摘要：清循环水系统在投运前进行开车清洗，对日常水处理方案的有效执行和水质稳定有着重要意义。相对于传统的开车清洗技术，新型开车清洗技术采用脱脂、除锈和预膜一体化流程，有着清洗周期短、置换水量少和清洗废液COD含量低等诸多优点，且清洗效果与传统技术要求一致，大幅度提高了清洗效率，减少了新水消耗和废水处理成本，具有重大的节能环保意义。
关键词：开车清洗；新型技术；节能环保
1 概述
清洗预膜是指用有机酸、有机分散剂等化学药剂，通过化学作用将附着在循环冷却设备和管线中的水垢、粘泥、油污、沉积物进行溶解、疏松、剥离，使设备表面清洁，然后在循环水系统中投加预膜剂，在活化的金属表面预先生成一层完整的耐腐蚀的保护膜[1]。清洗和预膜被称为循环冷却水化学处理的预处理，是循环水系统开车投药前的必要步骤，目的是使化学处理效果得以发挥，使缓蚀阻垢剂的作用正常[2]。
对于传统的开车清洗，脱脂、除锈和预膜分步实施，且在每个步骤完成后均需置换至终点后方可实施下一个步骤，清洗周期长、置换水量大，同时清洗废液COD含量高达2000-3000mg/L以上。根据湛江钢铁生产废水处理系统的工艺流程，清洗预膜过程中产生的置换排水进入全厂生产废水管网，最终汇至中央水处理厂集中处理，经混凝沉淀、气浮和过滤处理后回用为生产消防水。整个废水处理系统只有在混凝沉淀过程中可去除少部分COD，处理过程无生化处理设施，且要求生产消防水中COD的含量低于50mg/L，因此要求开车清洗采用相对环保的清洗技术。与清洗厂家经过不断的改进和试验，在满足传统清洗技术脱脂、除锈和预膜效果的前提下，降低清洗废液COD含量至50mg/L以下，且湛江钢铁循环水系统采取了脱脂、除锈和预膜一体化的开车清洗新型技术，只需在预膜结束进行置换，大幅度减少了清洗周期、新水消耗和废水处理成本，具有重大的节能环保意义。
2 清洗方案
2.1 开车清洗流程
图1 传统开车清洗技术工艺流程
图2 新型开车清洗技术工艺流程
2.2 开车清洗步骤
图3 某循环水系统清洗过程水质变化和过程控制
1）清洗前对水系统水质pH、浊度、总铁指标进行测定，要求浊度小于10NTU，水质达不到清洗条件时，落实系统水质置换工作。
2）系统水质满足清洗条件后，投加脱脂药剂，脱脂过程约为2-3小时，期间记录pH、电导率、浊度和总铁水质数据。
3）投加缓蚀剂运行0.5h后，投加清洗剂，运行2小时后，安排腐蚀监测挂片（根据系统换热设备金属材质种类，确定挂片材质包括碳钢、不锈钢、铜）、模拟锈蚀挂片（模拟新系统所具有代表性的浮锈挂片）。除锈处理期间，系统pH控制在2.5-4.0，除锈过程约为16-18小时，期间跟踪pH、电导率、浊度、总铁水质数据。
4）若系统总铁上升趋缓，除锈达到终点，取出监测挂片，分别进行腐蚀率测定和除锈效果评价。
5）当系统pH自然回升至4.0以上，投加预膜剂以及分散剂，控制系统pH在4.0-4.5运行0.5h后，在系统冷水池悬挂预膜监测挂片，预膜处理时间4-5h，以预膜监测挂片表面出现了明显的色晕为终点，预膜期间跟踪pH、电导率、浊度和总铁水质数据。
6）预膜处理结束后，取出预膜评价挂片，采用硫酸铜显色时间评价成膜质量，要求显色时间>7秒，安排系统置换。
7）当系统总铁接近2mg/l后，清洗置换结束，系统转入日常的加药运行管理。
湛江钢铁某循环水系统清洗过程水质变化和过程控制情况具体如图3所示。
3 清洗效果
3.1 系统设备检查评价
为了客观地评价清洗效果，通常选择系统中2-3个流速较低的用户端管道作为清洗效果评价的监测点，同时需考虑拆检的方便性。在开车清洗前和水质达到除锈终点后，打开监测点管道，以此作为清洗过程是否达到除锈终点的依据。湛江钢铁某循环水系统管道清洗效果检查情况如图4所示。
图4 某循环水系统管道清洗效果检查情况
3.2 腐蚀挂片监测评价
依据《HG/T3778-2005 冷却水系统化学清洗、预膜处理技术规则》，清洗过程中监测挂片（20#碳钢）腐蚀速率≤3g/（m2·h），不锈钢、铜材试片的腐蚀速率≤0.5g/（m2·h）。监测挂片上应有明显的蓝紫色色晕，膜对硫酸铜溶液滴液反应色变时间差应≥10s[3]。根据腐蚀监测挂片的称重数据，碳钢、铜和不锈钢试片的腐蚀速率均低于控制标准。同时，碳钢预膜挂片表面成膜致密、均匀，呈现明显的蓝紫色光晕，经硫酸铜溶液滴定后，显色时间在20s以上。根据挂片的监测结果表明，新型系统清洗技术的清洗效果均符合技术要求。
表1 某清循环系统腐蚀挂片腐蚀速率
4 结束语
1）清洗周期短
新型开车清洗技术采用脱脂、除锈和预膜一步到位，减少了中间环节的置换步骤，缩短了清洗周期。脱脂过程约为2-3小时，除锈过程约为16-18小时，预膜过程约为4-5小时，清洗周期约为22-26小时，而传统的开车清洗周期约为7d，在清洗周期上，新型清洗技术具有明显的时间优势，由此也减少了大量的人力物力投入，降低了清洗成本。
2）降低新水用量、废水处理量
在清洗之前，传统清洗技术和新型清洗技术均要求系统浊度<10NTU，但新型清洗技术在整个开车清洗过程中，只有预膜结束后才需要进行系统置换。因此，新型清洗技术有效减少了用水量和排水量，减轻了系统清洗期间吨钢耗水指标骤升的压力，减少了废水处理量，在节水、环保方面具有重大的意义。
3）清洗废液COD含量低
传统的开车清洗技术的排放废水COD含量为2000-3000mg/L，废水处理成本约为40元/m3，而新型开车清洗技术清洗废液COD可保持在50mg/L以下，不需要经过生化处理，清洗废液排入生产废水管网收集至中央水处理厂统一处理，经过沉淀、气浮和过滤处理后，出水水质可达到生产消防水回用水质标准，大幅度减少了废水处理难度和成本，减轻了企业的环保压力。
参考文献：
[1]祁鲁梁，李永存，杨小莉.水处理药剂及材料手册[M].北京：中国石化出版社，2000：23- 25.
[2]齐冬子.敞开式循环冷却水系统的化学处理（第二版）[M].北京：化学工业出版社，2006：247-247.
[3]HG/T3778-2005.冷却水系统化学清洗、预膜处理技术规则[S].
论文作者:靳创杰
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/29
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