一种中水回用于循环冷却水系统的方法
【专利摘要】本发明公开了一种中水回用于循环冷却水系统的方法，该方法包括以下步骤：（1）向中水中加入锌盐缓蚀剂和第一缓蚀剂，其中，第一缓蚀剂含有羟基羧酸盐和/或过渡金属酸盐缓蚀剂，且锌盐缓蚀剂与第一缓蚀剂不同；（2）将步骤（1）中加入锌盐缓蚀剂和第一缓蚀剂后的中水作为循环冷却水的补水加入到循环冷却水系统中的循环冷却水中；（3）向步骤（2）中加入中水后的循环冷却水中加入无磷阻垢剂和共聚物阻垢分散剂。本发明的方法能有效抑制对中水输送管道和循环冷却水系统的腐蚀。在中水回用于循环冷却水时，无需在循环冷却水中添加磷缓蚀剂。
【专利说明】—种中水回用于循环冷却水系统的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种中水回用于循环冷却水系统的方法。
【背景技术】
[0002]当今水资源日益短缺，为了实现水资源的可持续利用，中水作为一种可靠的、可以重复利用的第二水源越来越受到关注。中水主要是指城市污水或生活污水经过处理后达到一定水质标准，在一定范围内可重复使用的非饮用水，其水质指标低于饮用水标准，高于污水允许排入地面水体的排放标准。中水回用在国外已实施很久，回用规模很大，显示了明显的经济效益。
[0003]我国工业用水量巨大，其中以循环冷却水用量所占比例最大，且循环冷却水系统对其补充水的水质要求较其他生产过程略低。若能将中水回用于工业循环冷却水，不仅可以节约大量的新鲜水，而且可以有效缓解城市用水的供需矛盾。但是，中水回用于循环冷却水在其输送过程和后续的循环冷却水运行过程中还存在一些问题:
[0004]首先，中水与新鲜水在水质上有一定差距，在输送过程中，中水对管道腐蚀要比新鲜水严重。管道腐蚀不仅会引起管壁变薄及穿孔漏水，缩短管道使用寿命，降低管道输水能力和增加输水能耗等，而且会导致中水水质变差，增加其进入循环冷却水后的使用难度。目前，国内对中水输送过程尚未采取有效的防护措施。
[0005]其次，循环冷却水系统的运行需要选择适宜的防腐措施，来抑制系统中换热设备的腐蚀。目前，在国内应用最广的循环冷却水系统缓蚀方法是向循环冷却水系统中投加含磷缓蚀剂。众所周知，磷酸盐是导致水体富营养化的重要原因，因此含磷缓蚀剂在循环冷却水处理中的应用已受到较大限制。中水本身含有一定量的磷酸盐，若能对其中的磷酸盐的缓蚀作用加以有效地利用，就有可能降低甚至免除含磷缓蚀剂在循环冷却水的投加，取得利用便宜的中水作为循 环冷却水以节约成本和在循环冷却水系统中不加或少加含磷缓蚀剂的双赢效果。
[0006]CN101412565A公开了一种碳钢系统高效阻垢缓蚀剂，由以下重量百分比的成分组成:有机膦酸盐类物质5%-15% ;聚羧酸类物质30%-40% ;丙烯酸共聚物类物质15%-40% ;多羟基羧酸或其钠盐6%-12% ;硼砂1%-4% ;锌盐2%-8% ;水余量。该发明和本发明使用的阻垢缓蚀剂不同。
[0007]CN101438185A公开了一种绿色阻垢缓蚀剂，该阻垢缓蚀剂主要包括聚环氧琥珀酸、钨酸钠、苯甲酸钠、苯并三氮唑，该发明和本发明使用的阻垢缓蚀剂不同，且该阻垢缓蚀剂也不是应用于中水中。
[0008]CN101565241A公开了一种无磷阻垢缓蚀剂，该阻垢缓蚀剂主要包括聚环氧琥珀酸、钨酸钠、苯甲酸钠、甲基苯并三唑、葡萄糖酸钠等组分，该发明和本发明使用的阻垢缓蚀剂不同。
[0009]尽管目前国内外研究者曾对磷酸盐、羟基羧酸盐、过渡金属酸盐及锌盐的缓蚀作用进行过研究，也有部分文献和专利将磷酸盐、羟基羧酸盐、过渡金属酸盐、锌盐与其他药剂一起组成循环冷却水系统的缓蚀剂配方。但目前的文献中报道的含磷酸盐、羟基羧酸盐、过渡金属酸盐及锌盐的缓蚀剂配方与本发明采用的缓蚀剂的配方均存在不同。此外，目前的技术均未将磷酸盐、羟基羧酸盐、过渡金属酸盐及锌盐的缓蚀作用应用于缓解中水输送过程中管道的腐蚀问题，更没有技术将采用羟基羧酸盐及锌盐处理后的中水引入循环冷却水系统中，利用羟基羧酸盐、过渡金属酸盐及锌盐与中水本身存在的一定量的磷酸盐的协同作用，减少或者免除含磷缓蚀剂在中水作为循环冷却水补水的循环冷却水系统中的应用。
【发明内容】
[0010]针对目前中水回用于循环冷却水系统中时，存在中水在输送过程中对管道的腐蚀问题及大量使用含磷药剂引起的水体富营养化问题，本发明的目的是提供一种能有效抑制对中水输送管道和循环冷却水系统的腐蚀并不添加含磷缓蚀剂的中水回用于循环冷却水的方法。
[0011]本发明提供一种中水回用于循环冷却水系统的方法，该方法包括以下步骤:
[0012](I)向中水中加入锌盐缓蚀剂和第一缓蚀剂，其中，第一缓蚀剂含有羟基羧酸盐和/或过渡金属酸盐缓蚀剂，且锌盐缓蚀剂与第一缓蚀剂不同；
[0013](2)将步骤(1)中加入锌盐缓蚀剂和第一缓蚀剂后的中水作为循环冷却水的补水加入到循环冷却水系统中的循环冷却水中；
[0014](3)向步骤(2)中加入中水后的循环冷却水中加入无磷阻垢剂和共聚物阻垢分散剂。
[0015]采用本发明提供的中水回用于循环冷却水的方法，一方面可以利用中水中本身含有的磷酸盐与锌盐缓蚀剂与第一缓蚀剂(第一缓蚀剂为羟基羧酸盐和/或过渡金属酸盐)的协同缓蚀作用来抑制中水输送管道的腐蚀，保障中水输送的安全；另一方面，在整个中水回用过程中不需引入含磷药剂，显著降低了循环冷却水系统排污造成水体环境富营养化的风险。并且进一步通过在循环冷却水系统中加入无磷阻垢剂和共聚物阻垢分散剂来实现中水在循环冷却水系统中的良好应用。
【具体实施方式】
[0016]根据本发明中水回用于循环冷却水系统的方法，该方法包括以下步骤:
[0017](I)向中水中加入锌盐缓蚀剂和第一缓蚀剂，其中，第一缓蚀剂含有羟基羧酸盐和/或过渡金属酸盐缓蚀剂，且锌盐缓蚀剂与第一缓蚀剂不同；
[0018](2)将步骤(1)中加入锌盐缓蚀剂和第一缓蚀剂后的中水作为循环冷却水的补水加入到循环冷却水系统中的循环冷却水中；
[0019](3)向步骤(2)中加入中水后的循环冷却水中加入无磷阻垢剂和共聚物阻垢分散剂。
[0020]按照本发明，“中水”指将排放的生活污水、工业废水回收，经过处理后可以再利用的水，也称再生水。城市污水经处理设施深度净化处理后的水(包括污水处理厂经二级处理再进行深化处理后的水和大型建筑物、生活社区的洗浴水、洗菜水等集中经处理后的水)统称“中水”。其水质介于自来水(上水)与排入管道内污水(下水)之间，亦故名为“中水”。其主要是指城市污水或生活污水经处理后达到一定的水质标准，可在一定范围内重复使用的非饮用水。所述中水的COD值一般在100mg/L以下，通常为15-100mg/L。按照再生水回用于工业循环冷却用水标准，本发明的中水COD应≤60mg/L。
[0021]本发明中所述“极限粘数”又称为特性粘数，是指单位质量的高分子在溶液中所占体积的大小。
[0022]根据本发明所述的方法，步骤(1)，本发明对向中水中加入锌盐缓蚀剂、和第一缓蚀剂的位置没有特殊要求，优选情况下，将所述锌盐缓蚀剂和第一缓蚀剂投加到中水生产装置的出口处。
[0023]根据本发明所述的方法，本发明对所述锌盐缓蚀剂的种类和用量没有特殊的限制，所述锌盐缓蚀剂可以是各种能溶于水的锌盐，优选地，所述锌盐缓蚀剂选自硫酸锌和/或氯化锌的无水物和/或水合物，进一步优选为硫酸锌的水合物，更进一步优选为硫酸锌七水合物；步骤(1)中，优选地，以每升所述中水为基准，以锌离子计，锌盐缓蚀剂的加入量为 0.1-1.5mg，优选为 0.2-1.0mg0
[0024]根据本发明所述的方法，本发明对所述羟基羧酸盐缓蚀剂的种类和用量没有特殊的限制，优选地，所述羟基羧酸盐缓蚀剂为羟基羧酸的碱金属盐，进一步优选所述羟基羧酸为葡萄糖酸、酒石酸、柠檬酸、乳酸和苹果酸中一种或多种，所述碱金属为钠和/或钾；更进一步优选所述羟基羧酸为葡萄糖酸和/或酒石酸；优选地，步骤(1)中，以每升所述中水为基准，所述羟基羧酸盐的加入量2-25mg，优选为5-20mg。
[0025]根据本发明所述的方法，本发明对所述过渡金属酸盐缓蚀剂的种类和用量没有特殊的限制，优选地，所述过渡金属酸盐缓蚀剂为过渡金属酸的碱金属盐的无水物和/或水合物，所述过渡金属为元素周期表中VB族、VIB族和VIIB族中的金属；进一步优选所述过渡金属酸为钥酸、钨酸、偏钒酸和钒酸中一种或多种，所述碱金属为钠和/或钾；更进一步优选所述过渡金属酸盐为钥酸钠和/或钥酸钾的无水物和/或水合物；优选地，步骤(1)中，以每升所述中水为基准，所述过渡金属酸盐的加入量为4-25mg，优选为5-20mg。
[0026]根据本发明所述的方法，本发明对所述锌盐缓蚀剂和第一缓蚀剂的重量比没有特殊的限制，优选地，所述锌盐缓蚀剂与第一缓蚀剂的重量比为1:2.5-55，优选为1:5.5-50。采用前述重量比的锌盐缓蚀剂和第一缓蚀剂，可以进一步抑制对中水输送管道和循环冷却水系统的腐蚀。
[0027]根据本发明所述的方法，本发明对所述无磷阻垢剂的种类和用量没有特殊的限制，优选地，所述无磷阻垢剂选自聚环氧琥珀酸和/或聚天冬氨酸；步骤(3)中，以每升所述循环冷却水为基准，所述无磷阻垢剂的加入量为l_12mg，优选为2-10mg。本发明对于所述聚天冬氨酸和聚环氧琥珀酸的分子量没有特别的限制，可以是本领域常用的分子量，优选情况下，30°C时所述聚天冬氨酸的极限粘数为0.055-0.090dl/g，30°C时所述聚环氧琥珀酸的极限粘数为0.030-0.060dl/g。
[0028]根据本发明所述的方法，本发明对所述共聚物阻垢分散剂的种类和用量没有特殊的限制，优选地，其中，所述共聚物阻垢分散剂选自丙烯酸-丙烯酸酯共聚物、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(丙烯酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的共聚物)、丙烯酸-丙烯酸酯-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(丙烯酸、丙烯酸酯和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的共聚物产物)、丙烯酸-烯丙基磺酸钠共聚物和马来酸-苯乙烯磺酸共聚物中的一种或多种；其中，所述丙烯酸酯为碳原子数为4-11的丙烯酸酯，优选为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸羟丙酯中的一种或多种。本发明对于所述共聚物阻垢分散剂的分子量没有特别的限制，可以是本领域常用的分子量，优选，30°C时所述共聚物阻垢分散剂的极限粘数为0.065-0.095dl/g。优选地，步骤(3)中，以每升所述循环冷却水为基准，所述共聚物阻垢分散剂的加入量为3-25mg，优选为5-20mg。
[0029]根据本发明所述的方法，本发明对所述无磷阻垢剂与所述共聚物阻垢分散剂的重量比没有特殊的限制，优选地，所述无磷阻垢剂与所述共聚物阻垢分散剂的重量比可以为1:0.5-6，优选为1:0.8-5。采用前述重量比的所述无磷阻垢剂与所述共聚物阻垢分散剂，可以进一步抑制循环冷却水系统的结垢。
[0030]根据本发明所述的方法，该方法还包括在步骤(3)中，向步骤(2)加入中水后的循环冷却水中加入唑类缓蚀剂。本发明对所述唑类缓蚀剂的种类和用量没有特殊的限制，优选地，其中，所述唑类缓蚀剂选自苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑和巯基苯并噻唑中的一种或多种；以每升所述循环冷却水为基准，所述唑类缓蚀剂的加入量为0.25-4.5mg，优选为0.5-4mg。加入唑类缓蚀剂，可以更有效地抑制对铜的腐蚀。
[0031]下面将通过具体实施例对本发明进行进一步的详细描述。
[0032]本发明采用GB/T22593-2008 |水处理剂极限粘数测定方法测定无磷阻垢剂和聚合物阻垢分散剂的极限粘数。
[0033]本发明参照中华人民共和国国家标准GB/T18175-2000 “水处理剂缓蚀性能的测定一旋转挂片法”对以下的实施例和对比例进行缓蚀效果评价试验。
[0034]在对中水管道输送缓蚀效果评价试验中:试验温度为30±1°C ;试片转速为120rpm ;试验时间为72h ;试片材质为20#碳钢。
[0035]在对循环冷却水系统缓蚀效果评价试验中:将20#碳钢试片或H62黄铜固定在挂
片仪上，放入实施例或对比例的试验用水，恒定温度45±1°C，保持转速75rpm旋转72h，记
录试验前后试片的重量，计算平均腐蚀速度。
[0036]平均腐蚀速度计算公式为
【权利要求】
1.一种中水回用于循环冷却水系统的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: (1)向中水中加入锌盐缓蚀剂和第一缓蚀剂，其中，第一缓蚀剂含有羟基羧酸盐和/或过渡金属酸盐缓蚀剂，且锌盐缓蚀剂与第一缓蚀剂不同； (2)将步骤(1)中加入锌盐缓蚀剂和第一缓蚀剂后的中水作为循环冷却水的补水加入到循环冷却水系统中的循环冷却水中； (3)向步骤(2)中加入中水后的循环冷却水中加入无磷阻垢剂和共聚物阻垢分散剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述锌盐缓蚀剂选自硫酸锌和/或氯化锌；步骤(I)中，以每升所述中水为基准，以锌离子计，锌盐缓蚀剂的加入量为0.1-1.5mg，优选为0.2-1.0mg0
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述羟基羧酸盐缓蚀剂为羟基羧酸的碱金属盐，优选所述羟基羧酸为葡萄糖酸、酒石酸、柠檬酸、乳酸和苹果酸中一种或多种，所述碱金属为钠和/或钾；进一步优选所述羟基羧酸为葡萄糖酸和/或酒石酸；步骤(1)中，以每升所述中水为基准，所述羟基羧酸盐缓蚀剂的加入量为2-25mg，优选为5-20mg。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述过渡金属酸盐缓蚀剂为过渡金属酸的碱金属盐，所述过渡金属为元素周期表中VB族、VIB族和VIIB族中的金属；优选所述过渡金属酸为钥酸、钨酸、偏钒酸和钒酸中一种或多种，所述碱金属为钠或钾；进一步优选所述过渡金属酸盐为钥酸钠和/或钥酸钾；步骤(1)中，以每升所述中水为基准，所述过渡金属酸盐缓蚀剂的加入量为4-25mg，优选为5-20mg。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述无磷阻垢剂选自聚环氧琥珀酸和/或聚天冬氨酸；步骤(3)中，以每升所述循环冷却水为基准，所述无磷阻垢剂的加入量为l_12mg,优选为 2-10mg。·
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述聚天冬氨酸30°C时的极限粘数为0.055-0.090dl/g，所述聚环氧琥珀酸30°C时的极限粘数为0.030-0.060dl/g。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述共聚物阻垢分散剂选自丙烯酸-丙烯酸酯共聚物、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、丙烯酸-丙烯酸酯-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、丙烯酸-烯丙基磺酸钠共聚物和马来酸-苯乙烯磺酸共聚物中的一种或多种；步骤(3)中，以每升所述循环冷却水为基准，所述共聚物阻垢分散剂的加入量为3-25mg，优选为5-20mg。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述丙烯酸酯为碳原子数为4-11的丙烯酸酯，优选为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸羟丙酯中的一种或多种，所述共聚物阻垢分散剂30°C时的极限粘数为0.060-0.095dl/g。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其中，该方法还包括在步骤(3)中，向步骤(2)加A中水后的循环冷却水中加入唑类缓蚀剂。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述唑类缓蚀剂选自苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑和巯基苯并噻唑中的一种或多种；在步骤(3)中，以每升所述循环冷却水为基准，所述唑类缓蚀剂的加入量为0.25-4.5mg，优选为0.5_4mg。
【文档编号】C02F9/04GK103570153SQ201210258569
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年7月24日 优先权日:2012年7月24日
【发明者】王岽, 吴颖, 郦和生, 魏新, 陈超, 王洪英 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司北京化工研究院