高压静电水处理器动态模拟试验报告

 （巴陵石化公司环保研究所）

 

  岳阳绿盾环保科技有限公司开发的高压静电水处理器，利用物理方法，通过高压静电场对水及水中的正、负离子进行极化作用，可以在高浓缩倍数甚至零排污条件下对循环水系统进行阻垢、除垢、缓蚀及杀菌处理。根据水务部领导的安排，按照公司循环水管理制度，环保研究所特对岳阳绿盾的高压静电水处理器进行动态模拟评价试验，同时采用高压静电&化学缓蚀联合技术进行对比。

 

1. 试验条件

 

动态模拟试验装置：QYDM，江苏省高邮市秦邮仪器化工有限公司

高压静电水处理器：岳阳绿盾定制

试管及试片材质：20#钢、304钢

运行时间：20天

 

2．工艺参数

 

系统水量         100  L

循环水流量       640  L/h

进口水温         ≤32℃

出口水温         ≤42℃

蒸汽温度        99.8±0.1℃

浓缩倍数        自然浓缩、零排污

试验用水        云溪工业水

技术方案

      1#系统：高压静电+缓蚀阻垢剂30mg/L

      2#系统：高压静电

 

3.分析监测项目

 

1次/2天：pH、电导率、浓缩倍数、钙离子、总碱度、氯离子、锌离子（1#系统）

1次/周：COD、铁离子、异养菌总数

试验结束时：COD、铁离子、浊度

 

4. 试验操作

 

4.1基础投加：

1#系统：采用基础投加，投加缓蚀分散剂60 mg/L，冷态运行12-24h后开始加热，转入正常运行。

2#系统：与1#系统一样，冷态运行12-24h后开始加热，转入正常运行。

4.2正常运行

1#系统：每天补加药剂0.3g。

 

5.分析与讨论

 

5.1 pH

循环水经浓缩后，1#系统的pH值基本维持在8.3-9.1之间，2#系统的pH值基本维持在8.4-8.8之间

图1   pH随时间变化趋势

5.2 电导率

由于没有排污，循环水经浓缩后，二个系统的电导率直线上升，最高分别为2650、2320μs/cm。

图2电导率随时间变化趋势

5.3浓缩倍数

由于没有排污，二个系统的浓缩倍数直线上升，最高分别为14.1、12.6。

 

图3浓缩倍数随时间变化趋势

5.4钙硬度+总碱度

在高压静电的作用下，循环水系统中的钙、镁离子较早地沉积，钙硬度+总碱度上升较慢试验，因投加了一定量的缓蚀分散剂，1#系统的钙硬度+总碱度相对较高，但基本维持在470 mg/L(以CaCO3计，下同)左右，虽然后期最高达605.91 mg/L，但系统出现了严重结垢；2#系统的钙硬度+总碱度相对较低，第6天时钙硬+总碱度为389.11 mg/L，虽然后期有所增加，但最高仅为402.50mg/L，系统出现严重结垢，说明在高压静电的作用下，低浓缩倍数时，循环水中的碳酸钙微晶因浓度较低可以分散在水中，但是随着浓缩倍数的不断出现升高，循环水中的碳酸钙微晶浓度的也不断增大，超出了高压静电作用的极限，碳酸钙晶体也就在试管中沉积下来。

图4钙硬+总碱度随时间变化趋势

 

5.5浊度

在没有排污的条件下，第15天抽检1#系统、2#系统循环水的浊度，分别为1.27、2.53NTU，循环水十分清澈。

5.6化学需氧量CODCr

第15天抽样检测1#系统、2#系统的CODCr值，分别为69.0、51.0mg/L。

5.7铁离子

第15天抽样检测1#系统、2#系统的总铁含量，分别为0.0049、0.119mg/L。

5.8锌离子

因1#系统药剂投加量较小，试验过程中锌离子一直未检出。

5.9氯离子

由于没有排污，循环水中氯离子浓度直线上升，到试验结束时达到最大值328.16mg/L。

图5氯离子变化趋势

5.10温差变化

1#系统、2#系统从第12天都开始出现下降趋势，此时二个系统的浓缩倍数分别为10.22、9.33，说明二个系统都出现了较为严重的结垢，随后温差继续下降。

图6试管进出口温差变化趋势

5.11异氧菌总数

从表1可以看出，试验第2天时二个系统的异养菌总数都超标，而到了第13天时均合格，说明高压静电对循环水有一定的杀菌作用。

 

表1 异养菌总数分析结果

抽样时间	异养菌总数标准	1#系统	2#系统
第2天	≤1.0×105个/ml	1.2×106	5.5×105
第13天	≤1.0×105个/ml	2.1×104	1.7×104

 

 

6. 试验结果

动模试验结果如表2：

 

表2动模试验结果

 

项目		中石化标准	1#系统	2#系统
碳钢试管   304试管	腐蚀速率mm/a	＜0.075	0.0522	0.1318
	粘附速率mcm	≤15.0	73.85	198.89
	腐蚀速率mm/a	≤0.005	0.0045	0.0023
	粘附速率mcm	≤15.0	95.98	176.08
碳钢试片腐蚀速率mm/a		＜0.075	0.2155（进水）0.2196（出水）	0.1686（进水） 0.3607（出水）
304试片  腐蚀速率mm/a		≤0.005	0.0018（进水）0.0016（出水）	0.0018（进水） 0.0015（出水）

 

7.结论及建议

  从动态模拟试验结果可以看出，2#系统采用的高压静电水处理技术对碳钢材质的缓蚀效果存在一定的问题，在零排污的情况下，系统结垢也较为严重；1#系统采用的高压静电&化学缓蚀联用技术对碳钢材质具有较好的缓蚀效果，但是在零排污的情况下，系统结垢现象仍较为严重。

7.1动态模拟试验结果表明，岳阳绿盾高压静电水处理器在对循环水具有较好的杀菌效果和一定的阻垢缓蚀效果，但在零排污的情况下，碳钢试管的腐蚀速率及粘附速率均超标，不锈钢试管的粘附速率超标。

7.2 高压静电&化学缓蚀联用技术技术方案，在浓缩倍数不超过8.0时，试管进出口温差并未下降，说明系统未出现结垢现象，但随着浓缩倍数的继续提高，试管进出口温差出现下降，阻垢问题仍较突出。

7.3 鉴于高压静电有较好的杀菌作用，但对碳酸钙微晶的分散作用有限，取代化学药剂单独应用时，建议循环水的浓缩倍数控制在≯6.0。

7.4鉴于高压静电&化学缓蚀联用技术具有更好的阻垢缓蚀性能，而药剂投加量只有30mg/L，仅为常规水处理剂用量的三分之一，如浓缩倍数控制在≯8.0时，可以较好的控制系统的结垢问题，建议进一步开展动态模拟评价试验。

 

 

 巴陵石化公司环保研究所

2018-11-12