循环水水质异常情况诊断技术方法与流程

1.本发明涉及水质异常判断方法领域，特别涉及循环水水质异常情况诊断技术方法。


背景技术：

2.炼油企业循环水系统是利用水对各生产装置内的换热器介质进行冷却和降温的系统，循环水系统出现异常，会使换热器发生严重腐蚀和沉积危害，影响装置的长周期、满负荷运行。对于循环水系统而言，水质稳定是至关重要，也是日常水质工作的重点。
3.目前循环水系统日常运行中，根据药剂厂商提供的投加浓度定期投加水处理药剂；根据国标内水质标准控制水质参数；水体出现异常，一般采取排污换水的方式降低有害离子浓度；出现循环水换热器泄漏后，逐台换热器放水，根据感官判断或取样分析来确定泄漏换热器，这样的诊断方式和手段不能和实际循环水特征完美切合，且通过感官判断的方式也会出现结果误差，当水质出现异常时，不能有针对性的采取措施，改变水质状况周期较长，所造成的水资源浪费较多。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供循环水水质异常情况诊断技术方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：循环水水质异常情况诊断技术方法，所述诊断方法包括以下几个步骤；
6.s1，首先进行循环水处理药剂配方的筛选，以循环水系统补水水质为基础，通过旋转挂片、静态阻垢和动态模拟试验对复合水处理药剂进行筛选和评定，确定药剂配方所能解决的对应问题；
7.s2，进行循环水水质数据的分析，所述数据的分析内容包括水质的ph值、水质的浊度、水质的阴离子含量、水质的硬度和碱度以及水质中微生物的滋长情况；
8.s3，进行循环水水质异常诊断，基于药剂配方的筛选和水质数据的分析，然后进行循环水水质异常原因的诊断，所述异常诊断的判断依据包括ph值异常、浊度异常、cod异常、水中油含量异常、电导率异常、水中离子含量异常、异养菌异常和悬浮物异常，通过对异常数据的分析得出对应的诊断结果。
9.优选的，所述药剂的筛选实验还包括药剂中杀菌剂的评定、清洗剂的评定以及与主剂的兼容性试验。
10.优选的，所述水质ph值的影响因素包括补水水质、补水系统浓缩倍数要求和补水系统腐蚀结垢状况；
11.所述水质浊度的影响因素包括尘埃悬浮物、水体中腐蚀产物以及微生物粘泥生成的悬浮物；
12.所述水质阴离子分析的内容包括氯离子和硫酸根离子的浓度变化量；
13.所述水质硬度和碱度分析的内容包括水体中钙镁离子浓度之和与钙硬总碱度之和；
14.所述水质中微生物滋长情况的分析内容包括异养菌、铁细菌以及硫细菌的含量。
15.优选的，所述水质的ph值的标准范围为8.5-9.3；
16.所述浊度控制在10-30ntu之间；
17.所述氯离子浓度小于1000mg/l和氯离子与硫酸根浓度之和小于2500mg/l；
18.所述钙硬总碱度之和的浓度设置小于1100mg/l；
19.所述异养菌的质量浓度设置在1.0*105个/ml。
20.优选的，所述ph值异常的判断结果包括ph值升高和ph值降低，其中ph值升高是由于水体中二氧化碳在曝气过程中逸散，ph值降低是系统内酸性物料泄漏。
21.优选的，所述浊度异常表现为浊度升高，该现象产生的原因包括补水水质异常、投加微生物杀菌剂或剥离剂产物、凉水塔带入灰尘、杂质、腐蚀产物及工艺物料泄漏，在进行实际原因确认时需要通过逐步排除法来完成。
22.优选的，所述cod异常表现为菌类和藻类繁殖有机物增高，所述水中油含量异常表现为水中油含量增大，在水体表面由油性漂浮物，所述电导率异常表现为水体内离子浓度的参数异常。
23.优选的，所述水中离子含量异常包括氯离子异常、总铁异常、总磷异常、钙与总碱之和异常和总锌异常。
24.优选的，所述氯离子异常的原因为投加药剂和冷却水塔通过环境大气洗涤混合得来，所述总铁异常的原因为金属铁发生腐蚀铁离子混杂在水体内，所述总磷异常的原因是水处理药剂内磷含量混合在水体内导致总磷浓度异常，所述钙与总碱之和异常的表现为水体出现结垢现象，所述总锌异常的原因为水处理药剂中的锌离子混合在水体中。
25.优选的，所述悬浮物异常是因为滤料混杂在水体内以及环境中的尘埃及杂质通过凉水塔大量进入水体系统。
26.本发明的技术效果和优点：
27.本发明首先通过对药剂配方的筛选，确定对应药方所能解决的对应性问题，之后进行循环水水质数据的分析，然后结合配方和水质数据的分析进行循环水水质异常诊断，通过这样的诊断之后进行水质的处理，这样在控制水质长期稳定的前提下，在循环水通入换热器中进行利用的过程中，可大大降低换热器频繁泄漏情况，节约大量换热器检修、更换费用，同时通过准确的药剂投放和调节，能够节约水资源和水处理药剂的消耗。
附图说明
28.图1为本发明判断方法的流程图。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.本发明提供了如图1所示的循环水水质异常情况诊断技术方法，诊断方法包括以下几个步骤；
31.s1，首先进行循环水处理药剂配方的筛选，以循环水系统补水水质为基础，通过旋转挂片、静态阻垢和动态模拟试验对复合水处理药剂进行筛选和评定；
32.具体的，药剂的筛选实验还包括药剂中杀菌剂的评定、清洗剂的评定以及与主剂的兼容性试验。
33.需要说明的是，旋转挂片、静态阻垢和动态模拟试验在实验室中进行，对各种复合水处理药剂的综合性能进行筛选和评定，选择适合循环水系统补水水质的优良配方，在试验中将杀菌剂、清洗剂的评定及与主剂的兼容性试验同时加以考虑，优异的水处理配方是循环水系统日常运行管理、水质参数指标制定、控制系统腐蚀、结垢、微生物的基础和前提。
34.s2，进行循环水水质数据的分析，数据的分析内容包括水质的ph值、水质的浊度、水质的阴离子含量、水质的硬度和碱度以及水质中微生物的滋长情况。
35.需要说明的是，循环水水质控制好，系统内设备、管线腐蚀和结垢状况均会大大降低，所以日常循环水水质数据中各项分析的含义理解、指标意义以及综合分析尤为重要。
36.具体的，水质ph值的影响因素包括补水水质、补水系统浓缩倍数要求和补水系统腐蚀结垢状况；
37.进一步的，水质的ph值的标准范围为8.5-9.3。
38.需要说明的是，炼油企业设备大多为碳钢、不锈钢材质为主，而铁的氧化物溶于酸性水溶液，所以循环水中ph值低的时候，铁的腐蚀速度较快，而在高ph值腐蚀速度较慢，但ph值过高，也说明系统内碱性物质浓度过大，结垢风险增大，建议ph值控制在6.8-9.5之间，所以实际现场应用中，要根据补水水质情况、系统浓缩倍数要求、系统腐蚀结垢状况等多种因素综合来考虑，不能一概而论，最终ph值所在的范围，就是系统结垢和腐蚀倾向均等，达到动态的平衡的范围，一般情况下循环水自然平衡通常在ph值8.5-9.3。
39.水质浊度的影响因素包括尘埃悬浮物、水体中腐蚀产物以及微生物粘泥生成的悬浮物；
40.进一步的，浊度控制在10-30ntu之间。
41.需要说明的是，补充水进入循环水系统后，由于不断蒸发浓缩，水中悬浮物和浊度会升高，同时水体在冷却塔内反复与工业大气接触，将尘埃洗涤下来并带入水中，形成悬浮物，另外水体中腐蚀产物、微生物粘泥也会生成悬浮物，这些悬浮物大部分会沉入冷却塔水池底部，可以通过底部排污的方式排出系统，还有20％左右悬浮于水体中，所以必须采用旁滤处理，将5％的回水进入旁滤系统，也可根据浊度大小适当调整回用比例，一般情况浊度控制在10-30ntu之间。根据水质情况定期进行旁滤反冲洗，检修期间更换旁滤填料，设备维护得当、运行合理的情况下，浊度可以保持在10ntu以内。
42.水质阴离子分析的内容包括氯离子和硫酸根离子的浓度变化量；
43.进一步的，氯离子浓度小于1000mg/l和氯离子与硫酸根浓度之和小于2500mg/l。
44.需要说明的是，循环水系统中金属腐蚀速度与水中阴离子种类和浓度有着密切的关系，其中氯离子和硫酸根离子离子活泼性较高，对碳钢、不锈钢及合金腐蚀性较强。循环水日常运行中必须重点关注这两个离子的浓度变化，执行标准中规定氯离子浓度小于1000mg/l(水走管程)、氯离子与硫酸根之和小于2500mg/l，现场实际运行中具体氯离子和
硫酸根控制在多少，取决于水处理药剂的承受能力，假如药剂性能筛选评价时，水处理药剂抗腐蚀性能优异，氯离子容忍度达到1000mg/l，而金属腐蚀速率均未超标，那日常运行中循环水可逐渐浓缩，使氯离子浓度逐渐上升，直至现场腐蚀检测挂片腐蚀速率无法满足预期效果内。在逐渐浓缩情况下氯离子、硫酸根浓度逐渐增高，一旦出现监测挂片明显腐蚀迹象，立即适当排污换水，降低离子浓度，否则短期内会对金属造成不可逆的腐蚀损伤。
45.水质硬度和碱度分析的内容包括水体中钙镁离子浓度之和与钙硬总碱度之和；
46.进一步的，钙硬总碱度之和的浓度设置小于1100mg/l。
47.需要说明的是，水体中钙镁离子浓度之和为硬度，钙镁离子浓度较高时会和水中碳酸根、磷酸根、硅酸根作用生成碳酸钙、磷酸钙、硅酸镁垢，并引起垢下腐蚀。随着水体的浓缩碱度会相应增加，从而使循环水结垢趋势增大。在规范准则中规定钙硬与总碱度之和在1100mg/l以内，实际现场运行中发现药剂阻垢性能一般的情况下，钙硬与总碱度之和到800mg/l左右，监测试管粘附速率已超过20mg/(cm2.月)，所以钙硬与总碱度之和的浓度控制范围，要根据所用药剂阻垢性能、实际浓缩倍数控制要求和现场检测试管粘附速率来综合评定。
48.水质中微生物滋长情况的分析内容包括异养菌、铁细菌以及硫细菌的含量；
49.进一步的，异养菌的质量浓度设置在1.0*105个/ml。
50.需要说明的是，循环水系统在运行过程中微生物有可能是空气中带入，也可能是补充水带入。由于循环水温度适宜微生物生长，循环水中含有大量溶解氧，往往含有氮、磷等营养成分，这些条件都有利于微生物生长。一般冷却水塔阳光可照射的地方易产生藻类繁殖，阳光照不到的地方则有大量细菌和真菌繁殖，并形成微生物粘泥覆盖在换热设备金属表面，降低冷却效果，引起垢下腐蚀和微生物腐蚀。循环水现场运行中，微生物以异养菌、铁细菌、硫细菌来判定，一般异养菌控制在1.0*105个/ml，一般用新水作为补水的情况下，容易满足指标；用回用中水作为补水的情况下，由于中水本身微生物含量较高，此指标不易满足。这种情况下就要从回用中水杀菌途径来解决，保证补水异养菌在合理范围，而不是一味的往循环水系统内投加杀菌剂。
51.s3，进行循环水水质异常诊断，基于药剂配方的筛选和水质数据的分析，然后进行循环水水质异常原因的诊断，异常诊断的判断依据包括ph值异常、浊度异常、cod异常、水中油含量异常、电导率异常、水中离子含量异常、异养菌异常和悬浮物异常，通过对异常数据的分析得出对应的诊断结果。
52.具体的，ph值异常的判断结果包括ph值升高和ph值降低，其中ph值升高是由于水体中二氧化碳在曝气过程中逸散，ph值降低是系统内酸性物料泄漏。
53.需要说明的是，对于新系统开工或检修后开工，补充水进入循环水系统后，随着水体中二氧化碳在曝气过程中逸散，ph值会逐渐上升，直到水中二氧化碳和大气中二氧化碳达到平衡，这种自然浓缩情况ph值通常会上升到8.5-9.3。ph值降低，如果系统在正常运行中突然出现ph值降低，一般原因是系统内酸性物料泄漏，比如炼厂装置有酸性水装置、部分设备介质为二氧化硫气体，甚至有呈酸性的油类物质泄漏，这种情况水面会伴随油沫，水中油和cod同时也会增大，这种情况重点排查上述循环水冷换设备泄漏情况，找到泄漏设备，切出系统后适当换水，ph值会逐渐恢复正常，如果是酸性油类物质泄漏，溢流换水签先投加适当除油剂。还有可能是在运行中大量投加的酸性水处理药剂，这种情况ph值会随着系统
的浓缩逐渐恢复正常。
54.具体的，浊度异常表现为浊度升高，该现象产生的原因包括补水水质异常、投加微生物杀菌剂或剥离剂产物、凉水塔带入灰尘、杂质、腐蚀产物及工艺物料泄漏，在进行实际原因确认时需要通过逐步排除法来完成。
55.需要说明的是，循环水体统浊度异常一般表现为浊度升高，主要原因有补水水质异常、投加微生物杀菌剂或剥离剂产物、凉水塔带入灰尘、杂质、腐蚀产物及工艺物料泄漏，具体原因，需要采取逐步排除法来确定。
56.首先对补水水质浊度进行取样分析，判定是否有浊度升高情况，尤其是回用中水作为补水的系统，可切换其他合格的补水源，进行观察排除；其次如果系统前期投加了杀菌剂或粘泥玻璃剂，这种情况水体浊度也会升高，溢流排污后浊度会逐渐恢复正常；然后排除凉水塔周边是否有工程施工，或西北地区春秋季节常出现恶劣大风天气，判定是否有大量灰尘、杂质侵入，如果有，适度排污换水逐渐恢复正常；腐蚀产物带入，一般为系统长期未用的设备、管线突然投用，这种情况水体浊度会快速增大，而且会相应产生铁锈红色或发黑，同时铁离子也会上升，这种情况要加强缓蚀剂、杀菌剂的投加，快速换水直至指标合格；冷换设备物料泄漏进入循环水系统，比如白油、滑油、柴油、蜡油等进入水体，水体乳化后，浊度也会明显增大，一般会快速达到50ntu以上；还有排查旁滤系统是否正常，滤料是否有泄漏，旁滤进水量是否偏小、旁滤是否进行定期反冲洗。
57.具体的，cod异常表现为菌类和藻类繁殖有机物增高，水中油含量异常表现为水中油含量增大，在水体表面由油性漂浮物，电导率异常表现为水体内离子浓度的参数异常。
58.需要说明的是，循环水长期加药处理，给微生物提供营养，但杀菌剂投加不到位，或没有起到很好的作用，使得菌类、藻类繁殖有机物增高，这时会体现为cod增高，而且会呈增长趋势。这种情况适度换水，同时大剂量投加杀菌剂。
59.系统浓缩倍数较高的情况下，cod也会增高，炼油企业循环水系统用新水作为补水时，浓缩倍数接近5时，回用中水补水情况下，一般中水电导率在500-2000μs/cm，浓缩倍数2-3倍时，cod均会明显增高，这是由于水中有机物及微量油类物质、凉水塔周边大量工业废气中有机气体的洗涤，浓缩在水体中，进而为微生物提供大量营养物质，有利于微生物繁殖，这种情况需要适当排污换水，将cod降低到控制范围内，同时冲击投加杀菌剂、控制微生物繁殖，当系统出现冷换设备物料泄漏情况，由于物料一般为有机物，进入水体后，直接造成cod上升，上升速度取决于泄露的速度。
60.循环水水中分析水中油含量增大，一般为物料通过冷换设备进入循环水系统，同时冷却水塔水面上会有明显异常，当泄漏物料为轻质油，水面有明显油气味，水中油含量增大量不明显，这种情况危险性较高，轻质油挥发性较大，如水池附近有燃爆的可能性；当泄漏物料为重质油，水池水面会有黄色、褐色甚至黑色浮沫，几个小时内会产生乳化现象。这种情况下，需要快速查找到泄漏冷换设备，切断泄漏源，然后对循环水系统大量换水，同时投加50—100mg/l除油剂，直至水质参数恢复正常。一般炼油企业水中油含量控制在10mg/l以内，其他企业控制在5mg/l以内。
61.电导率是反映系统内离子浓度的参数，随着循环水系统的连续运行，系统内离子浓缩，电导率会逐渐上升，一般用新水作为补水的系统，电导率控制在2500-3000μs/cm；而用回用中水作为补水的系统，电导率控制在4000μs/cm以内。电导率的控制指标，没有规定
值，要根据水处理药剂的阻垢性能和缓释性能、企业对节水指标的要求、浓缩倍数的控制要求综合来确定，电导率标准设置过高，会对节能降耗带来效益，但会对循环水系统带来腐蚀结垢风险，设置过低，白白浪费资源，所以确定合适的电导率，在节能降耗和防腐阻垢之间达到平衡。
62.具体的，水中离子含量异常包括氯离子异常、总铁异常、总磷异常、钙与总碱之和异常和总锌异常。
63.进一步的，氯离子异常的原因为投加药剂和冷却水塔通过环境大气洗涤混合得来，总铁异常的原因为金属铁发生腐蚀铁离子混杂在水体内，总磷异常的原因是水处理药剂内磷含量混合在水体内导致总磷浓度异常，钙与总碱之和异常的表现为水体出现结垢现象，总锌异常的原因为水处理药剂中的锌离子混合在水体中。
64.需要说明的是，循环水中氯离子来源于补水中，也有部分来源于投加药剂或者冷却水塔通过环境大气洗涤下来。氯离子，以及硫酸根离子属于腐蚀性离子，对碳钢，尤其是不锈钢有强烈腐蚀作用，在循环水中氯离子小于700mg/l，氯离子硫酸根离子之和小于2500mg/l，日常循环水运行中，如果使用回用中水，尤其是夏季气温较高，浓缩相对严重的情况下，氯离子浓度会快速飙升，不能让氯离子达到限值，一般当氯离子达到500mg/l时，从监测挂片上可看出，系统就已显现出腐蚀倾向，所以要立即排污换水，降低氯离子浓度，同时将缓蚀剂浓度提高到上限，只有这样提前预防，才能有效的控制腐蚀。
65.悬浮物异常是因为滤料混杂在水体内以及环境中的尘埃及杂质通过凉水塔大量进入水体系统。
66.需要说明的是，循环水系统通过旁滤系统，通过物理手段过滤水体中颗粒物、杂质等，将回水5％的水量进行旁滤后再进入水池。单纯的悬浮物异常升高，一般是旁滤运行操作出现问题，比如滤罐反冲洗操作是否按时、规范进行，滤料是否长期使用未更换造成填料失效；若是风沙较大，环境中的尘埃、杂质通过凉水塔大量进入系统，这种情况只能改善凉水塔周边环境，比如用植树、水池边设置挡板来减少和缓解这种情况。
67.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.循环水水质异常情况诊断技术方法，其特征在于，所述诊断方法包括以下几个步骤；s1，首先进行循环水处理药剂配方的筛选，以循环水系统补水水质为基础，通过旋转挂片、静态阻垢和动态模拟试验对复合水处理药剂进行筛选和评定；s2，进行循环水水质数据的分析，所述数据的分析内容包括水质的ph值、水质的浊度、水质的阴离子含量、水质的硬度和碱度以及水质中微生物的滋长情况；s3，进行循环水水质异常诊断，基于药剂配方的筛选和水质数据的分析，然后进行循环水水质异常原因的诊断，所述异常诊断的判断依据包括ph值异常、浊度异常、cod异常、水中油含量异常、电导率异常、水中离子含量异常、异养菌异常和悬浮物异常，通过对异常数据的分析得出对应的诊断结果。2.根据权利要求1所述的循环水水质异常情况诊断技术方法，其特征在于，所述药剂的筛选实验还包括药剂中杀菌剂的评定、清洗剂的评定以及与主剂的兼容性试验。3.根据权利要求1所述的循环水水质异常情况诊断技术方法，其特征在于，所述水质ph值的影响因素包括补水水质、补水系统浓缩倍数要求和补水系统腐蚀结垢状况；所述水质浊度的影响因素包括尘埃悬浮物、水体中腐蚀产物以及微生物粘泥生成的悬浮物；所述水质阴离子分析的内容包括氯离子和硫酸根离子的浓度变化量；所述水质硬度和碱度分析的内容包括水体中钙镁离子浓度之和与钙硬总碱度之和；所述水质中微生物滋长情况的分析内容包括异养菌、铁细菌以及硫细菌的含量。4.根据权利要求3所述的循环水水质异常情况诊断技术方法，其特征在于，所述水质的ph值的标准范围为8.5-9.3；所述浊度控制在10-30ntu之间；所述氯离子浓度小于1000mg/l和氯离子与硫酸根浓度之和小于2500mg/l；所述钙硬总碱度之和的浓度设置小于1100mg/l；所述异养菌的质量浓度设置在1.0*105个/ml。5.根据权利要求1所述的循环水水质异常情况诊断技术方法，其特征在于，所述ph值异常的判断结果包括ph值升高和ph值降低，其中ph值升高是由于水体中二氧化碳在曝气过程中逸散，ph值降低是系统内酸性物料泄漏。6.根据权利要求1所述的循环水水质异常情况诊断技术方法，其特征在于，所述浊度异常表现为浊度升高，该现象产生的原因包括补水水质异常、投加微生物杀菌剂或剥离剂产物、凉水塔带入灰尘、杂质、腐蚀产物及工艺物料泄漏，在进行实际原因确认时需要通过逐步排除法来完成。7.根据权利要求1所述的循环水水质异常情况诊断技术方法，其特征在于，所述cod异常表现为菌类和藻类繁殖有机物增高，所述水中油含量异常表现为水中油含量增大，在水体表面由油性漂浮物，所述电导率异常表现为水体内离子浓度的参数异常。8.根据权利要求1所述的循环水水质异常情况诊断技术方法，其特征在于，所述水中离子含量异常包括氯离子异常、总铁异常、总磷异常、钙与总碱之和异常和总锌异常。9.根据权利要求8所述的循环水水质异常情况诊断技术方法，其特征在于，所述氯离子异常的原因为投加药剂和冷却水塔通过环境大气洗涤混合得来，所述总铁异常的原因为金属铁发生腐蚀铁离子混杂在水体内，所述总磷异常的原因是水处理药剂内磷含量混合在水
体内导致总磷浓度异常，所述钙与总碱之和异常的表现为水体出现结垢现象，所述总锌异常的原因为水处理药剂中的锌离子混合在水体中。10.根据权利要求1所述的循环水水质异常情况诊断技术方法，其特征在于，所述悬浮物异常是因为滤料混杂在水体内以及环境中的尘埃及杂质通过凉水塔大量进入水体系统。

技术总结
本发明公开了循环水水质异常情况诊断技术方法，包括S1，首先进行循环水处理药剂配方的筛选；S2，进行循环水水质数据的分析，分析内容包括水质的pH值、水质的浊度、水质的阴离子含量、水质的硬度和碱度以及水质中微生物的滋长情况；S3，进行循环水水质异常诊断，通过对异常数据的分析得出对应的诊断结果。本发明首先通过对药剂配方的筛选，确定对应药方所能解决的对应性问题，之后进行循环水水质数据的分析，然后结合配方和水质数据的分析进行循环水水质异常诊断，在循环水通入换热器中进行利用的过程中，降低换热器频繁泄漏情况，节约换热器检修、更换费用，通过准确的药剂投放和调节，能够节约水资源和水处理药剂的消耗。能够节约水资源和水处理药剂的消耗。能够节约水资源和水处理药剂的消耗。


技术研发人员：王培 张昆 郭芳杰 杨闯 杨麒源
受保护的技术使用者：克拉玛依市科华技术服务有限责任公司
技术研发日：2023.05.30
技术公布日：2023/9/14