制药厂循环水处理的探析
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摘要：循环水处理的目的是节约用水，主要是用在冷却水的系统中。本文对循环水的处理机理进行了分析，并以某制药厂的循环水处理为例详细阐述了循环水处理方案及工艺特点，目的是为同行提供参考。
关键词：循环水处理；缓蚀剂；杀菌剂
Abstract: Circulating water treatment is to save water, is mainly used in cooling water system. The processing mechanism of circulating water are analyzed, and the treatment of circulating water in a pharmaceutical factory as an example of circulating water treatment project and process characteristics are introduced in detail, the purpose is to provide reference for counterparts.
Key words: circulating water treatment; corrosion inhibitor; bactericide
中图分类号：TQ46 文献标识码：文章编号
0前言
工业用水中循环冷却水的用水量占了相当大的比重，而我国冶金、发电、石油、化工、制药等行业占到了工业用水的50%-80%。应用循环冷却水系统，提高工业用的循环利用效率和冷却水系统运行浓缩倍数是节水的重要途径之一，也是解决我国工业用水紧缺、减少水污染物排放的关键环节。循环冷却水的处理主要是指选择合适的缓蚀剂、阻垢剂以及处理剂来对循环水进行基础的和正常运行的处理。
1、循环水处理的机理
1．1 阻垢
水垢是水循环中危害最为严重的结垢，阻垢剂是控制水垢的技术之一，循环冷却水在添加阻垢剂之后可以保持较高的至垢离子浓度，抑制水垢的产生，提高浓缩的倍数，进而降低排污量和补水量。结晶、聚合和沉积是水垢常规的形成过程，因而阻垢剂的阻垢机理也比较复杂。
1．2 缓蚀
缓蚀机理是利用缓蚀剂保证金属的缓蚀作用。缓蚀剂有铬酸缓蚀剂、铝酸盐、锌盐、磷酸盐、聚磷酸盐以及有机多元磷酸等，它们都能在铁的表面形成一种保护膜。其中钼酸盐和美池药剂共同使用可以很好的抑制点蚀，对铜、铝、钢都有较好的缓蚀作用，但该药剂的用量大成本高。锌盐的成本较低但有较强的毒性，工业部门对其的使用都进行了严格的规定。磷酸盐和聚磷酸盐虽然会促进藻类的生长，但价格较低、没有毒性而获得到了广泛利用。
2、循环水处理的化学方法
工业循环水处理的化学方法就是利用缓蚀剂、阻垢剂、杀生剂以及复合水处理剂来对工业水进行冷却处理的方法，化学处理办法能够明显提高冷却水的重复利用率，有效的抑制结垢腐蚀，节约能源并延长设备的使用寿命。在对阻垢剂和缓蚀剂进行上述了解的前提下，此处重点对杀生剂以及符合处理技术进行了解。
2．1 杀生剂
杀生剂是对工业循环水中的微生物进行处理的方法，它通常可以分为氧化杀生剂和非氧化杀生剂。氧化性杀生剂有氯、臭氧、溴、次氯酸盐等。其中氯是最常见的杀菌消毒剂，具有价格低、使用方便和杀菌力强的优点，而二氧化氯是新型的杀生剂，具有无毒副作用和杀菌力强的优点。臭氧作为一种氧化杀生剂具有不污染环境的优点，溴还具有较高的杀生速度。其次为非氧化性的杀生剂。此种氧化剂具有使用PH范围较宽、使用浓度低和生物降解性能较好的优点。工业循环水处理经常是对氧化性和非氧化性杀生剂进行联合使用，能取得良好的使用效果。
2．2 复合水处理剂
缓蚀剂与缓蚀剂、阻垢剂与缓蚀剂的复合使用往往能够增加处理效果，对多种材质的金属进行同时的控制，典型的复合处理剂包括了铬系处理药剂配方、有机磷系和钼系水处理药剂配方。铬系配方能够明显提高工业循环水中锌的稳定性，减少微生物造成的粘泥和腐蚀，是目前我国使用技术最成熟、药源最丰富的配方。而有机磷系也具有药源丰富、稳定性好、抗氧化性好和使用方便的优点。
3、工程实例
3．1 制药厂概况
河北省某制药厂循环水系统换热设备较多，换热介质温度差别较大，且换热设备分布在药厂的不同车间，自备热电厂离循环水系统很近，空气中含尘量很高，循环水在冷却塔进行热交换时，空气中80%的灰尘进入到循环水系统中，使循环水的浊度升高，系统含泥量增加。循环水系统采用地下水作为补充水，水的硬度和碱度均较大，离子含量高。
3．2 补充水质
PH值为8.03mg/l,总硬度484mg/l，总碱度383 mg/l，总溶固715mg/l，Ca2+342 mg/l，Cl- 123mg/l，SO42-40mg/l，F-0.2mg/l，Cu2+〈0.01mg/l，Fe3+〈0.05mg/l，Zn2+〈0.05mg/l。
3．3 循环水处理方案的确定
补水的高硬度、高碱度的特点决定了循环水的结垢特性，加上循环水在运行过程中不断地蒸发浓缩，温度和浓缩倍数不断增大，其对换热设备的结垢趋势也随之增大。另外，由于水中各种腐蚀性离子的浓度随着浓缩倍数的增大而增大，而且水中的溶解氧不断被饱和，所以循环水的腐蚀性也不能忽视。因此，水处理方案的制定必须兼顾阻垢、缓蚀和菌藻控制三个方面，同时还从节水、节药等方面加以综合考虑。
1）根据补水碱度较高的特点，通过自动加酸装置向系统中投加浓硫酸，中和循环水系统过高的碱度和PH值，通过PH值在线监测装置有效控制加酸泵的运行，使碱度从原来的12-16mmol/l降至6-8mmol/l，PH 值由8.9-9.0降至8.0左右，这样组成垢的阴离子浓度降低了，只要保持阳离子浓度在适当范围内，就可以避免结垢的发生。
2）为了解决循环水系统加酸后的腐蚀问题，对水处理药剂进行改进，使用一种由膦羧酸及高效阻垢分散剂复合而成的全有机药剂，对碳酸钙、硫酸钙及磷酸钙等常见垢具有良好的抑制作用，同时还对碳钢、不锈钢和铜起到良好的缓蚀作用。
3）系统实行自动加药控制，根据循环水系统的补水量和设定的投加浓度，自动投加缓蚀阻垢药剂，使药剂均匀、计量加入，既克服了人工加药滞后的缺点，又节约了部分药剂。
4）菌藻控制采用综合方法，在循环水系统上安装二氧化氯发生器，在定期投加非氧化性杀菌剂的同时，现场产生活性氯杀灭菌藻，保持系统余氯0.5-1.0mg/l范围内。非氧化性杀菌剂分季节投加，季节不同投加周期不同，夏天每周投加一次，春秋季每十天投加一次，冬季每两周投加一次。另外，对循环水系统定期进行剥离处理。
5）为了解决循环水系统的浊度控制问题，在系统安装无阀滤池旁滤系统，浊度较大的循环水经过旁滤器的吸附过滤后，系统浊度大大降低回到循环水系统中重复使用，防止杀菌剥离后的粘泥黏附于系统内壁。
3．4 循环水处理工艺流程
循环水从水池经水泵抽出供应用户，经过热交换后，用户得到冷却，循环水带走用户的热量，通过冷却塔进行降温后，回到循环水池，再由水泵供出，如此反复，保证设备的正常运行。
1）循环水经过反复使用，其中的各种离子被浓缩，易引起腐蚀和结垢，利用自动加药装置投加缓蚀阻垢剂来控制。
2）循环水经过反复使用，系统PH 值和碱度大大升高，这样带来的危害：一是降低缓蚀阻垢剂的效果，二是换热设备结垢加剧。利用自动加酸装置来控制PH 值和碱度的上升。
3）循环水经过反复使用，吸收了空气中大量的悬浮物，系统浊度升高，利用无阀过滤器来控制系统浊度。
4）循环水温度高，阳光充足，有利于菌藻的滋生，利用二氧化氯发生器现场产生活性氯并配合使用其他杀菌剂来控制菌藻。
3．5 工艺控制点
水质PH=7.9~8.4，电导=2500~5000us/cm，浊度≤10mg/l，碱度=6~8mmol/l，Ca2+≤450mg/l，总铁≤0.5 mg/l，浓缩倍数=2.5~4.0。年均腐蚀率碳纲<0.125mm/y，铜及不锈钢<0.005mm/y
3．6 现场的应用效果
1）从腐蚀率看
把28cm2的标准挂片挂入循环水系统中，经过现场一段时间的运行，测定各种金属材料的挂片的腐蚀率，数据表明循环水系统腐蚀控制较好，腐蚀率达到了
设计规范的要求。
2）从换热设备情况看
每年对循环水系统中的主要换热器（如空压机空气冷却器、溴化锂制冷机冷却器等）检修检查，换热管表面光滑，没有结垢现象，说明循环水系统阻垢效果良好。
3）从菌藻控制看冷却塔布水均匀，无明显的绿藻现象，换热器表面无明显的菌藻粘泥及菌藻腐蚀，说明菌藻控制效果良好。
参考资料：
[1]王蓉．工业循环水的化学处理[J]贵州化工，2011，(05)
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