工業水處理劑標準、水質控制標準

  我國的水資源相當緊缺，現代建設的飛速發展，對水資源的需求又是與日俱增。水,已經成為我國經濟和社會發展的寶貴資源。節約用水已成為黨和國家的重要政策。
    冶金、電力、化工企業是用水大戶。節約用水成為企業和水處理工作者的不懈追求。然而不少的企業由于對水處理劑標準、水質控制標準，傳統水處理方法缺乏全面地認識，致使節水工作成效不大，甚至認為潛力已經控盡，再無別的良方。
    為此，我想就這三個問題談談粗淺的認識和體會。
    一、關于復合阻垢緩蝕劑的標準、
關于復合阻垢緩蝕劑(ATMP  HEDP)，全國就沒有一個統一的標準，也不可能有一個統一的標準。已知的電力系統標準和石化系統標準就存在著較大差異。比如：
固體含量：電力標準≥32%；石化標準是低膦無磷≥25%、含膦≥28%。固含量的高低，僅能說明藥劑中的固體含量大小，說明不了藥劑的性能優劣。我曾遇到過一家化工廠的阻垢緩蝕劑，固含量為60?？墒墙浤M阻垢實驗后發現阻垢率相當低。經化學分析后得知，其主要成份是三聚磷酸鈉。如果有人把氯化鈉加入其中，那么固含量還會更高。所以說，固含量高低無法衡量藥劑的好與壞。
唑類含量：電力標準規定Ｂ類≥1.0%，C類≥3.0%，石化標準為0.8%。這兩個標準之間有差異，沒矛盾。但在實際工作中，由于唑類的檢測比較麻煩，又由于唑類原料價格昂貴和復合阻垢緩蝕劑價格持續走低，使得許多供應商以硫酸鋅代替唑類作緩蝕劑，甚至連硫酸鋅也不加，致使循環水系統腐蝕嚴重。當系統出現腐蝕時，很少有人懷疑是無唑類含量，用戶和供應商一起抱怨水質太差沒辦法。其實只要藥劑中唑類含量充足，銅、不銹鋼、碳鋼是不會出現腐蝕問題的。
    膦酸鹽含量：電力標準是≥6.0％,石化標準是≤4.0％,這兩者之間存著一個矛盾，前者是膦酸鹽多了為優，后者是膦酸鹽少了為好；傳統思想認為含膦多的為好，現代理念是低膦無膦為好。
    其它指標如PH值（1％水溶液）、密度（20℃）等，兩個標準都存在著差異。這些指標的高低，只能說明藥劑酸性的強弱，說明不了藥劑質量的優劣。我曾遇到一種藥劑，固含量、密度、磷酸鹽、PH值等都合格，就是循環水低倍率運行，高了就結垢，并且循環水系統腐蝕嚴重。水泥池表面鼓泡、脫皮、碎化；換熱器管板，管道腐蝕，產生銹瘤。更為嚴重的是菌藻及生物粘泥旺盛。經化學分析后，得知是無機磷酸鹽摻硫酸、兌水配制的，價格很低，就是效果很差。所以合乎標準的藥劑未必就是好藥。
那么，怎么樣判斷阻垢緩蝕劑的優劣呢？
我認為：阻垢緩蝕劑只要適合用戶的水質，做到長期不結垢、不腐蝕、不結泥．而且是高倍率，這就是好藥。那么，是不是好藥？何以證明和檢驗呢？實踐是最好的證明。實踐之前．有一種室內模擬試驗方法．可以判斷阻垢緩蝕劑的優劣。早在2003年于大連召開的全國工業水處理技術交流會上，南京理工大學工業化學研究所發表了《硬垢法》，可以對阻垢緩蝕劑的阻垢性能作出全面地正確的評價?！队补阜ā返闹饕龇ㄊ牵红o態模擬實驗結束時，將杯中水和杯底活動水渣全部倒出，而后用5%分析純鹽酸和去離子水浸泡洗滌，潔凈后，倒入有一定刻度的容量瓶中，加去離子水稀釋至刻度，計算硬垢總量，求出阻垢率。這樣計算出的阻垢率包含了藥劑的螯合性能，分散性能和改變晶格的性能，是對阻垢緩蝕劑的阻垢性能的一個全面合理的評價。
    二、關于循環水水質控制標準。
    關于循環水水質控制標準，各行業、各企業都有所不同。也有的企業是藥劑供應商根據補充水水質和藥劑性能給用戶設定的循環水水質控制指標。這些指標的設定，對指導生產有積極的作用，但片面理解后就會產生消極作用。這是因為：
    其一，循環水水質控制標準，是根據制定時期的水處理劑性能和循環水水質控制經驗確定的。隨著科技的發展和經驗的不斷豐富，這樣的標準就有了滯后性，如果把它僵化，那么這些標準就制約了優良藥劑性能的發揮。制約了水處理工作者的智慧和潛力，制約了節能減排任務的落實。比如：HG/T20690－2000《化工企業循環冷卻水處理設計技術規范》，即化工行業標準，是根據2000年時的藥劑配方及性能所不能達到的目標而制定的。其中規定了循環水水質控制指標。如：濁度≤10～20mg/L、PH值6.5～9.5、Ca2＋＋堿度<1100mg/L、總鐵<0.5mg/L、AI3 <0.5mg/L、CU２＋<0.1mg/L、CI－<700mg/L、(SO４２－＋CI－)<1500mg/L、Mg×Sio２≤1500mg/L．余氯為0.5-1.0mg/L,石油類<0.5-1.0mg/L。這些指標的確定，是在告誡人們：當時水處理藥劑性能只能達到這個水平。如果循環水水質超過了這個指標．就有發生結垢或腐蝕的危險。從這個意義上講，這個水質標準起到了指導生產的作用。但是，我們有為數不少的水處理工作者片面地理解這一標準，卻產生了消極的后果。
    這些指標中，除了PH值和余氯兩項指標外，其余9項指標都是小于號。用什么辦法做到循環水的水質指標小于這些指標呢？很多人都把希望寄托在投加優質阻垢緩蝕劑方面，認為這樣做，水質的各項指標就會下降。其實，這是個錯覺。因為阻垢緩蝕劑不是軟水劑，也不是硬度和其它金屬離子的中和劑。正好相反，優質的阻垢緩蝕劑能夠擴大各種危害性離子在水中的溶解度．即使各項水質指標都超過了標準，但是由于藥劑的螯合、分散、改變晶格、緩蝕預膜功效作用的發揮，才使得循環水系統不出現結垢或腐蝕問題。如果一味地控制循環水系統水質指標不得超過標準，那只有兩種方法；一是多補水多排污，降低循環水濃縮倍率，二是加劣質藥或干脆不加藥，導致系統結垢后，水中各項危害性離子自然會降低。這種水質指標合格而系統出現結垢的現象并不少見。所以片面地，機械地理解和控制循環水水質指標，不是有利于安全生產，而是有害于安全生產。
    其二．許多企業補水質量差，如果按循環水水質控制標準去衡量，就不具備投產條件。近年來，隨著循環經濟政策的實施和節能減排任務的強制執行，許多企業采取了廢水回收，中水利用，高濃縮倍率等措施。就邯鄲地區的用水企業而言，用地表水作循環水的只占20%，有10％的循環水補充水是礦井采出水，有10%的循環水補充水是中水回用，有60％的循環水補充水雖然采用井下水，但大多是高堿、高硬度水，補充水中的氯化物．碳酸鹽接近循環水水質控制指標。在焦化企業，環保工作者日夜監視企業零排放，有一家焦化廠的循環水濃縮倍率達到了12倍。另有一家焦化廠，補水堿度8.2mmol/L、硬度12mmol/L、Ca2＋150mg/L,循環水濃縮倍率長期在３－４倍運行。如果按照循環水水質標準進行控制，那么這些企業都該停產。可恰恰是在這種環境下鍛煉成長的水處理工作者，精心研究的水處理藥劑和水處理方法滿足了生產的需要，使廢水利用，中水回用，高濃縮倍率，個別企業的零排污成為了現實，使節約用水落到實處，并保障了企業生產的安全，可循環水水質控制標準都突破了規定要求。
   既然循環水水質控制標準不能解決和掌握循環水系統結垢不結垢的問題，那該采用什么監督方法，使循環水系統運行安全呢？方法是有的。通過十多年的摸索和實踐，我們找到了一種比較簡便、實用，而且非常準確的循環水水質監督和控制方法。這就是：檢測補水和循環水的CI－、Ca2＋、堿度、硬度、PH值就足夠了。通過檢測，得出循環水的CI－倍率、堿度倍率、硬度倍率、Ca2＋倍率。在此基礎上，計算出ΔA值＝CI－倍率-堿度倍率、ΔB值＝CI－倍率－硬度倍率．ΔC值＝CI－倍率－Ca2＋倍率。如果ΔA值≤0.2，ΔB值或ΔC值≤0.5。就可作出確切的判斷，系統運行正常，無結垢跡象。當ΔＡ、ΔB、ΔＣ三項值中，其中有一項合格，可以判斷為系統沒有結垢，但是有了危險趨向，應該提高警惕，作出藥量或倍率的調整。在正常倍率情況下，如果出現了ΔA、ΔB、ΔC值都不合格，則可判斷為已結垢，應當及時采取措施。還有另外一種特別情況，就是濃縮倍率相當高時，或者短時間零排污的狀態下，如果藥量相應的增加些，超飽和的碳酸鈣在藥劑改變晶格的作用下，會形成多面體的水渣，而不是六面體的方解石。碳酸鈣水渣沒有附著能力，在水流的沖擊下，會沉積在冷水池底部。當這種狀況出現時，檢測循環水的ΔA、ΔB、ΔC值沒有意義。只要根據CI－倍率的高低調整藥量，就可萬無一失。根據CI－倍率調整藥量的多少，是根據室內模擬實驗的結果作出的，一般情況下是不會出事的，是安全的。在這個時候，就無法用循環水水質控制指標指導生產。
   三、關于傳統的水處理方法
    傳統的水處理方法在過去的多少年里，發揮了積極的作用。時至今日，隨著科學技術的發展和實踐經驗的不斷豐富，人們發現它仍需要進一步完善。理由如下：
    其一，抑制循環水堿度和PH值升高的方法，就是加酸，這種方法利少弊多。誠然，循環水加硫酸可以延緩結垢的速度和頻率。但是，凡循環水加酸的系統，照樣出現結垢問題，而且腐蝕傾向大于結垢傾向，同樣給企業帶來不安全隱患。這些隱患表現在：SO42-在取代HCO3-、CO32-的同時，也與碳鋼、銅、不銹鋼、水泥等發生化學反應，形成的腐蝕產物對循環水系統的影響是非常嚴重的。比如：硫酸銅極易沉積在循環泵的葉輪上，發生鍍銅現象，鍍銅現象引起的電位差，造成電偶腐蝕，循環泵葉輪就會出現穿孔現象，導致循環泵出力下降，水溫偏高，為系統結垢創造了條件。硫酸與水泥結合后，生成水合硫酸鈣，水合硫酸鈣體積大，于是冷卻水池、立柱、橫梁等表面就會出現鼓泡、脫皮、砂化。砂化后的顆粒吸入循環水泵后，在流速比較緩慢的部位（如：換熱器、冷卻塔填料）沉淀和阻塞，造成換熱效果下降。硫酸與碳鋼結合形成的硫酸鐵、硫酸亞鐵、氧化鐵，結成銹瘤沉積在系統的各個部位，沉積在碳鋼管道、管板上的銹瘤其底部又造成厭氧腐蝕，出現坑洞。所以說傳統的加酸方法不是一種好辦法。
    近年來，我公司發明了一種螯合分散能力，改變晶格能力，緩蝕預膜能力很強的阻垢緩蝕劑，在高堿度（8.2mmol/L)、高硬度(12.0mmol/L)水質作補充水時，無需加酸，也可達到3.5-4.0倍率，長期不結垢不腐蝕。它的作用機理是：藥劑螯合了Ca2 、Mg2 后，HCO3-、CO32-受熱后，可以變成CO2和水，使循環水的自然PH值略有升高。當CaCo3超過飽和狀態時，藥劑可以改變其晶格，使水垢變為水渣，水渣無附著能力，在水流的作用下，最后沉積于冷卻水池底部，待大修時清出。由于這一藥劑的特殊功能，可以使京娘湖水濃縮到12倍，不結垢。在邯鄲的一家鋼格板企業，補水是滏陽河水，基本做到了循環水零排污，只是在春節放假時，才進行排污和池底淤渣清理。還有一家余熱電廠，由于深井泵壞了，修復一月有余，循環水補水靠汽車拉水，一個多月沒有排污，機組照樣是滿負荷運行。還有一家鋼廠，濁環系統結垢21mm厚，通過投加該阻垢緩蝕劑三個月，將系統老垢徹底處理干凈，并且是零排污。還有一座高爐在實現循環水零排放后。系統結垢嚴重，改用我公司藥劑后，同樣是零排放，兩個月除掉了老垢，目前運行正常。
    其二，循環水檢測和控制總磷的辦法，并不科學。檢測循環水中總磷的高低，是為了了解循環水中有沒有藥和藥量大小，通過調整藥量，防止循環水系統結垢?？墒?，通過我多年的觀察，認為這種做法并不科學，照樣造成系統結垢。理由是：①有一家發電廠15WM機組和6WM機組都是獨立的循環水系統，而都是1500m3的容積，由于同樣控制總膦為5ppm，所以加藥量都是100公斤。由于忽視了換熱量大小，一個夏天下來，6WM機組沒結垢，15WM機組結垢3次。給用戶造成了百萬余元的經濟損失。②另有一家企業，循環水濃縮倍率不斷提高，而循環水中的總膦含量也在不斷升高，根據循環水總磷控制標準，認為總磷合格，于是由減少藥量到不加藥，最后導致系統結垢很嚴重。③在許多個循環水系統中，每天投加多少阻垢緩蝕劑，是有計量的。如果再進行總磷的測定，去了解水中藥量的大與小，就是多此一舉。④總磷的檢測結果誤差很大，因人、因時不同，結果也不同。所以按不同的總膦數據調整藥量，就會出現藥量的或多或少，造成藥量的不足或浪費。由于以上四種原因，所以我們經常發現的一種現象就是，系統結垢了，而循環水總磷的控制記錄都是合格的。我們不僅要問：合格了，為什么結垢？結垢了為什么說控制合格？問題就在于循環水中總磷的高低與結垢與否沒有直接聯系。所以控制總磷的辦法并不科學。
    其三、循環水系統檢測項目過多過繁，意義不大，在一些企業中，循環水的化學監督項目很多，除了檢測堿度、硬度、Ca2 、Mg2 、CI-、濁度、PH外，還有導電度、總磷、COD、BOD、懸浮物、污垢熱阻、Sio2、So42-、總溶固、細菌總數等。這么多的檢測項目中，有的是重復檢測，有的是無用檢測。比如循環水的CI-倍率，就可以代表導電度、總溶固、濁度、懸浮物、污垢熱阻等項目，倍率高了，這些數值同樣會跟著倍率增長。循環水檢測Si02是無用檢測，我們大家知道，Si02是代表硅酸鹽的，硅酸鹽垢的結晶PH值是2.9，而我們的循環水系統PH值都在7.5甚至8.0以上運行，根本就沒有硅酸鹽結垢的條件。再如BOD、COD是污水處理系統的主要指標，在循環水用中水做補充水時有指導意義，而在用深井水做補充水時，就沒有必要搞得那么復雜。
    還有一種情況，需引起特別的注意，有一家化工企業，循環水的濁度為2mg/L，按循環水控制標準是合格的?？墒菗Q熱器，濾網上的粘泥和藻類都是十分的旺盛，每天派兩人專職清洗濾網。換熱器堵塞后進行解列，采用人工清洗。這是為什么呢？經仔細分析后發現，是藥劑中磷含量過高，使循環水水質富營養化，藻類長勢很旺。附著在濾網上的藻類，在新陳代謝過程中產生的粘液吸附了水中的泥土及懸浮物，致使循環水濁度很低，而濾網、冷卻塔填料、換熱器卻經常被藻類和粘泥堵塞。所以，檢測循環水的濁度也存有誤區。倒是循環水的濁度值高了，正好說明它沒有附著在設備上。似這種情況，檢測濁度時要辯證分析，如能到現場看看藻類和粘泥在循環水冷卻塔上的附著情況，就能明了是不是該投殺菌滅藻粘泥剝離劑了。
    其四、氧化性和非氧性殺菌滅藻劑交替使用，是經典之作，不可否認。但多年來我們有一種復合性的殺菌滅藻粘泥剝離劑，屬非氧化性，非離子藥劑的合劑。在冷卻水系統未出現有機物泄漏的情況下，藥量適當，一次性投入，就可將菌藻大部分殺死，菌藻賴以生存的粘泥也能徹底剝離干凈。如此質量和效能的藥劑一年投加2-4次即可，完全達到安全生產對循環水水質的要求，根本用不著氧化性和非氧化性殺菌劑交替使用，而且更理想，更簡便。
    綜上所述，水處理劑標準、水質控制標準、傳統水處理方法在歷史的進程中，發生了積極的作用。但是到了今天，由于水源的緊缺，補充水和循環水水質的不斷惡化，給循環水處理工作帶來了前所未有的難度。特別是去年以來，環保工作力度加強，節能減排措施強制實施，又給循環水處理工作者提出了更嚴格的要求。在這種形勢下，用水企業和水處理工作者必須全面地、辯證地看待水處理劑標準和循環水水質控制標準，既要有選擇地繼承傳統水處理方法，更要大膽地創新，發明新的藥劑，創造新的方法，總結新的經驗，才能把現代工業循環冷卻水處理技術提高到一個新水平，把節約水資源落到實處，為人類的進步做出貢獻。www.esertemizlik.com