工業(yè)水處理技術(shù) 第4章

1、2013年金華 nIndustrial Water Treatment Technology 第一章第一章 水及工業(yè)用水水及工業(yè)用水 第二章第二章 工業(yè)用水預(yù)處理工業(yè)用水預(yù)處理 第三章第三章 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)及其水處理概況循環(huán)冷卻水系統(tǒng)及其水處理概況 第四章第四章 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的沉積物及其控制循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的沉積物及其控制 第五章第五章 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中金屬的腐蝕及其控制循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中金屬的腐蝕及其控制 第六章第六章 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的微生物及其控制循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的微生物及其控制 第七章第七章 冷卻水系統(tǒng)的清洗和預(yù)膜冷卻水系統(tǒng)的清洗和預(yù)膜 第八章第八章 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的日常運(yùn)行循環(huán)冷卻

2、水系統(tǒng)的日常運(yùn)行 第九章第九章 冷卻水系統(tǒng)中腐蝕、沉積物和微生物的冷卻水系統(tǒng)中腐蝕、沉積物和微生物的 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè) 第十章第十章 鍋爐及其水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)鍋爐及其水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 第十一章第十一章 離子交換樹脂及離子交換基本原理離子交換樹脂及離子交換基本原理 第十二章第十二章 離子交換水處理離子交換水處理 第十三章第十三章 膜法除鹽水處理膜法除鹽水處理 第十四章第十四章 凝結(jié)水的凈化凝結(jié)水的凈化 第十五章第十五章 鍋內(nèi)加藥處理鍋內(nèi)加藥處理 第十六章第十六章 熱力設(shè)備系統(tǒng)的腐蝕與控制熱力設(shè)備系統(tǒng)的腐蝕與控制 第十七章第十七章 鍋爐的清洗鍋爐的清洗 第十八章第十八章 水質(zhì)的分析水質(zhì)的分析 第十九章第十

3、九章 沉積物的分析沉積物的分析 第二十章第二十章 常用水處理劑的分析常用水處理劑的分析 第二篇第二篇 循環(huán)冷卻水處理循環(huán)冷卻水處理 第一節(jié)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的沉積物第一節(jié)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的沉積物 第二節(jié)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中沉積物的控制第二節(jié)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中沉積物的控制 第三節(jié)阻垢劑及分散劑第三節(jié)阻垢劑及分散劑 第四章循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的沉積第四章循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的沉積 物及其控制物及其控制 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)有各種物質(zhì)沉積在換熱器的傳熱管表面循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)有各種物質(zhì)沉積在換熱器的傳熱管表面 天然水中溶解有各種鹽類，天然水中溶解有各種鹽類， 如重碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物、硅酸鹽

4、等如重碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物、硅酸鹽等 如果使用含重碳酸鹽較多的水作為冷卻水，如果使用含重碳酸鹽較多的水作為冷卻水， 當(dāng)它通過(guò)換熱器傳熱表面時(shí)，當(dāng)它通過(guò)換熱器傳熱表面時(shí)， 會(huì)會(huì) 受熱分解受熱分解 在在0oC時(shí)，重碳酸鈣的溶解度時(shí)，重碳酸鈣的溶解度2630mg/L 的溶解度只有的溶解度只有20mg/L 的溶解度只是的溶解度只是0.1mg/L 溶解度隨著溫度的升高而降低溶解度隨著溫度的升高而降低 當(dāng)水流速度較小或傳熱面較粗糙時(shí)，這當(dāng)水流速度較小或傳熱面較粗糙時(shí)，這 些結(jié)晶沉積物就容易沉積在傳熱表面上些結(jié)晶沉積物就容易沉積在傳熱表面上 硫酸鈣的溶解度是硫酸鈣的溶解度是1800mg/L 這類沉積物通常

5、稱為水垢。因?yàn)檫@些水垢都是由無(wú)機(jī)鹽組成，這類沉積物通常稱為水垢。因?yàn)檫@些水垢都是由無(wú)機(jī)鹽組成， 故又稱為無(wú)機(jī)垢；由于這些水垢結(jié)晶致密，比較堅(jiān)硬，故又故又稱為無(wú)機(jī)垢；由于這些水垢結(jié)晶致密，比較堅(jiān)硬，故又 稱為硬垢稱為硬垢 污垢一般是由顆粒細(xì)小的泥砂、塵土、不溶性鹽類的泥狀物、膠污垢一般是由顆粒細(xì)小的泥砂、塵土、不溶性鹽類的泥狀物、膠 狀氫氧化物、雜物碎屑、腐蝕產(chǎn)物、油污、特別是菌藻的尸體及狀氫氧化物、雜物碎屑、腐蝕產(chǎn)物、油污、特別是菌藻的尸體及 其黏性分泌物等組成其黏性分泌物等組成 由于這種污垢體積較大、質(zhì)地疏松稀軟，故又稱為由于這種污垢體積較大、質(zhì)地疏松稀軟，故又稱為。它們是。它們是 引起垢下

6、腐蝕的主要原因，也是某些細(xì)菌如厭氧菌生存和繁殖的引起垢下腐蝕的主要原因，也是某些細(xì)菌如厭氧菌生存和繁殖的 溫床。溫床。 污垢和水垢一樣，也會(huì)影響換熱器的傳熱效率污垢和水垢一樣，也會(huì)影響換熱器的傳熱效率 1. 飽和指數(shù)飽和指數(shù) （） 碳酸鹽溶解在水中達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，存在著下列動(dòng)平衡關(guān)系碳酸鹽溶解在水中達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，存在著下列動(dòng)平衡關(guān)系 飽和pH 飽和指數(shù) 1936年朗格利爾(langelier)提出 pHs pH-pHs 碳酸鈣垢會(huì)析出，這種水屬碳酸鈣垢會(huì)析出，這種水屬 使碳鋼表面裸露在水中而受到腐蝕，使碳鋼表面裸露在水中而受到腐蝕， 這種水稱作這種水稱作 碳酸鈣既不析出，原有碳酸鈣垢層也不會(huì)

7、被溶解掉，這種水屬碳酸鈣既不析出，原有碳酸鈣垢層也不會(huì)被溶解掉，這種水屬 于于 1. 飽和指數(shù)飽和指數(shù) （） (1)計(jì)算計(jì)算飽和飽和pHs的公式的公式 根據(jù)電中性原則和質(zhì)量作用定律 1. 飽和指數(shù)飽和指數(shù) （） (2)計(jì)算計(jì)算飽和飽和pHs的簡(jiǎn)化方法的簡(jiǎn)化方法 1. 飽和指數(shù)飽和指數(shù) （） (2)計(jì)算計(jì)算飽和飽和pHs的簡(jiǎn)化方法的簡(jiǎn)化方法 例題已知某水的水質(zhì)分析值如下：例題已知某水的水質(zhì)分析值如下： 試計(jì)算該水質(zhì)的試計(jì)算該水質(zhì)的pHs值值 例題已知某水的水質(zhì)分析值如下：例題已知某水的水質(zhì)分析值如下： 試計(jì)算該水質(zhì)的試計(jì)算該水質(zhì)的pHs值值 1. 飽和指數(shù)飽和指數(shù) （.） (3)飽和指數(shù)的飽和指

8、數(shù)的應(yīng)用應(yīng)用 通常設(shè)計(jì)部門對(duì)水質(zhì)處理進(jìn)行設(shè)計(jì)和確定藥劑配方通常設(shè)計(jì)部門對(duì)水質(zhì)處理進(jìn)行設(shè)計(jì)和確定藥劑配方 時(shí)，往往根據(jù)水質(zhì)資料首先計(jì)算一下飽和指數(shù)，以時(shí)，往往根據(jù)水質(zhì)資料首先計(jì)算一下飽和指數(shù)，以 判斷水質(zhì)是屬于什么類型的，然后再考慮處理方案判斷水質(zhì)是屬于什么類型的，然后再考慮處理方案 根據(jù)該水質(zhì)條件并考慮濃縮倍數(shù)為3的運(yùn)轉(zhuǎn)條件，計(jì)算了該水質(zhì)的飽和指數(shù) 2. 穩(wěn)定指數(shù)穩(wěn)定指數(shù) （） 飽和指數(shù)在預(yù)測(cè)水質(zhì)性能時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)錯(cuò)誤的判斷飽和指數(shù)在預(yù)測(cè)水質(zhì)性能時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)錯(cuò)誤的判斷 提出以下兩種假設(shè)的水 從飽和指數(shù)看，兩種水都是結(jié)垢型的，但實(shí)際上(a)種水是結(jié)垢型的，而(b)種水則 是強(qiáng)腐蝕型的 2. 穩(wěn)定指數(shù)穩(wěn)

9、定指數(shù) （） (a)種水是結(jié)垢型的 (b)種水是強(qiáng)腐蝕型的 3. 結(jié)垢指數(shù)（結(jié)垢指數(shù)（） 水的比水的實(shí)際測(cè)定pH能更正確 地反映冷卻水的腐蝕與結(jié)垢傾向 并提出結(jié)垢指數(shù)（ ）為 表4-3 由總堿度查平衡pH值 晶體生長(zhǎng)理論認(rèn)為，對(duì)微溶性鹽如碳酸鈣，必須要出現(xiàn)一定的過(guò)飽和度始能 析出沉淀。與過(guò)飽和度相應(yīng)的pH值稱為 臨界pH結(jié)垢指數(shù)完全是用實(shí)驗(yàn)測(cè)定值代替熱力學(xué)平衡推導(dǎo)式來(lái)預(yù)測(cè)水中的碳酸 鈣是否會(huì)沉淀出來(lái)，其實(shí)用意義均比 為好 用各種類型的將冷卻水和熱流體隔開，并通過(guò)管壁 將熱流體的熱量傳給冷卻水 一般化工、煉油、發(fā)電等生產(chǎn)廠多為穩(wěn)定的一般化工、煉油、發(fā)電等生產(chǎn)廠多為穩(wěn)定的 連續(xù)操作，因此換熱器中各

10、點(diǎn)的溫度不隨時(shí)連續(xù)操作，因此換熱器中各點(diǎn)的溫度不隨時(shí) 間而變間而變 由于溫度差沿傳熱面不斷變動(dòng)，在換熱器兩 端（冷卻水的出口端和進(jìn)口端）熱流體與冷 卻水之間的溫度差分別為 流體流體 卻水卻水 冷卻水和熱流體溫度差的平均值 管壁兩側(cè)為流體的 單位時(shí)間內(nèi)由熱流體傳遞給冷卻水的熱量Q 可使 冷卻水溫度升高： 包括三個(gè)過(guò)程： 又因恒溫穩(wěn)定傳熱，故有 由沉積物引起的熱阻通常稱為 如果在傳熱實(shí)驗(yàn)中，欲測(cè)定冷卻水側(cè)的污垢熱阻，則可設(shè)法控制熱流體側(cè)不如果在傳熱實(shí)驗(yàn)中，欲測(cè)定冷卻水側(cè)的污垢熱阻，則可設(shè)法控制熱流體側(cè)不 生成污垢生成污垢 用離子交換法軟化補(bǔ)充水，成本較高。因此只有 補(bǔ)充水量小的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)間或采

11、用之 在預(yù)處理時(shí)就投加適當(dāng)?shù)氖遥屗械奶妓釟溻}與石灰在澄清池 中預(yù)先反應(yīng)，生成碳酸鈣沉淀析出，從而除去水中的Ca2+ 投加石灰所耗的成本低投加石灰所耗的成本低 投加石灰時(shí)，灰塵較大，勞動(dòng)條件差投加石灰時(shí)，灰塵較大，勞動(dòng)條件差 尤其對(duì)暫時(shí)硬度大的結(jié)垢型原水更適用尤其對(duì)暫時(shí)硬度大的結(jié)垢型原水更適用 通常是加 氣易從水中逸出，因而在冷卻塔中析出碳酸鈣，堵塞冷卻塔中填料之間的孔氣易從水中逸出，因而在冷卻塔中析出碳酸鈣，堵塞冷卻塔中填料之間的孔 隙。這種現(xiàn)象稱隙。這種現(xiàn)象稱鈣垢轉(zhuǎn)移鈣垢轉(zhuǎn)移 有些化肥廠或化工廠生產(chǎn)過(guò)程中有大量有些化肥廠或化工廠生產(chǎn)過(guò)程中有大量產(chǎn)生產(chǎn)生 注意涼水塔中適當(dāng)補(bǔ)充一些注意涼水

12、塔中適當(dāng)補(bǔ)充一些 從從 的的CaCO3結(jié)晶過(guò)程看，如能投加某些藥劑，破結(jié)晶過(guò)程看，如能投加某些藥劑，破 壞其結(jié)晶增長(zhǎng)，就可達(dá)到控制水垢形成的目的壞其結(jié)晶增長(zhǎng)，就可達(dá)到控制水垢形成的目的 聚磷酸鹽聚磷酸鹽 有機(jī)多元膦酸有機(jī)多元膦酸 有機(jī)磷酸酯有機(jī)磷酸酯 聚丙烯酸鹽聚丙烯酸鹽 目前使用的各種阻垢劑目前使用的各種阻垢劑: 結(jié)晶的過(guò)程首先是生成晶核， 形成少量的微晶粒 循環(huán)冷卻水中懸浮物濃度不宜大于循環(huán)冷卻水中懸浮物濃度不宜大于20mg/L 分散劑能將粘合在一起的泥團(tuán)雜質(zhì)等分散成微粒使之懸浮于水中， 隨著水 流流動(dòng)而不沉積在傳熱表面上， 從而減少污垢對(duì)傳熱的影響， 同時(shí)部分 懸浮物還可隨排污水排出循環(huán)

13、水系統(tǒng)。 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在穩(wěn)定操作情況下濁度會(huì)升高的原因是由于冷卻水經(jīng)過(guò)冷 卻塔與空氣接觸時(shí)，空氣中的灰塵會(huì)被洗入水中，特別是工廠所在地理環(huán) 境干燥、灰塵飛揚(yáng)時(shí)更是明顯。 如果在系統(tǒng)中增設(shè)旁濾設(shè)備，只要控制旁流量和進(jìn)、出旁流設(shè)備的濁度， 就可保證系統(tǒng)在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行下濁度也不會(huì)增加，維持在控制的指標(biāo)內(nèi)， 從而減少污垢的生成。 長(zhǎng)鏈狀陰離子的長(zhǎng)鏈狀陰離子的和和 結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式 六偏磷酸鈉沒有固定的熔點(diǎn)，在水 中溶解度很大，但不恒定 其水溶液有很大的粘度其水溶液有很大的粘度 時(shí)效果較好 從實(shí)驗(yàn)可知，幾從實(shí)驗(yàn)可知，幾mg/L的聚磷酸鹽就能的聚磷酸鹽就能 防止幾百防止幾百mg/L的碳酸鈣沉淀析出的碳酸鈣沉淀

14、析出 幾幾mg/L的聚磷酸鹽就能防止幾百的聚磷酸鹽就能防止幾百mg/L的碳酸鈣沉淀析出的碳酸鈣沉淀析出 聚磷酸鹽在水中生成的長(zhǎng)鏈的陰離子容易吸附在微小的碳酸 鈣晶粒上，同時(shí)這種陰離子易于和CO32-的離子置換，這種置 換發(fā)生在分散于水中的全部鈣離子層上，從而防止了碳酸鈣 的析出 聚磷酸鹽除用作防止水垢外，也可作緩蝕劑用聚磷酸鹽除用作防止水垢外，也可作緩蝕劑用 聚磷酸鹽在水中會(huì)發(fā)生水解，生成正磷酸鹽。正磷酸鹽又是菌藻的營(yíng)養(yǎng)物聚磷酸鹽在水中會(huì)發(fā)生水解，生成正磷酸鹽。正磷酸鹽又是菌藻的營(yíng)養(yǎng)物 單純用聚磷酸鹽作阻垢劑已逐漸被淘汰，單純用聚磷酸鹽作阻垢劑已逐漸被淘汰， 代之而起的是代之而起的是 化學(xué)名稱

15、為化學(xué)名稱為氨基三亞甲基膦酸氨基三亞甲基膦酸 化學(xué)名稱為化學(xué)名稱為乙二胺四亞甲基膦酸乙二胺四亞甲基膦酸 化學(xué)名稱為化學(xué)名稱為羥基亞乙基二膦酸羥基亞乙基二膦酸 化學(xué)名稱為化學(xué)名稱為二亞乙基三胺五亞甲基膦酸二亞乙基三胺五亞甲基膦酸 化學(xué)名稱為化學(xué)名稱為2-膦酸基丁烷膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸三羧酸 有機(jī)膦酸酯抑制硫酸鈣垢的效果較好，但抑制碳酸鈣垢的效果較差有機(jī)膦酸酯抑制硫酸鈣垢的效果較好，但抑制碳酸鈣垢的效果較差 有機(jī)磷酸酯一般與其他藥劑如聚磷酸鹽、鋅鹽、木質(zhì)素和苯并三氮唑等有機(jī)磷酸酯一般與其他藥劑如聚磷酸鹽、鋅鹽、木質(zhì)素和苯并三氮唑等 復(fù)合作用復(fù)合作用 木質(zhì)素磺酸是由磺化后的結(jié)構(gòu)單元組成的，磺化結(jié)構(gòu)單元大致是這樣