩蝕阻垢效果及實(shí)際應(yīng)用

JDZ-211和JD-802也是我國新型的水穩(wěn)劑。前者是一種低磷配方的水穩(wěn)劑，具有增溶、靜電斥力、晶體畸變、緩蝕的作用；后者是主要成分為含有親水的活性基團(tuán)的一種絮凝劑，主要功能是消除水中懸浮物、降低污濁、降低水中氮、磷含量。這兩種水穩(wěn)劑主要用于處理經(jīng)過污水處理廠后的水源，使處理后的污水達(dá)到工業(yè)用水的標(biāo)準(zhǔn)，作為循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)充水，可以緩解城市工業(yè)用水的緊張問題［2］。

2.1 JDZ-211水穩(wěn)劑的緩腐阻垢作用

在檢測(cè)JDZ-211的緩腐性能時(shí)，主要可以采用對(duì)比試驗(yàn)法。取同等數(shù)量的水，并將金屬置于水中，分別加入等量的藥劑，使水中藥劑的濃度一致并進(jìn)行編號(hào)，在試驗(yàn)過程中做好相關(guān)數(shù)據(jù)的記錄。根據(jù)腐蝕率的計(jì)算公式，分別計(jì)算出不同藥劑對(duì)金屬的腐蝕率。將計(jì)算得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較會(huì)發(fā)現(xiàn)，在其他條件相同的情況下，使用JDZ-211水穩(wěn)劑得到的腐蝕率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他藥劑。而觀察試驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)我們也能夠明顯的看出使用JDZ-211新型水穩(wěn)劑的金屬腐蝕面積較小，腐蝕痕跡不明顯。由此得出結(jié)論，新型JDZ-211具有較強(qiáng)的緩腐性。

在進(jìn)行阻垢試驗(yàn)時(shí)，為了使循環(huán)水系統(tǒng)處于不結(jié)垢狀態(tài)，要保證氯根的濃縮倍率與堿度濃縮倍率或與硬度濃縮倍率的差小于等于0.2，由于堿易揮發(fā)，因此我們采用后者作為標(biāo)準(zhǔn)。在水流量、藥劑量、管材等條件相同的情況下，根據(jù)公式計(jì)算濃縮倍率和污垢熱阻。從計(jì)算所得數(shù)據(jù)來看，新型JDZ-211水穩(wěn)劑的濃縮倍率高，污垢熱阻較低，與其他藥劑相比，在阻垢性能方面效果優(yōu)良（見表2）。

表2 JDZ-211水穩(wěn)劑的腐蝕試驗(yàn)結(jié)果

2.2 JD-802絮凝劑的作用

新型JD-802絮凝劑對(duì)于線形結(jié)構(gòu)的大分子的絮凝效果較好，它的突出作用主要表現(xiàn)為降低重鉻酸鹽指數(shù)、降低氨氮、磷含量，提高水質(zhì)，保護(hù)水資源。在試驗(yàn)過程中，我們可以分別在等量污水中加入濃度為10,15,20mg/L的JD-802，測(cè)得水中磷含量分別為0.4，0.1，0.2mg/L及氨氮含量分別為9.3，10.1，9.0mg/L。可見，要控制好水與JD-802絮凝劑的配置比例的情況下，水中重鉻酸鹽指數(shù)、磷含量和氨氮含量會(huì)減少到國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定范圍之內(nèi)，使水質(zhì)達(dá)到污水循環(huán)利用的標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 JDZ-211和JD-802的實(shí)際應(yīng)用[4,5]

JDZ-211新型水穩(wěn)劑和JD-802絮凝劑主要用于工業(yè)用水的凈化處理。工業(yè)用水可以利用污水處理廠的水，但因?yàn)榇祟愃泻写罅康牡?、磷等化學(xué)成分和細(xì)菌等微生物，這就需要對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的凈化處理。具體的處理過程就是對(duì)在污水進(jìn)行處理后，加入適量的JD-802絮凝劑，對(duì)水中含有的大相對(duì)分子質(zhì)量絮凝，去除水中水藻、顆粒等大的懸浮物。再在水中加入適量的JDZ-211水穩(wěn)劑，提高濃縮倍率，使其在緩蝕阻垢方面發(fā)揮作用，進(jìn)一步提高水質(zhì)，達(dá)到工業(yè)用水的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

水資源緊張會(huì)制約我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，特別是工業(yè)用水的短缺，將嚴(yán)重影響我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度和發(fā)展水平。為了解決這一矛盾，我國在研究新型水穩(wěn)劑應(yīng)用方面不斷取得突破。從最新研發(fā)和使用的水穩(wěn)劑的特征和功效來看，我們可以把新型水穩(wěn)劑定義為環(huán)境友好型水穩(wěn)劑。它們的共同特點(diǎn)就是低磷、濃縮倍率高、緩腐阻垢效果明顯，降低了水的消耗，提高了水的利用效率，減少了水中磷的含量，減輕了水的富營養(yǎng)化，對(duì)于保護(hù)環(huán)境作用突出，真正實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益的統(tǒng)一。

［1］畢衍鵬，楊生柳.新型水穩(wěn)劑在中水回用中的研究應(yīng)用[J].華北電力技術(shù)，2007（14）.

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［3］高開榮.國產(chǎn)新型水穩(wěn)劑在循環(huán)水系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].工業(yè)水處理.2006(07).

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10.3969/j.issn.1008-1267.2015.04.015

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2015-03-15