某制药厂循环冷却水处理系统设计方案

简介：根据抗生素企业冷却水系统的特点和工艺条件，结合XXX市水质特点，筛选出适合其运行条件的水处理配方方案，投入运行后收到了很好的效果，各项指标均达到了设计规范的要求。

关键字：循环水处理缓蚀剂杀菌剂循环冷却水的水质稳定处理技术的发展在我国起步较晚，70年代初，我国引进十三套大化肥的同时引进了循环冷却水处理技术，它的优越性和带来的经济效益很快被人们公认，并由化工行业迅速推广到石化、医药、热电等其它行业。特别是80年代后期，循环冷却水处理技术得到了突飞猛进的发展，应用范围越来越广泛。

我厂生产抗生素，年用水量达3000万t以上，是XXX市第一用水大户。在目前水资源十分紧张的情况下，将占全厂用水量80%以上的冷却水改为循环冷却水是非常必要和势在必行的，循环冷却水处理技术的发展，为循环水的安全稳定运行提供了可靠的保证。1我厂循环冷却水系统的特点1)换热设备多、情况复杂、材质多样。我厂循环水系统换热设备约300多台，材质包括碳钢、不锈钢、紫铜和黄铜，而且换热介质温度差别大，又分布在不同区域，有的高达200℃，有的只有二十几度，这样给水处理运行带来一定的困难。

2)抗生素药厂本身条件的影响。我厂是利用微生物发酵来生产抗生素的企业，生产工艺本身就是对微生物进行培养，由于换热设备多，设备的泄漏是避免不了的。另外，在抗生素生产的某些工艺中使用大量挥发性有机物，这些有机物弥漫在空气中，通过凉水塔与循环水接触而溶解在水中，为循环水中微生物的生长提供了丰富的养料。

3)环境因素的影响。气候干燥，春秋季风沙大，加上离热电厂很近，空气中灰尘含量很高，这些灰尘在凉水塔中进行热交换时，空气中80%以上的灰尘进入到循环水中，使水的浊度升高，含泥量增加。

4)补充水的影响。我厂采用地下水作循环水的补充水，水的硬度和碱度均较大，离子含量高。2循环冷却水处理配方的确定首先，我们对补充水的情况进行了全面的分析，化验，其结果为Ca2＋90.18mg/L，Mg2＋22.89mg/L，K＋1.31mg/L，Na＋24.72mg/L，HCO3－257.60mg/L，pH7.96，Cl－41.36mg/L，SO42－62.02mg/L，NO3－21.58mg/L，F－0.41mg/L，SiO211.73mg/L，游离CO25.6mg/L。

根据上述数据，计算不同浓缩倍数和不同温度下的Langelier饱和指数的Rgznar稳定指数，结果见表1。

通常，稳定指数为5.0～6.0时，水是结垢型水；稳定指数为3.5～5.0时，水严重结垢。由表1可以看出，冷却水采用直流供水时为结垢型水，而当浓缩倍数提高到2.0时，冷却水严重结垢，而且结垢的趋势随温度的升高而加重。由此可见，我厂循环冷却水处理的重点是结垢问题。但由于循环水浓缩后水中离子浓度较大。再加上其它腐蚀性因素，所以腐蚀的问题也不容忽视。补充水的情况摸清后，结合我厂循环水的特点，采用正交试验法设计出一系列水处理方案，在实验室内进行了阻垢、缓蚀实验，初步确定出三种效果较好的水处理方案：1＃HY-962＋HY-931＋BTA、2＃六偏磷酸钠＋有机膦＋T-325＋苯并三氮唑,3＃钼酸钠＋HEDP＋苯并三氮唑，这三个配方方案进行短管动态模拟实验，实验条件：热介质，常压蒸汽100℃；冷却水温差Δt＝10℃；换热管直径19mm×2mm；换热管长度1000mm；换热强度5.64×105kJ/(m2.h)；流速1m/s；实验用水：补充水浓缩2倍的水质；实验时间120h。实验结果见表2。表1不同浓缩倍数、不同温度下的LangeLier

饱和指数和Rgznar稳定指数浓缩倍数Langelieer饱和指数Rgznar稳定定指数28℃38℃44℃28℃38℃44℃K＝10.931.131.236.15.75.5K＝22.382.582.684.043.643.44表2实验结果实验配方1＃2＃3＃设计规范碳钢腐蚀速度/mmm.a－10.0760.0970.0940.127不锈钢腐蚀速度//mm.a－10.0010.0010.0030.005铜腐蚀速度/mmm.a－10.0030.0020.0040.005阻垢率/%90.0786.9652.28从表2可以看出，1＃配方缓蚀、阻垢效果最好，而三个水处理配方的成本差不多，所以，我们确定1＃配方作为我厂循环水运行的水处理配方方案。3循环水微生物的控制微生物控制是循环冷却水处理中十分重要的指标，也是较难控制的指标，它在较大程度上决定着循环冷却水是否能正常运行。微生物的危害在抗生素生产厂十分严重，由于设备的泄漏和厂区内空气中大量有机物的存在，为循环水中微生物提供了大量的营养物质，促进了微生物的繁殖。针对上述情况，我们首先对搜集不同的杀菌剂样品进行室内效果评价，控制水样温度、pH值及杀菌剂浓度，分别测定杀菌剂作用0、1、2、4、8、16、24h杀菌率，从十几种杀菌剂中挑选出三种效果较好的杀菌剂进行现场应用实验，结果见表3。表3现场应用实验结果杀菌剂0h8h24h菌含量

/个.mLL－1菌含量

/个.mLL－1杀菌率/%菌含量

/个.mLL－1杀菌率/%TS-8022.1×1054.4×10479.056.9×10396.76TS-8017.8×1041.3×10483.302.6×10466.60SDA-15.0×1051.3×10399.749.2×10299.81从现场应用的情况看，SDA-1的杀菌效果最好，TS-802在运行24h后的效果也不错。这样通过反复筛选评价的实验，确定出我厂杀菌方案为以氯气杀菌为主，辅助于SDA-1、TS-802杀菌剂。4现场应用效果1)从腐蚀速率看，我们采用28cm2的标准挂片挂入循环水系统中，经过现场一段时间运行，测得的各种金属材料的腐蚀情况见表4。

各种材料的平均腐蚀率与规范对照如下：碳钢平均0.01416mm/a，规范要求0.12723mm/a，不锈钢平均0.00141mm/a，规范要求0.00509mm/a，黄铜平均0.00218mm/a，规范要求0.00509mm/a，紫铜平均0.00208mm/a，规范要求0.00509mm/a。

从上面设计规范的要求，充分说明我厂循环水的腐蚀控制效果十分良好。表4各种金属材料的腐蚀情况编号材质挂入

天数预膜原重/g失重/g腐蚀率

/mm*aa－148＃不锈钢92预膜20.1713340.0017000.00031179＃A392预膜18.6580000.0514660.009355169＃黄铜92预膜20.7857700.0091330.00150050＃不锈钢322预膜20.2760000.0082990.00046680＃A3322预膜18.8107780.2123880.011022168＃黄铜322预膜21.1903300.0050660.00024446＃不锈钢232预膜20.1482200.0595660.00429977＃A3232预膜18.8751130.3447880.02483370＃紫铜232预膜21.9491180.0493440.003233167＃黄铜232预膜20.5404420.0244220.00016677＃不锈钢184预膜20.0053390.0428550.00245576＃A3184预膜18.8523330.2002990.01144469＃紫铜184预膜21.9548800.0180000.009344166＃黄铜184预膜20.9613330.1038330.0053882)结垢情况：检修时打开空气冷却器，溴化锂制冷机上的换热器看到，换热管表面光滑，没有任何结垢现象，杜绝了在使用循环水前空气冷却器因结垢而停机清理的事故，也说明了我们的运行配方对结垢的控制是很成功的。

3)在微生物控制方面，开车初期，由于采用药剂不太理想，使微生物指标经常