郭景玉

中國(guó)石油烏魯木齊石化分公司研究院（新疆烏魯木齊830019）

再生水回用到循環(huán)水系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用

郭景玉

中國(guó)石油烏魯木齊石化分公司研究院（新疆烏魯木齊830019）

再生水回用到循環(huán)水系統(tǒng)的水質(zhì)指標(biāo)在不同的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中有不同的規(guī)定，各企業(yè)在再生水回用中實(shí)際執(zhí)行的情況也各不同，在一些場(chǎng)合還出現(xiàn)了對(duì)再生水采用哪項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)意見不同引發(fā)的爭(zhēng)論。對(duì)現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，根據(jù)循環(huán)水用戶的經(jīng)驗(yàn)對(duì)再生水回用的水質(zhì)指標(biāo)提出了具體的建議。

再生水；循環(huán)水系統(tǒng)；標(biāo)準(zhǔn)

節(jié)水減排是我國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一項(xiàng)基本國(guó)策，污水回用是節(jié)水減排的主要途徑之一。污水經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)奶幚淼靡栽偕茫粌H減少了污水排放量，還使水資源得到循環(huán)利用。越是在水資源匱乏的地區(qū)，政府相關(guān)部門審批新建、改擴(kuò)建工業(yè)裝置取水定額的管理越嚴(yán)格。在取水指標(biāo)的限制下，再生水的利用可以緩解用水需求。再生水目前常用做工業(yè)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)水、沖廁、綠化、生活雜用、景觀用水、農(nóng)業(yè)灌溉等。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是工業(yè)用水的大戶，約占工業(yè)用水的70%～80%，現(xiàn)在有很多工廠在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)以再生水替代工業(yè)新水做補(bǔ)充水使用。

污水回用技術(shù)的研究和應(yīng)用在我國(guó)已有十多年歷史，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定也在逐步跟進(jìn)，在不同的標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)再生水回用到循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的水質(zhì)指標(biāo)的規(guī)定有所不同。水處理技術(shù)在發(fā)展，工程上也在不斷積累回用的經(jīng)驗(yàn)，再生水回用的現(xiàn)狀與制定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)已有變化，相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也將會(huì)不斷修訂和更新。

1 再生水回用到循環(huán)水的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

1.1 污水再生利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范[1]

GB 50335-2002《污水再生利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范》2003年3月1日起實(shí)施，側(cè)重于城市污水的再生利用，內(nèi)容涉及到方案設(shè)計(jì)的基本規(guī)定，再生水水源，回用分類和水質(zhì)控制指標(biāo)，回用系統(tǒng)，再生處理工藝與構(gòu)筑物設(shè)計(jì)，安全措施和監(jiān)測(cè)控制。以非強(qiáng)制性條文4.2.2提出了再生利用面廣量大的冷卻水水質(zhì)控制指標(biāo)。

1.2 城市污水再生利用標(biāo)準(zhǔn)[2]

GB/T 19923-2005《城市污水再生利用-工業(yè)用水水質(zhì)》于2006年4月1日起實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)也是以城市污水再生作為工業(yè)用水，其技術(shù)內(nèi)容部分的4.1條中規(guī)定了再生水用作工業(yè)用水水源時(shí)的基本控制項(xiàng)目及指標(biāo)限值表，表中包括再生水用作敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充水時(shí)應(yīng)滿足的要求。

1.3 循環(huán)冷卻水用再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[3]

由全國(guó)化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)水處理劑分會(huì)主持的HG/T 3923-2007《循環(huán)冷卻水用再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》2007年10月1日起實(shí)施，標(biāo)準(zhǔn)3的技術(shù)要求中規(guī)定了再生水用作循環(huán)冷卻水的水質(zhì)要求。

1.4 工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范[4]

GB 50050-2007《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》，2008年5月1日起實(shí)施。標(biāo)準(zhǔn)中再生水處理部分的6.1.3中建議了再生水直接作為間冷開式循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)充水的水質(zhì)指標(biāo)。

2 再生水回用到循環(huán)水的控制指標(biāo)差異

GB 50335和GB 50050為國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，是水處理工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)中常引用的設(shè)計(jì)規(guī)范。GB/T 19923-2005是城市污水回用或?yàn)橐玫耐扑]性標(biāo)準(zhǔn)。HG/T 3923-2007是化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，工業(yè)污水處理回用到循環(huán)水時(shí)常被作為水質(zhì)監(jiān)測(cè)控制的參考。4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都將再生水回用到循環(huán)水系統(tǒng)的水質(zhì)控制條件做了具體規(guī)定，但側(cè)重點(diǎn)不同，所列水質(zhì)控制指標(biāo)項(xiàng)目有差異，對(duì)同一項(xiàng)目的限值也有差別（表1）。

表1 不同標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)再生水水質(zhì)的規(guī)定指標(biāo)

3 補(bǔ)充水與循環(huán)水的水質(zhì)指標(biāo)之間的關(guān)系

3.1 循環(huán)水的水質(zhì)管理標(biāo)準(zhǔn)

工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)和控制，可查詢到的標(biāo)準(zhǔn)有GB 50050-2007工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范和GB 50648-2011化學(xué)工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[5]，后者對(duì)循環(huán)水水質(zhì)指標(biāo)的要求是引用了前一標(biāo)準(zhǔn)。因此在工廠實(shí)際運(yùn)行管理中更多使用的是GB 50050-2007，該標(biāo)準(zhǔn)3.1.8中列出了間冷開式循環(huán)水的水質(zhì)指標(biāo)如表2所示。

3.2 再生水和循環(huán)水的水質(zhì)指標(biāo)比較分析

無(wú)論使用何種水源為補(bǔ)充水，循環(huán)水系統(tǒng)都要做好水質(zhì)的監(jiān)控和管理，以滿足工藝上的換熱需求，控制好水冷設(shè)備和循環(huán)水管線的腐蝕和結(jié)垢趨勢(shì)。要達(dá)到循環(huán)水系統(tǒng)工藝設(shè)備運(yùn)行正常，無(wú)論補(bǔ)水來(lái)源如何變化，循環(huán)水的檢測(cè)和控制還是要回歸到以GB 50050-2007表2中的循環(huán)水水質(zhì)指標(biāo)來(lái)規(guī)范管理。

3.2.1 濁度和懸浮物

再生水回用到循環(huán)水系統(tǒng)的水質(zhì)指標(biāo)在上述的4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中濁度的限值最高的是10NTU，其余均為5NTU。GB 50050中規(guī)定的循環(huán)水的濁度限值為20NTU，對(duì)換熱設(shè)備為板式、翹片管、螺旋板等異型的要求不大于10NTU。

GB 50050中沒有直接給出循環(huán)水中懸浮物的限值，在石油煉制、化工、氮肥、火電廠循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行管理中企業(yè)自行制定管理標(biāo)準(zhǔn)中一般要求懸浮物控制在不大于20mg/L，個(gè)別情況上限放寬到30mg/L。

表2 GB 50050中對(duì)循環(huán)水水質(zhì)指標(biāo)的規(guī)定

懸浮物和色度是影響濁度的主要因素，在再生水指標(biāo)的制定中顯然考慮到這些因素，考慮到再生水在循環(huán)水系統(tǒng)被濃縮后的情況。

3.2.2 硬度和堿度

補(bǔ)充水進(jìn)入到循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行多次循環(huán)，補(bǔ)充水帶入的各類陰陽(yáng)離子、無(wú)機(jī)和有機(jī)的物質(zhì)都將被循環(huán)濃縮，存在腐蝕和結(jié)垢的可能。目前普遍采用投加緩蝕阻垢劑的方法，系統(tǒng)硬度和堿度的控制受藥劑阻垢性能和緩蝕性能的制約。實(shí)際運(yùn)行中硬度、堿度、電導(dǎo)率、總?cè)芙夤腆w等指標(biāo)是相互關(guān)聯(lián)的，需要綜合的來(lái)判斷工況。

GB 50050中循環(huán)水鈣硬度+甲基橙堿度≤1 100mg/L，且給出使用條件為碳酸鈣穩(wěn)定指數(shù)RSI≥3.3，已考慮到當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)緩蝕阻垢劑的鈣容忍度和阻垢性能的綜合水平。有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員通常會(huì)根據(jù)藥劑的性能和系統(tǒng)整體的水質(zhì)情況，確定適合該循環(huán)水系統(tǒng)的鈣硬和堿度運(yùn)行指標(biāo)，而非完全套用標(biāo)準(zhǔn)或采用藥劑供貨方提供的控制條件，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。再生水的鈣硬度和堿度過(guò)高對(duì)提高循環(huán)水的運(yùn)行濃縮倍數(shù)不利，循環(huán)水系統(tǒng)需要根據(jù)補(bǔ)充的再生水的指標(biāo)來(lái)確定能否高濃縮倍數(shù)運(yùn)行。以中國(guó)石油烏魯木齊石化分公司為例，根據(jù)緩蝕阻垢性能測(cè)試規(guī)定鈣硬度+甲基橙堿度≤1 200mg/L，其中堿度不低于100mg/L.

3.2.3 氯離子

在循環(huán)水系統(tǒng)管理中氯離子通常被視為腐蝕因子之一。根據(jù)腐蝕形態(tài)及其他檢測(cè)手段判定，當(dāng)發(fā)生氯離子腐蝕時(shí)，不能簡(jiǎn)單的歸結(jié)為氯離子太高。氯離子腐蝕的關(guān)鍵在于是否具備了發(fā)生氯離子腐蝕的其他條件[6]。HG/T 3923-2007中再生水氯離子限值為500mg/L，其他3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中氯離子限值均為250mg/L。GB 50050中循環(huán)水在碳鋼不銹鋼管程的氯離子限值1 000mg/L，其他情況限值700 mg/L。再生水進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)被濃縮2至4倍時(shí)氯離子基本能符合循環(huán)水中氯離子控制要求。

3.2.4 氨氮

再生水氨氮指標(biāo)在上述4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中限值最高為15 mg/L，最低為5 mg/L，但所有標(biāo)準(zhǔn)中無(wú)一例外的注明有銅或銅合金的換熱設(shè)備時(shí)氨氮必須小于1mg/L。顯然都考慮到了銅材易發(fā)生銅氨絡(luò)離子腐蝕的原理。即使沒有銅材，氨氮過(guò)高也易造成循環(huán)水水質(zhì)劣化，主要表現(xiàn)在微生物超標(biāo)，和含氯的殺菌劑反應(yīng)影響殺菌效果，導(dǎo)致腐蝕速率、黏附速率的上升等一系列問題，造成循環(huán)水處理成本的上升。因此從循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性考慮，回用到循環(huán)水的再生水氨氮指標(biāo)宜就低不就高。

3.2.5 C O D

再生水的生產(chǎn)通常建在污水處理廠，從污水到再生水習(xí)慣沿用環(huán)境水污染監(jiān)測(cè)常用的CODcr來(lái)表征綜合污染程度，但在循環(huán)水監(jiān)測(cè)中卻慣用CODMn來(lái)表征。再生水回用標(biāo)準(zhǔn)制定均在2007年之前，當(dāng)時(shí)將回用到循環(huán)水系統(tǒng)的再生水COD指標(biāo)定為60mg/L、80mg/L，標(biāo)準(zhǔn)的編制說(shuō)明中提出了在缺少較長(zhǎng)期回用案例的情況下，以某些短期的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和示范工程的短期運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)為參考。這些年循環(huán)水用戶在不斷積累再生水回用的經(jīng)驗(yàn)，尤其當(dāng)再生水水源為工業(yè)污水時(shí)，其COD組成顯然與以城市污水為水源的情況有所不同，再生水中殘留的COD組成更為復(fù)雜。CODcr為60mg/L已相當(dāng)于某些污水排放標(biāo)準(zhǔn)的限值了，畢竟再生水是由污水經(jīng)過(guò)再生處理的，指標(biāo)不應(yīng)該等同于污水。2007年頒布修訂的GB 50050時(shí)再生水COD的限值為30mg/L是比較合理的，因此現(xiàn)在較多循環(huán)水用戶采用這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.6 總鐵

作為金屬設(shè)備腐蝕的一項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)，通?？刂蒲h(huán)水系統(tǒng)總鐵在1.0mg/L以下。再生水的總鐵定為0.3mg/L為循環(huán)水的控制留有一定的余地。再生水中總鐵指標(biāo)除了與再生工藝有關(guān)，還與再生水的輸水管線材質(zhì)有關(guān)。有些再生水處理工藝在除鹽或部分除鹽的過(guò)程同時(shí)也降低了堿度，低堿度的水呈腐蝕性特征。如果輸水管線材質(zhì)選擇不合適，在供出時(shí)總鐵合格的再生水，卻有可能在用戶端入口檢出總鐵超標(biāo)。鐵超標(biāo)的影響是導(dǎo)致鐵細(xì)菌在循環(huán)水明顯增殖，對(duì)使用聚磷酸鹽緩蝕劑的還會(huì)有干擾，當(dāng)Fe2+有2mg/L時(shí)會(huì)使碳鋼腐蝕速率增加6～7倍，且局部腐蝕加劇。

3.2.7 微生物

側(cè)重城市污水回用的兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)中處于衛(wèi)生消毒的需要規(guī)定了再生水的糞大腸菌群不大于2 000個(gè)/L，在其他兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)中再生水的細(xì)菌總數(shù)規(guī)定為103和104個(gè)/mL。由于微生物的繁殖呈幾何增長(zhǎng)的特點(diǎn)，再生水中微生物指標(biāo)較高時(shí)，到敞開式循環(huán)冷卻系統(tǒng)有微生物適宜的溫度等條件得以快速增殖，使循環(huán)水的殺菌處理消耗更多的殺菌劑。循環(huán)水異養(yǎng)菌通?？刂圃?05個(gè)/L數(shù)量級(jí)以下?；赜媒?jīng)驗(yàn)表明，最好將再生水異養(yǎng)菌指標(biāo)控制在103個(gè)/mL以下，必要時(shí)采取在進(jìn)循環(huán)水系統(tǒng)之前進(jìn)行殺菌處理措施。

4 合理應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)管理再生水和循環(huán)水

越來(lái)越多的工業(yè)廢水、城市污水經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理被回用到工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，這些標(biāo)準(zhǔn)中基本上都提到了再生水用于工業(yè)冷卻水，當(dāng)無(wú)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和成熟經(jīng)驗(yàn)時(shí)，其水質(zhì)可按以下指標(biāo)控制應(yīng)根據(jù)補(bǔ)充水水質(zhì)及換熱設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式、材質(zhì)、工況條件、污垢熱阻、腐蝕速率并結(jié)合藥劑配方等因素綜合確定。制定標(biāo)準(zhǔn)還是比較嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模谙嚓P(guān)的條款或標(biāo)準(zhǔn)編制說(shuō)明中大多已提到再生水用戶的用水管理，應(yīng)根據(jù)用水設(shè)施的要求確定。

因此，在使用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)忌不顧上下文關(guān)聯(lián)內(nèi)容而斷章取義。綜觀再生水標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，2007年版的GB 50050工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范與被替代的1995年版以及2002年的GB 50335和2005年的GB/T 19923已經(jīng)更上一層樓，隨著再生水工藝和回用技術(shù)的發(fā)展再生水回用標(biāo)準(zhǔn)也在被修訂和完善。在實(shí)際工作中合理應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)可以有效地提高現(xiàn)場(chǎng)管理的水平，關(guān)注與工作相關(guān)的一些標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿的發(fā)布，參與其中。

[1]中華人民共和國(guó)建設(shè)部.污水再生利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范∶GB 50335-2002[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.

[2]建設(shè)部給水排水產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)∶GB/T 19923-2005[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2005.

[3]全國(guó)化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)水處理劑分會(huì).循環(huán)冷卻水用再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)∶HG/T 3923-2007[S].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

[4]中華人民共和國(guó)建設(shè)部.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.

[5]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.化學(xué)工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范∶GB 50648-2011[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2011.

[6]鮑其鼐.氯離子與冷卻水系統(tǒng)中不銹鋼的腐蝕[J].工業(yè)水處理，2007，27(9)∶1-6.

The water quality indexes for the reuse of reclained water to circulating system are different in different national standards and industry standards.Different enterprise may implement different standard in the reuse of renewable water,in some cases different opinions will appear in which standard should be implemented.Some specific recommendations on the water quality indexes for the re?use of reclained water to circulating system are put forward according to the analysis of the implementation status of the standards and the experience of the reclaimed water users.

reclaimed water;circulating water system;standard

路萍

2016-01-12

郭景玉（1970-），女，高級(jí)工程師，從事水處理技術(shù)研究、水質(zhì)監(jiān)測(cè)及水處理劑產(chǎn)品檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的研究、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的腐蝕防護(hù)研究等工作。