論工業循環冷卻水處理的重要性

論工業循環冷卻水處理的重要性

導  讀  

循環水處理技術就是利用水處理藥劑有效控制循環冷卻水水質的技術，要求做到“防垢、防腐、防藻類生長”，關鍵技術是防垢劑及緩蝕劑，還必須考慮環保。

一.前言

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工業循環水處理的重要性

我國是世界上水資源匱乏的國家之一。據報道，我國669個城市中有400個面臨供水不足。隨著經濟的迅猛發展，人口的增長，缺水現象和水質惡化問題越來越突出。因此，節約用水，搞好水處理，提高工業用水的重復利用率至為重要。

   對工業循環水的處理，其核心問題就是要選擇采用優質安全的水處理藥劑。因而對水處理藥劑的研究和應用一直是當前水處理工作的熱點。全面認識和用好水處理藥劑，也是電力、冶金、化工、食品等企業負責水處理的技術人員及操作人員最為關心的內容。

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工業循環水處理的必要性

工業循環水給水為天然水，而天然水中不管是地表水(如河水、湖水、水庫水)，還是地下水(如井水、泉水、自來水)都含有雜質，如懸浮物、藻類物質，如不采取預防措施(即水處理)，就會在熱交換面上沉積，結生成水垢。一旦結垢，就會降低熱交換率，腐蝕設備和危及安全生產。因此對工業循環水進行處理是很必要的，也是節能減排所必須的。

二.冷卻水處理的必要性

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天然水中的雜質

天然水分為兩大類，一是地表水，如河水、湖水、水庫水等。此類水含泥沙、藻類、動植物殘骸及可溶性鹽類物質，水質隨季節變化而波動。二是地下水，包括井水、泉水和自來水。地下水水質一般比較穩定，受季節變化影響較小，含雜質種類及多寡與流經地層有關，灰巖地層含Ca2+、Mg2+離子較高，即硬度較高，花崗巖地層含Ca2+、Mg2+離子較低，而含SiO3-2相對較高。

天然水不是純凈水，都含有雜質，這些雜質分為三類：

其一，懸浮物質。主要是一些比重小于1的細小微粒的泥土、動植物腐物，這些雜質通過沉淀可除去；

其二，膠體物質。膠體微粒粒度較小(直徑在1mm以下，10°以上)，此類物質不會自行沉淀，主要是一些腐植物，鐵、鋁、硅的化合物；

其三，溶解物質。如各種礦物質離子，如K+、Na+、Ca+2、Mg+2、NH4+、Fe+2、Mn+2等陽離子，HCO3-、Cl-、F-、SO4-2、SiO3-2、NO3-、NO2-等陰離子，在中性水中，陰陽離子總和是相等的。

天然水中還含有一些溶解的氣體，如O2、CO2等。

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水質指標

⑴懸浮物(也稱濁度)：單位mg/L，1mg/L稱一度，標準要求，給水濁度小于5mg/L。濁度高時水呈渾濁狀態。

⑵溶解固形物：單位mg/L，指水中溶解鹽類和有機物總和。水指標要求小于2500～5000mg/L。

⑶硬度：單位mmol/L，指水所含Ca+2、Mg+2離子的總量。

硬度的表示單位：

a.毫摩爾 mmol/L 1 mmol/L=50mg CaCO3

b.德國度 G° 1G°=10mg CaCO3

c.以碳酸鈣(CaCO3)表示，即ppm濃度。ppm是百萬分數的符號。

1ppmCaCO3=1/50mmol/L

1ppm=1000ppb(微克)

例如：1公斤水中含5mgCaCO3，就可換算成5ppm。

以上三種硬度表示之間的關系為：

1mmol/L=2.804G°=50ppmCaCO3

⑷總堿度：總堿度是指水中的OH-(氫氧根)、CO3-2(碳酸根)、HCO3-(碳酸氫根)的總含量。這些陰離子在水中都呈堿性。總堿度的表示單位與酸度相同。

總堿度是指用甲基橙作指示劑(pH=4.4)測得的堿度，也稱甲基橙堿度。

水中所含PO4-3、HSiO3-也有堿度，但由于含量甚微，故忽略不計。 

堿度與硬度的關系：

a. 總堿度>總硬度 此時，永硬為0

總堿度-總硬度=負硬度 此時，水呈堿性(pH>7)；

b. 總堿度=總硬度 此時，總堿度=暫時硬度；

c. 總堿度<總硬度 此時，總硬度-總堿度=永硬總堿度=暫硬；

⑸pH值：pH值是氫離子的負對數，表示水的酸堿程度。

pH值與堿度的關系：

堿度相同的水(或溶液)，其pH值不一定相同。反之，pH值相同的水(或溶液)，其堿度也不一定相同。原因是pH值直接反映水中H+或OH-的含量，而堿度除包括OH-外，還包括CO3-2、HCO3-等堿性物質的含量。

如：堿度0.1mmol/L的NaOH液，pH=13

堿度0.1mmol/L的NaHCO3液，pH=8.3

堿度0.1mmol/L的NH3-H2O液，pH=11

其他水質指標，如相對堿度、含油量、溶解氧、磷酸根(PO4-3)、Cl-根、SO4-2根、亞硫酸根等，這里就不介紹了。

由于水中所含各種雜質，特別是懸浮物，硬度雜質如不采取預防措施(即水處理)，就會在熱交換面上沉積，形成水垢。

⑹水垢的危害

設備的熱交換面上一旦結生水垢，就將產生以下危害：

第一，大大降低熱交換效率，降低冷卻效果，結水垢與不結水垢對鋼鐵材質而言，其熱交換效率相差40倍以上。如焦化廠用于降低煤氣的熱交換器，一旦結生水垢后，其煤氣的溫度就會升高3～5℃，體積增大，嚴重影響生產；

第二，腐蝕設備。結垢后會產生垢下電化學腐蝕，增加維修量，縮短設備使用壽命，造成人力、物力、財力的浪費；

第三，危及安全生產。結垢嚴重時會導致穿孔、泄漏，發生安全事故，影響生產正常進行。

因此，對循環冷卻水，必須進行處理，以防止結生水垢及藻類，這是非常必要的一項措施。

三.水處理技術方法概述

循環冷卻水防垢處理方法有多種，選用時應根據給水水質條件、水資源短缺情況及水價等因素，因地制宜地選擇有效、安全、經濟、簡便的方法。

循環水防垢處理方法的作用分類為：

石灰處理

降低結垢物質含量 離子交換法

酸化法

磷化(無機聚磷酸鹽)法

防垢處理方法 穩定結垢物質(硬度) 含有機穩定處理法

復合(無機-有機藥劑處理)法

綜合處理 酸化磷化法

酸化-有機藥劑處理

離子交換法是目前使用較為廣泛的循環冷卻水處理方法，正確處理和控制下能有效降低水中的陽離子含量(所以該法也稱為陽離子交換法。陰離子處理費用昂貴，一般的循環冷卻水不宜采用)。但隨著水處理技術的不斷發展和國家對環境問題重視的提高，該法所帶來的環保問題越來越引起重視。

使用該法過程中需要大量使用工業鹽作為交換介質使樹脂再生，樹脂再生處理要排放廢鹽液，這會造成環境的永久性污染，使地下水鹽堿化。

國家出臺了一系列文件，要做好節能減排工作。我們必須認真貫徹科學發展觀的戰略方針，在水處理工作上，采用綠色處理方法。

比較各種方法的優缺點及對環保的影響，采用復合藥劑處理法為佳。復合藥劑主要是無機和有機藥劑，有多種配方，因而產品牌號也有多種。

四.對循環冷卻水系統中微生物的控制

循環冷卻水處理不僅要防垢防腐，還要防微生物。微生物種類較多，在循環冷卻水中引發問題的主要有三類：藻類、細菌和真菌。它們一是從補給水中帶入，二是由空氣中帶入。

冷卻水中的藻類主要有：藍藻、綠藻和硅藻。

藻類的危害：一是死亡的藻類成為水中的懸浮物和沉淀物，二是藻類在冷卻塔填料上的生長會影響水分散和通風量，降低冷卻效果。

循環水中存在大量細菌，其在新陳代謝過程中能分泌黏液，把原來懸浮在水中的固體物和無機沉淀物粘合起來，附著于換熱表面上，引起結生污垢和腐蝕。冷卻中的細菌按其形狀分為球菌、桿菌和螺旋菌。

冷卻水中的真菌包括霉菌和酵母菌兩類。真菌往往生成在冷卻塔的木質構件上，水池壁上和換熱器中。真菌會破壞木材中的纖維素，使構件腐朽，產生細菌狀粘泥，影響冷卻效果。

因此對這三類微生物，必須進行殺滅、控制，通用的方法就是定期投放殺菌滅藻劑進行殺滅。

常用的藥劑有氯劑、溴劑和有機氮硫類藥劑。

五.循環冷卻水的補充處理及旁流處理

⒈ 對于給水濁度比較高的可以在加入復合水處理劑處理的同時，加入一定量的濁度處理劑，如聚氯化鋁等，以增強防垢效果。

⒉ 旁流處理：旁流處理就是抽取部分循環水，按要求進行處理后再返回到循環水池中的處理方法。

1-蒸發損失；2-凝汽器；3-空氣；4-補給水；5-排污；6-旁流過濾器；7-冷卻塔

其二，為了提高循環水的濃縮倍率。通過旁流裝置從循環水中過濾除去懸浮物及沉淀物，有利于濃縮倍率的提高，減少排污量，有利于經濟運行。

來源：工業廢水專家 水博網

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