火力發(fā)電廠循環(huán)冷卻水處理技術(shù)

1、循環(huán)冷卻水處理1. 加酸處理21.1 原理21.2 控制參數(shù)21.3 加酸量計(jì)算21.4 加酸地點(diǎn)21.5 加酸注意事項(xiàng)：32.石灰處理42.1 控制原理42.2 加藥量的控制52.3 石灰處理后的水質(zhì)52.4 工藝流程及系統(tǒng)62.5 運(yùn)行控制參數(shù)73. 加阻垢劑方法73.1 阻垢劑種類74.離子交換94.1 原理94.2 工藝參數(shù)95. 聯(lián)合處理105.1 加酸與阻垢劑的聯(lián)合處理105.2 石灰軟化與阻垢劑的聯(lián)合處理105.3 離子交換與阻垢劑的聯(lián)合處理10附錄：111. 極限碳酸鹽硬度概念112. 循環(huán)水濃縮倍率的概念113. 循環(huán)水濃縮倍率極限值124. 循環(huán)水系統(tǒng)最小排污率125. C

2、aCO3溶液平衡問(wèn)題126. CaCO3溶液的穩(wěn)定度127. CaCO3穩(wěn)定指數(shù)IW（RSI）138. CaCO3飽和指數(shù)IB139. CaCO3飽和指數(shù)1410. 天然水中溶有離子概況表1511. 水的技術(shù)指標(biāo)1512. 天然水水質(zhì)類型1613. 我國(guó)地下水、主要河流的水質(zhì)特征1614. 敞開(kāi)式循環(huán)冷卻系統(tǒng)水質(zhì)的控制標(biāo)準(zhǔn)1715. 間冷開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)水質(zhì)指標(biāo)1716. 巴基斯坦古杜循環(huán)水處理系統(tǒng)1817. 哈薩克斯坦阿克糾賓項(xiàng)目循環(huán)水資料：201. 加酸處理1.1 原理在循環(huán)冷卻水中投加濃硫酸，是把補(bǔ)充水中的碳酸硬度轉(zhuǎn)化為非碳酸鹽硬度，其反應(yīng)可以表示為：Ca(HCO3)2+H2SO4=C

3、aSO4+2CO2+2H2O由于硫酸鈣的溶解度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于碳酸鈣，生產(chǎn)的硫酸鈣不宜在冷卻水中生產(chǎn)水垢析出，故加濃硫酸后可以控制循環(huán)冷卻水中碳酸鈣后的生成，提高濃縮倍率。另外有游離CO2析出，有利于抑制碳酸鹽水垢。1.2 控制參數(shù)加酸處理控制循環(huán)水硬度低于極限碳酸鹽硬度，因?yàn)楸O(jiān)督與PH值有一定關(guān)系，所以也可監(jiān)測(cè)PH值，一般控制PH值在7.47.8之間。當(dāng)把酸加在補(bǔ)充水中時(shí)，水中殘留堿度一般控制在0.30.7mmol/L之間，避免出現(xiàn)酸性。1.3 加酸量計(jì)算循環(huán)水加酸量可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得出：QH2SQ4=49(HB,T-1HB,T')QV,XPBU105說(shuō)明：QH2SO4：硫酸加藥量，kg

4、/h；：硫酸的純度；49: 1/2 H2SO4摩爾質(zhì)量；HB,T：補(bǔ)充水中非碳酸鹽硬度mmol/L；HX,T：極限碳酸鹽硬度mmol/L；QV,X：循環(huán)水量，t/h；PBU：補(bǔ)充水量占循環(huán)水量百分比，%；：循環(huán)水濃縮倍率1.4 加酸地點(diǎn)加酸的地點(diǎn)沒(méi)有嚴(yán)格的限制，從防垢目的出發(fā)，將酸加在循環(huán)水泵前的補(bǔ)充水水流中是有利的，因?yàn)檫@樣可以保留加酸時(shí)析出的CO2，使循環(huán)水的極限碳酸鹽硬度提高，但實(shí)際上因?yàn)镃O2的量不多，所以作用并不顯著。從減輕金屬腐蝕方面考慮，宜將酸加在送入冷卻塔的循環(huán)水中。一般加酸系統(tǒng)設(shè)有混合槽。1.5 加酸注意事項(xiàng)：如果加酸量過(guò)大，可能引起CaSO4、MgSiO3水垢，還可能引起S

5、O42-對(duì)混凝土構(gòu)筑物的侵蝕。（1）CaSO4、MgSiO3水垢 硫酸鈣的溶度積常數(shù)為2.5×10-5，我國(guó)天然水系中，屬于鈣、鎂的硫酸鹽型水系比較少，而且硅酸鹽含量也不高，多數(shù)水系中SiO2含量在20mg/L以下，而鎂的含量低于鈣，雖然地下水中SO42-含量高，但CaSO4的溶解度要比CaCO3大200多倍，所以在濃縮倍率控制在35時(shí)，一般不會(huì)生成CaSO4、MgSiO3水垢。但提高濃縮倍率，也可能使水中的Ca2+和SO42-超過(guò)限量，而析出CaSO4、MgSiO3。所以一般推薦Ca2+X SO42-X5×1055×106Mg2+X SO2X1500035000

6、式中：Ca2+X：循環(huán)水中Ca2+的濃度，mg/L，Ca2+X=Ca2+BMg2+X：循環(huán)水中Ca2+的濃度（以CaCO3計(jì)），mg/L，Mg2+X=Mg2+BSO42-X：循環(huán)水中SO42-的濃度，mg/L，SO42-X=SO42-B + SO42-JSiO2X：循環(huán)水中SiO2的濃度，mg/L，SiO2X=SiO2B其中Ca2+B，Mg2+B，SiO2B分別表示補(bǔ)充水中Ca2+，Mg2+，SiO2的含量。SO42-J為在補(bǔ)充水中加入硫酸而增加的SO42-含量。（2）防止硫酸根對(duì)混凝土的侵蝕，下表列出了我國(guó)水利水電工程水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。主要是由于硫酸根對(duì)水泥中游離石灰的鹽化作用：Ca(OH)2+

7、Na2SO4+2H2O=CaSO42H2O+NaOH反應(yīng)生成的石膏又進(jìn)一步與水泥中的水化鋁酸鈣反應(yīng)生成水化鋁酸鈣晶體3CaOAl2O36H2O+3(CaSO42H2O)+19H2O=3CaOAl2O33CaSO431H2O環(huán)境水對(duì)緩凝土結(jié)晶性侵蝕判斷標(biāo)準(zhǔn)（SO42-，mg/L）水泥品種腐蝕程度腐蝕性指標(biāo)（SO42-,mg/L）水泥品種腐蝕程度腐蝕性指標(biāo)（SO42-,mg/L）普通水泥無(wú)侵蝕250抗堿酸鹽水泥無(wú)侵蝕3000弱侵蝕250400弱侵蝕30004000中等侵蝕400500中等侵蝕40005000強(qiáng)侵蝕500強(qiáng)侵蝕5000由于生成的水化鋁酸鈣晶體是針狀晶體，含有大量的結(jié)晶水，其體積比原來(lái)

8、的大2.5倍，可對(duì)水泥產(chǎn)生巨大的內(nèi)應(yīng)力引起鼓泡破壞或松脆，故稱為“水泥桿菌”。水中高濃度的鎂和銨也會(huì)對(duì)水泥產(chǎn)生侵蝕性破壞，因它可在水泥中形成硅酸鎂和氫氧化鎂。所以德國(guó)VGB中推薦SO42-的指標(biāo)為：當(dāng)水中Mg2+（或NH4+）100mg/L時(shí)，SO42-600mg/L；當(dāng)水中Mg2+（或NH4+）100mg/L時(shí)，SO42-350mg/L。2.石灰處理2.1 控制原理2.1.1 碳酸化合物的形態(tài)水中的碳酸化合物有四種存在形態(tài)：1）溶于水的二氧化碳CO2(aq)；2）溶于水的分子態(tài)（H2CO3），H2CO3與CO2(aq)都成為游離CO2或游離碳酸；3）碳酸氫根（HCO3-）,稱為結(jié)合性二氧化碳

9、或半結(jié)合性碳酸；4）碳酸根（CO32-），稱為結(jié)合性二氧化碳或結(jié)合性碳酸當(dāng)水的PH值4.3時(shí)（甲基橙變色點(diǎn)），水中各種碳酸化合物轉(zhuǎn)化為CO2；當(dāng)PH值在4.38.3（酚酞變色）之間時(shí)，以CO2和HCO3-的形態(tài)存在，當(dāng)PH8.3時(shí)，以HCO3-和CO32-的形式存在。在海水中，圖中的曲線向左推移，在海水的PH范圍內(nèi)，最主要的化學(xué)成分是HCO3-，在海洋學(xué)的PH范圍內(nèi)低端，即PH=7時(shí)，80%以上的碳都是HCO3-，其與部分都是CO2。而在最高端時(shí)，即PH=8.5時(shí)，比80%還多的是HCO3-，其余是CO32-。2.1.2 水PH值、堿度、游離CO2換算關(guān)系水的PH值與水中的堿度（HCO3）、游

10、離CO2之間的關(guān)系PH=6.35+lgHCO3-lgCO*2在大多數(shù)的天然水中，都是碳酸鹽型水，而水的PH值都在8.3以下，所以HCO-3的實(shí)際濃度就是水的堿度（B），所以也可表示為：PH=6.35+lgB-lgCO*22.1.3 化學(xué)反應(yīng)式石灰是CaO，在水中反應(yīng)生成消石灰Ca(OH)2，石灰處理就是向水中投加消石灰Ca(OH)2，去除水中的碳酸鹽硬度和相對(duì)應(yīng)的堿度?；瘜W(xué)反應(yīng)式（1）（4）如下：CO2+ Ca(OH)2=CaCO3+H2O （1）Ca(HCO3)2+ Ca(OH)2=CaCO3+H2O （2）Mg(HCO3)2+ Ca(OH)2=CaCO3+MgCO3+2H2O （3）MgC

11、O3+ Ca(OH)2=CaCO3+ Mg (OH)2 （4）如果水中油過(guò)剩的堿度如NaHCO3或KHCO3，也會(huì)與消石灰發(fā)生反應(yīng)，如反應(yīng)式（5）和（6），但是生成的Na2CO3或K2CO3也是堿性化合物，所以消石灰不能去除水中的過(guò)剩堿度。2NaHCO3+ Ca(OH)2=CaCO3+Na2CO3+H2O （5）2KHCO3+ Ca(OH)2=CaCO3+K2CO3+H2O （6）水中的MgSO4和MgCl2也可以與石灰發(fā)生反應(yīng)，如（7）和（8），反應(yīng)結(jié)果是非碳酸鹽鎂硬度被非碳酸鹽鈣硬度所取代，未能降低水的總硬度。MgSO4+ Ca(OH)2=CaSO4+Mg(OH)2 （7）MgCl2+ C

12、a(OH)2=CaCl2+Mg(OH)2 （8）在石灰處理時(shí)，對(duì)于水中的過(guò)剩堿度，可添加CaCl2進(jìn)行去除。CaCl2+ Ca(OH)2 +NaHCO3= CaCO3+NaCl+2H2O （9）水中各種化合物與石灰反應(yīng)的傾向，可以排列成以下的次序：CO2Ca(HCO3)2Ca(HCO3)2NaHCO3MgCO3MgSO4+MgCl22.2 加藥量的控制2.2.1 去除鈣的碳酸鹽硬度只要求去除水中鈣的碳酸鹽硬度時(shí)，可按下式估算：1/2CaO = 1/2CO2 + 1/2Ca(HCO3)22.2.2 去除鈣和鎂的碳酸鹽硬度當(dāng)要求同時(shí)去除水中鈣和鎂的碳酸鹽硬度時(shí)，可按下式進(jìn)行估算：1/2CaO =

13、1/2CO2 + 1/2Ca(HCO3)2+21/2Mg(HCO3)2+ NaHCO3 +注：1/2CaO：石灰投加量，mmol/L；：石灰過(guò)剩量，0.10.3 mmol/L；如果有過(guò)剩的堿度NaHCO3，也應(yīng)該在計(jì)算式中加入，因?yàn)樵诎l(fā)生Mg(OH)2沉淀之前，NaHCO3必先反應(yīng)。2.2.3 添加混凝劑時(shí)的加藥量估算當(dāng)水中同時(shí)投加了混凝劑時(shí)（一般為鐵鹽，如FeSO47H2O，因?yàn)橥都邮液蟮腜H較高），應(yīng)先按照混凝劑與水體的反應(yīng)產(chǎn)物來(lái)重新進(jìn)行加藥量的計(jì)算。如投加的混凝劑為FeCl3時(shí)，首先發(fā)生如下反應(yīng)：Fe3+HCO3-=Fe(OH)3+3CO2從反應(yīng)結(jié)果可以看出，由于Fe3+的存在，消耗了

14、HCO3-，生成了CO2。計(jì)算加藥量時(shí)應(yīng)從原水中的HCO3-含量應(yīng)減去這部分，CO2應(yīng)增加這部分，即：1/2Ca(HCO3)2= 1/2Ca(HCO3)2原水 1/3 FeCl3CO2= CO2 原水+21/3 FeCl32.3 石灰處理后的水質(zhì)2.3.1游離CO2因水經(jīng)石灰處理后的PH值一般在10.110.3左右，所以水中游離CO2能全部除去。2.3.2 殘余硬度HC=HF+BC+C(H+)HC：經(jīng)石灰處理后水的殘余硬度，mmol/L；HF：原水中非碳酸鹽硬度，mmol/L；BC：經(jīng)石灰處理后的水的殘余堿度，mmol/L；C(H+)：混凝劑投加量，mmol/L2.3.3 堿度經(jīng)石灰處理后的殘

15、余堿度一般為0.71.1mmol/L，其中包括因CaCO3的溶解產(chǎn)生0.60.8 mmol/L，另外一部分是石灰的過(guò)剩量0.10.3 mmol/L（以1/2CaO計(jì)）。因?yàn)镃aCO3的溶解度與原水HF有關(guān)，水中鈣離子含量越高，出水中CO32-堿度就越少。下表為經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可做為評(píng)價(jià)處理效果的標(biāo)準(zhǔn)，如果出水堿度大于表示所列出的數(shù)值，則說(shuō)明沉淀反應(yīng)不完全。出水的鈣含量1/2Ca2+（ mmol/L）3130.51殘留堿度（mmol/L）0.50.60.60.70.70.75注：如果原水中有過(guò)剩堿度，經(jīng)石灰處理后的水的殘留較高，此時(shí)不能按此表來(lái)判斷。2.3.4 有機(jī)物經(jīng)石灰（或與混凝處理一起）處理后，

16、水中有機(jī)物，可降低20%40%，主要是通過(guò)沉淀物或是絮凝物的吸附和共沉淀作用除去的，所以沉淀物或絮凝物越多，活性越強(qiáng)，對(duì)有機(jī)物的去除率越高。2.3.5 硅有機(jī)物石灰處理時(shí)生成的Mg(OH)2沉淀物，或石灰與混凝同時(shí)處理時(shí)生成的絮凝物，都呈絮凝狀，具有很強(qiáng)的吸附能力，可使水中的硅化合物明顯降低。在正常情況下（如水溫40），可將硅化合物的含量降低30%35%，如不采取專門措施，其參與量一般不會(huì)小于35mg/L（SiO32-）。2.3.6 耗氧量如果原水是未被工業(yè)排水污染的地面水，則不論原水耗氧量多大，通過(guò)石灰混凝處理后的耗氧量（高錳酸鹽指數(shù)）可降至約24mg/LO2。2.3.7 不穩(wěn)定度和懸浮物經(jīng)

17、處理的水應(yīng)是CaCO3的飽和溶液，但有時(shí)有CaCO3結(jié)晶過(guò)程沒(méi)有完成，所以出水是CaCO3的過(guò)飽和溶液。這樣的水不穩(wěn)定，當(dāng)它都經(jīng)管道、濾池和離子交換設(shè)備時(shí)，會(huì)出現(xiàn)CaCO3的沉淀，稱為后期沉淀，出水的穩(wěn)定性可以通過(guò)穩(wěn)定度BL來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)，可參考以下標(biāo)準(zhǔn)。評(píng)價(jià)不穩(wěn)定度（mmol/L，H+）懸浮物（mg/L）優(yōu)0.055良0.1010可0.1520不合格0.1520注：穩(wěn)定度試驗(yàn)中，水樣堿度的降低值稱為不穩(wěn)定度。2.4 工藝流程及系統(tǒng)高純度粉狀消石灰石灰筒倉(cāng)螺旋輸粉機(jī)緩沖斗精密稱重干粉給料機(jī)（電子皮帶秤）石灰乳攪拌箱石灰乳泵5%石灰乳澄清池（進(jìn)濾池前加硫酸）變空隙濾池循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)充水冷卻塔水池投加量

18、通過(guò)給水流量進(jìn)行控制，按照比例調(diào)節(jié)。另外配有混凝劑配置、投加系統(tǒng)、加酸調(diào)節(jié)PH系統(tǒng)、加氯系統(tǒng)和自動(dòng)壓縮空氣系統(tǒng)循環(huán)水排污點(diǎn)通常設(shè)置在凝汽器后，冷卻塔（或噴水池前），因?yàn)檫@里水溫高，可以減少冷卻塔的負(fù)荷。2.5 運(yùn)行控制參數(shù)變空隙濾池進(jìn)水濁度520mg/L，出水濁度為0.51.0 mg/L，F(xiàn)eSO47H2O有效計(jì)量為0.20.3 mmol/L；循環(huán)水加氯量為2.0 mg/L，出水剩余活性率為0.2mg/L；補(bǔ)充水加酸后調(diào)節(jié)PH值在7.28.2之間（原因在于CaCO3處于過(guò)飽和狀態(tài)，在循環(huán)水系統(tǒng)中可能析出CaCO3沉淀，為了消除這種不穩(wěn)定性，可以投加少量的硫酸，調(diào)節(jié)PH值）。提高水溫有利于石灰處

19、理，可以使水中的殘留堿度降低，加快沉淀物的形成和分離。3. 加阻垢劑方法3.1 阻垢劑種類3.1.1 聚合磷酸鹽主要是三聚磷酸鈉（Na5P3O10）和六偏磷酸鈉(NaPO3)6。聚合磷酸鹽在低劑量（24mg/L）情況下式有效的阻垢劑，在較高劑量（1530mg/L以上）情況下是一種有效的陰極緩蝕劑。 在水中，聚合磷酸鹽存在水解反應(yīng)：Na5P3O10+H2ONa4P2O7+NaH2PO4Na4P2O7+H2O(Na2HPO4)2Na2HPO4(Na3PO4)2+H3PO4其水解速率收到很多因素影響，主要有水的PH值、溫度、停留時(shí)間及微生物在新陳代謝中產(chǎn)生的生物酶，如表所示。影響聚合磷酸鹽水解的因素

20、因素對(duì)水解速率的影響因素對(duì)水解速率的影響水溫從0100，可加快10100倍Fe(OH)3，Al(OH)3等可加快1.010萬(wàn)倍PH從堿性酸性可加快100010000倍配合陽(yáng)離子大多數(shù)情況下可加快很多倍酶可加快10100萬(wàn)倍磷酸鹽濃度和含鹽量分別稱比例關(guān)系及幾倍變化聚合磷酸鹽水解后變成了分子量較小的聚合物和一部分正磷酸鹽，從而使它的阻垢能力和緩蝕效果降低，而且正磷酸鹽又是微生物的營(yíng)養(yǎng)成分，利于微生物的繁殖。正磷酸鹽與水中的Ca2+易產(chǎn)生磷酸鈣沉積，從而限制了從而限制了水中Ca2+的含量。從表可知，在PH值一定的條件下，水中總正磷PO43-的濃度越高，允許的Ca2+濃度越低；而總正磷PO43-濃度

21、一定的條件下，PH值越高，允許的Ca2+的濃度也越低，即產(chǎn)生Ca3(PO4)2沉積的傾向增大。不同PH值與總正磷PO43-濃度時(shí)溶液中允許存在的Ca2+濃度理論臨界值（mg/L） PH值總正磷PO43-（mg/L）7.588.58.8219.287.503.292.073.513.285.172.341.475.010.444.081.871.1210.06.602.571.120.6920.04.261.620.710.44502.250.880.380.24目前火力發(fā)電廠的循環(huán)冷卻水處理中，加藥量最大不超過(guò)610mg/L，循環(huán)水的PH值一般不超過(guò)9.0。在火力發(fā)電廠循環(huán)冷卻水的穩(wěn)定處理中，

22、當(dāng)聚合磷酸鹽的加藥量為25 mg/L和控制PH值在7.58.5之間時(shí)，為防止Ca3(PO4)2沉積，所允許的Ca2+濃度在220mg/L之間，而一般天然水中的Ca2+濃度均比此值高，即使聚合磷酸鹽的加藥量很低，只要發(fā)生水解，產(chǎn)生Ca3(PO4)2沉積的可能性就很大，所以在采用聚合磷酸鹽進(jìn)行穩(wěn)定處理時(shí)，一方面應(yīng)嚴(yán)格控制加藥量和PH值，另一方面應(yīng)防止聚合硫酸鹽的水解，此外，也可以考慮采用防止Ca3(PO4)2沉積的藥劑方案，即目前推薦采用的低磷藥劑方案。3.1.2有機(jī)膦酸鹽（含磷有機(jī)阻垢劑）含磷有機(jī)阻垢劑一般分為兩類：有機(jī)磷酸脂和有機(jī)膦酸鹽，在火力發(fā)電廠循環(huán)冷卻水處理中，大都采用有機(jī)膦酸鹽。如氨基

23、三亞甲基膦酸（Aminotrimethylenephosophonic acid，ATMP），乙二胺四亞甲基膦酸（Ethylenediamintetramethylene phosphonic acid，EDTMP），二乙烯三胺五亞甲基膦酸（DETPMP），2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸（PBTCA）。一般加藥量為24mg/L，其穩(wěn)定的極限碳酸鹽硬度為78mmol/L。3.1.3 有機(jī)低分子聚合物此類聚合物大都以乙烯或苯乙烯為單體經(jīng)聚合反應(yīng)而成。常用的為陰離型，常用的有聚丙烯酸（polyacrylic acid，縮寫為PAA），聚甲基丙烯酸，水解聚馬來(lái)酸酐（Hydrolyzed polym

24、afeic anhydride，縮寫為HPMA），馬來(lái)酸酐-丙烯酸共聚物，丙烯酸與丙烯酸羥丙酯共聚物，丙烯酸與丙烯酸酯共聚物，苯乙烯磺酸-馬來(lái)酸酐共聚物。這類低分子量聚合物的加藥量一般可低至25mg/L，所能穩(wěn)定的極限碳酸鹽硬度為68mmol/L，與水質(zhì)和工藝條件有關(guān)。 序號(hào)阻垢劑種類加藥量（mg/L）穩(wěn)定碳酸鹽硬度mmol/L1聚合磷酸鹽24Ca220mg/L2有機(jī)膦酸鹽24783有機(jī)低分子聚合物25684多元磷酸158左右4.離子交換4.1 原理采用弱酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂，與水中的重碳酸鹽硬度發(fā)生交換反應(yīng)，與非碳酸鹽硬度或鈉的中性鹽發(fā)生微弱反應(yīng)。不僅可以除去水中的碳酸鹽硬度，也能同時(shí)去除水中的堿

25、度，所以比較適合原水碳酸鹽硬度和堿度均較大的水。反應(yīng)中生成的CO2可在冷卻塔中自然消失，不必再設(shè)除碳器。水中的非碳酸鹽硬度和鈉的中性鹽變成了相應(yīng)的無(wú)機(jī)酸，但由于樹(shù)脂的活性基團(tuán)是弱酸基，對(duì)H+的親和力比對(duì)任何金屬離子都大，所以只在運(yùn)行初期出水呈微酸性，水中的硬度與堿度比值越大，出水維持微酸性的時(shí)間就越長(zhǎng)。失效后，用硫酸或鹽酸再生，可視為塔外再生，雖消耗酸，但不會(huì)增加水中酸根的含量。2R-COOH+Ca(HCO3)2(R-COO-)2Ca+2CO2+2H2O2R-COOH+Mg(HCO3)2(R-COO-)2 Mg +2CO2+2H2O2R-COOH+(CaSO4,MgSO4,CaCl2,MgCl

26、2)(R-COO-)2 Mg /(R-COO-)2 Ca +H2SO4/2HCl2R-COOH+NaCl(R-COO-)2Na+ HCl2R-COOH+Na2SO4(R-COO-)2Na+H2SO44.2 工藝參數(shù)（1）出水水質(zhì)：出水平均剩余堿度，一般控制在0.30.5mmol/L（2）運(yùn)行流速：1520m/h（3）反洗：反洗流速為1520m/h，反洗時(shí)間15min，一般反洗至出水清澈透明為止（進(jìn)水懸浮物有關(guān)）（4）再生：參考下表再生劑種類再生劑用量再生劑濃度（%）再生液流速（m/h）再生方式H2SO41701.015順流再生HCl5070125順流再生（5）置換 流速45m/h，時(shí)間45mi

27、n（6）正洗 流量22.5m3/m3（樹(shù)脂），正洗流速為1520m/h，正洗時(shí)間為1020min。（7）工作交換容量 設(shè)計(jì)時(shí)采用15001800mol/m3（樹(shù)脂），如果以堿度漏過(guò)20%為終點(diǎn)，容量可達(dá)2000 mol/m3（樹(shù)脂）以上。4.3 離子交換設(shè)備（1）設(shè)備結(jié)構(gòu)：分為雙流式和單流式，雙流式更適合循環(huán)冷卻水。（2）運(yùn)行工藝：運(yùn)行時(shí)，由頂部和底部同時(shí)進(jìn)水，由設(shè)置在樹(shù)脂層中間的出水集水裝置引出。再生時(shí)，由頂部引入再生液，自上而下進(jìn)行順流再生。（3）常用樹(shù)脂型號(hào)為D113弱酸性陽(yáng)樹(shù)脂。（4）某電廠的運(yùn)行情況：采用D113弱酸性陽(yáng)樹(shù)脂，濃縮倍率達(dá)到4.0倍以上。運(yùn)行流速2530m/h，進(jìn)水溫度

28、12，再生劑濃度1%（H2SO4），再生流速15 m/h，再生水平170g/L，順流再生，失效終點(diǎn)控制出水硬度為1.0mmol/L，運(yùn)行周期為50小時(shí)，周期制水量為8600m3，交換容量31003200mmol/L（樹(shù)脂），酸耗為5055mg/mmol，酸再生鋁為98%。出水硬度0.4mmol/L，去除率達(dá)84%，堿度為0.8 mmol/L，去除率為80%，總固形物為275mg/L，降低34%。5. 聯(lián)合處理5.1 加酸與阻垢劑的聯(lián)合處理加酸法雖然可以提高濃縮倍率，但加酸量大，運(yùn)行費(fèi)用高。阻垢劑在低劑量的情況下，只能使68mmol/L的碳酸鹽硬度處于穩(wěn)定狀態(tài)，濃縮倍率低，用水量大。故可將兩種工

29、藝聯(lián)合處理。其處理工藝是，首先對(duì)補(bǔ)充水進(jìn)行加酸處理，是補(bǔ)充水的碳酸鹽硬度降低至阻垢劑所能穩(wěn)定的極限碳酸鹽硬度與濃縮倍率的比值，然后再進(jìn)行阻垢劑穩(wěn)定處理，硫酸加藥量，可根據(jù)所中和的碳酸鹽硬度和處理水量進(jìn)行估算，阻垢劑的投加量仍然是24mg/L。5.2 石灰軟化與阻垢劑的聯(lián)合處理石灰處理同事降低了補(bǔ)充水的硬度和監(jiān)督，但由于極限碳酸鹽硬度低，仍達(dá)不到較高的濃縮倍率，如在石灰軟化的基礎(chǔ)上在投加低劑量的阻垢劑，可是濃縮倍率明顯提高，大大節(jié)約補(bǔ)充用水。某廠應(yīng)用此工藝，濃縮倍率提高到56倍，排污率將至0.28%。單石灰處理后的PH值一般在10以上，而且還帶有很多未為沉降下來(lái)的細(xì)小CaCO3和Mg(OH)2顆

30、粒，是一種很不穩(wěn)定的水，需加酸調(diào)節(jié)PH到7.58.3，然后再投加24mg/L的阻垢緩蝕劑。5.3 離子交換與阻垢劑的聯(lián)合處理循環(huán)冷卻水的補(bǔ)充水如全部采用弱酸陽(yáng)離子交換，雖然可達(dá)到很高的濃縮倍率，但投資高和再生用酸量較高而受到一定的限制。單純采用阻垢劑法，因濃縮倍率較低和補(bǔ)水量大也存在一定的局限性。如將這兩種防垢處理聯(lián)合使用，不僅可以減少設(shè)備投資和運(yùn)行再生用酸量，而且可以達(dá)到很高的濃縮率。這種聯(lián)合處理是讓部分（60%80%）補(bǔ)充水通過(guò)弱酸離子交換器，降去水中的碳酸鹽硬度，然后與剩余的未經(jīng)離子交換的補(bǔ)充水混合，依次混合水作為循環(huán)冷卻水的水源，并同時(shí)投加低劑量的阻垢劑。這樣可是濃縮倍率達(dá)到3.04.

31、0以上，冷卻系統(tǒng)的排污率小于1%。通過(guò)弱酸離子交換器的水量與補(bǔ)充水的水質(zhì)，要求的濃縮倍率和阻垢劑的阻垢性能有關(guān)。附錄：1. 極限碳酸鹽硬度概念極限碳酸鹽硬度：如果將循環(huán)水的補(bǔ)充水，在汽工作溫度下進(jìn)行蒸發(fā)，再起濃縮的初期水中的碳酸鹽硬度隨著升高，但達(dá)到某一極限值時(shí)，不再升高，保持一數(shù)值不變。此值為該溫度下的極限碳酸鹽硬度，在以后的濃縮過(guò)程中，有CaCO3沉淀物析出，水中碳酸鹽硬度不再隨著升高。2.8HX,T'=8+O3-t-405.5-O7-2.8HB,T6-O7+(t-4010)3HX,T：極限碳酸鹽硬度mmol/LO：補(bǔ)充水耗氧量，mg/LO2；HB,T：補(bǔ)充水中非碳酸鹽硬度mmol

32、/L；t：循環(huán)水的最高溫度，當(dāng)t40時(shí)，按t=40計(jì)算。注：此計(jì)算式適用于補(bǔ)充水的耗氧量小于25mg/LO2和循環(huán)水溫度為3065的情況下。2. 循環(huán)水濃縮倍率的概念濃縮倍率：循環(huán)水中鹽類的濃度與補(bǔ)充水中鹽類的濃度之比。常按最不易沉淀的Cl-離子估算濃縮倍率。循環(huán)水的濃縮倍率一般控制在35。K= Cl-X/ Cl-BU注： K：濃縮倍率Cl-X：循環(huán)水中Cl-的含量Cl-BU：補(bǔ)充水中Cl-的含量按照物料衡算的原則：PBU Cl-BU=（PF+PP）Cl-XK= Cl-X/ Cl-BU= PBU/ PF+PP=(PF+PP+PZH)/( PF+PP)= PBU/( PF+PP)PBU=補(bǔ)充水流

33、量占循環(huán)水流量的百分?jǐn)?shù)PF=風(fēng)吹和泄漏量占循環(huán)水流量的百分?jǐn)?shù)PP=排污量占循環(huán)水流量的百分?jǐn)?shù)PZH=蒸發(fā)量占循環(huán)水流量的百分?jǐn)?shù)Cl-X：循環(huán)水中Cl-的含量Cl-BU：補(bǔ)充水中Cl-的含量循環(huán)水中鹽類的濃度CC=QBU/QSHCBUQBU：補(bǔ)充水水量，m3/hCBU：補(bǔ)充水含鹽量，mg/LQSH：排污、風(fēng)吹和泄漏的總水量，m3/h3. 循環(huán)水濃縮倍率極限值濃縮倍率的極限值K=HT/HT,BU （1）HT：極限碳酸鹽硬度HT,BU：補(bǔ)充水的碳酸鹽硬度4. 循環(huán)水系統(tǒng)最小排污率算出K后，可按下式求得最小的排污率K= (PZH+PF+PP)/(PF+PP) （2）PP=PZHK-1-PF （3） P

34、F=風(fēng)吹和泄漏量占循環(huán)水流量的百分?jǐn)?shù)PP=排污量占循環(huán)水流量的百分?jǐn)?shù)PZH=蒸發(fā)量占循環(huán)水流量的百分?jǐn)?shù)5. CaCO3溶液平衡問(wèn)題CaCO3的溶解度很小，而Ca(HCO3)2的溶解度較大。水中鈣的碳酸鹽是溶解還是析出，與碳酸鹽平衡有關(guān)。在碳酸化合物的平衡重傾向于生成CO32-，則易于使Ca2+轉(zhuǎn)變成沉淀物CaCO3；反之傾向于生成HCO3-，就易于使CaCO3溶解。如果向水中送入多量的CO2，則HCO3-增多，CO32-減少；反之，如果CO2在水中消失，則HCO3-減少，CO32-增多。2HCO3-=CO2+CO32- +Ca2+ CaCO3(S)平衡二氧化碳濃度：水中的CO2的濃度足以維持C

35、aCO3呈飽和狀態(tài)，既不是發(fā)生CaCO3溶解，也不會(huì)析出CaCO3，此時(shí)CO2的濃度。影響因素包括溫度、含鹽量、堿度和硬度。6. CaCO3溶液的穩(wěn)定度測(cè)定方法：將水樣通過(guò)粒狀大理石濾層過(guò)濾，然后比較通過(guò)前后水樣的堿度（或PH值）。如果通過(guò)后的堿度或PH值增大，則表示水中CO2大于平衡值，使大理石的CaCO3組分溶解了；反正，如果堿度減小，則表示水中CO2小于平衡值，有CaCO3析出。B=B1-B2式中： B：堿度的增值，即用堿度表示的穩(wěn)定度B1、B2分別表示反應(yīng)前后的堿度如果B為正值，表示此水是CaCO3的不飽和溶液，如為負(fù)值，則為過(guò)飽和溶液，如為0，則為飽和溶液。7. CaCO3穩(wěn)定指數(shù)I

36、W（RSI）IW=2pHB-pHY穩(wěn)定指數(shù)是飽和指數(shù)的一種修正形式。式中的pHY可以通過(guò)下列公式計(jì)算pHY：pHY=1.465lgB+7.03其中B為水中的總堿度mmol/L。pHB=f1(t)-f2(Ca2+)-f3(B)+f4(S)f1(t)：溫度函數(shù)；f2(Ca2+)：鈣含量函數(shù)；f3(B)：堿度函數(shù)；f4(S)：含鹽量函數(shù)。以上四種函數(shù)值可以根據(jù)原水水質(zhì)，查圖求得。穩(wěn)定指數(shù)判斷標(biāo)準(zhǔn)IW水質(zhì)性質(zhì)IW水質(zhì)性質(zhì)8.7對(duì)含CaCO3的材料腐蝕性嚴(yán)重6.43.7結(jié)CaCO3水垢8.76.9對(duì)含CaCO3的材料腐蝕性中等3.7結(jié)CaCO3水垢嚴(yán)重6.96.4水質(zhì)穩(wěn)定8. CaCO3飽和指數(shù)IB飽和

37、指數(shù)是根據(jù)CaCO3的溶度積和各種碳酸化合物之間的平衡關(guān)系推導(dǎo)出來(lái)的一種指數(shù)的概念，以判斷某種水質(zhì)在運(yùn)行條件是否有CaCO3水垢析出。判斷方法：IB=pHY-pHBIB=0 表明水質(zhì)是穩(wěn)定的，稱穩(wěn)定型水IB0 表明CaCO3呈過(guò)飽和狀態(tài)，有CaCO3水垢析出的傾向，稱結(jié)垢型水IB0 表明CaCO3呈未飽和狀態(tài)，有溶解CaCO3固體的傾向，對(duì)剛才有腐蝕性，稱為腐蝕性水。式中：IB：碳酸鈣飽和指數(shù)； pHY：實(shí)際運(yùn)行條件下實(shí)測(cè)PH值； pHB：飽和PH值，即循環(huán)水在使用溫度條件下被CaCO3飽和時(shí)的PH值。一般情況下，IB值在±（0.250.3）范圍內(nèi)，可以認(rèn)為是穩(wěn)定的。pHB的計(jì)算參照

38、穩(wěn)定指數(shù)中的公式進(jìn)行計(jì)算。9. CaCO3飽和指數(shù)循環(huán)水在用磷系列藥劑處理時(shí)，因水解作用生成磷酸根，當(dāng)它與水中Ca2+濃縮到一定濃度時(shí)，可能會(huì)生成Ca3(PO4)2沉淀。磷酸鈣飽和指數(shù)IP,B與碳酸鈣飽和指數(shù)型式上類似。IP,B=pHY-pHP,BIP,B：磷酸鈣飽和指數(shù)pHY：循環(huán)水在使用溫度條件下，被Ca3(PO4)2飽和時(shí)的PH值，可根據(jù)水中Ca2+和PO43-濃度和溫度，查圖得到。10. 天然水中溶有離子概況表天然水中溶有離子的概況類別陽(yáng)離子陰離子含量范圍名稱符號(hào)名稱符號(hào)鈣離子Ca2+碳酸氫根HCO3-自幾個(gè)mg/L至幾萬(wàn)mg/L鎂離子Mg2+氯離子Cl-鈉離子Na+硫酸根SO42-鉀

39、離子K+鐵離子Fe3+氟離子F -自十分之幾mg/L至幾個(gè)mg/L錳離子Mn2+硝酸根NO3-銨離子NH4+碳酸根CO32-銅離子Cu2+硫氫酸根HS-小于十分之一mg/L鋅離子Zn2+硼酸根BO3-鎳離子Ni+亞硝酸根NO3-鈷離子Co2+溴離子Br-鋁離子Al3+碘離子I-磷酸氫根HPO42-磷酸二氫根H2PO4-11. 水的技術(shù)指標(biāo)12. 天然水水質(zhì)類型分類依據(jù)水質(zhì)類型評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)含鹽量低含鹽量水200mg/L以下中等含鹽量水200500mg/L較高含鹽量水5001000 mg/L高含鹽量水1000 mg/L硬度極軟水硬度1.0mmol/L軟水硬度=1.03.0mmol/L中等硬度水硬度=3

40、.06.0mmol/L硬水硬度=6.09.0mmol/L極硬水硬度9.0mmol/L水處理工藝堿性水HCO3-1/2Ca2+1/2Mg2+非堿性水1/2Ca2+1/2Mg2+HCO3-鈣硬水1/2Ca2+HCO3-鎂硬水1/2Ca2+1/2Mg2+HCO3-1/2Ca2+碳酸鹽型HCO3-1/2SO42-+Cl-非碳酸鹽型HCO3-1/2SO42-+Cl-13. 我國(guó)地下水、主要河流的水質(zhì)特征地下水的含鹽量大都在1005000mg/L，在某些特殊情況下還可能更高些；硬度通常在210mmol/L之間，也有高達(dá)1025mmol/L。除了會(huì)受到工業(yè)污染的淺層地下水外，一般地下水的水質(zhì)中年穩(wěn)定的，所以

41、他可以用作工業(yè)水的水源。地下水水質(zhì)（mg/L）地區(qū)Ca2+Mg2+Na+K+HCO3-SO42-Cl-岳陽(yáng)2.831.365.299.768.952.55天津塘沽8.03.731746448208佳木斯37.212.620.41401540哈爾濱72.812.823.53178.021.3石家莊82.910.816.322037.328寧夏4814378270048839392128我國(guó)河流水質(zhì)（mg/L）地區(qū)Ca2+Mg2+Na+K+HCO3-SO42-Cl-含鹽量閩江2.00.56.720.24.90.535.5長(zhǎng)江28.99.68.6128.913.44.2193.6黃河39.117.9

42、46.3152.082.630.0377.9西江18.54.88.191.52.82.9128.6石松花江12.03.86.864.45.91.093.9黑龍江11.62.56.754.96.02.083.7塔里木河107.6841.510286217.26052143083175114. 敞開(kāi)式循環(huán)冷卻系統(tǒng)水質(zhì)的控制標(biāo)準(zhǔn)敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目低PH值高PH值PH6.58.07.58.8懸浮物（mg/L）200400300400CO32-55HCO3-5150300400SiO2150150200Mg2+SiO2350006000075000Ca2+SO42-1.5×1

43、052.5×1062.5×1068×106Ca2+SO42-CO32-2×1064×106Cl-根據(jù)管材決定根據(jù)管材決定COD、BOD、NH3根據(jù)所采用的殺菌劑種類決定根據(jù)所采用的殺菌劑種類決定注：質(zhì)量單位的濃度是mg/L，Ca2+、Mg2+、HCO3-和CO32-以CaCO3計(jì)。15. 間冷開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)水質(zhì)指標(biāo)間冷開(kāi)式系統(tǒng)循環(huán)冷卻水水質(zhì)指標(biāo)項(xiàng)目單位要求或使用條件許用值濁度NTU20PH值6.89.5鈣硬度+甲基橙堿度（以碳酸鈣計(jì)）mg/L碳酸鈣穩(wěn)定指數(shù)RSI3.31100總鐵mg/L1.0Cu2+mg/L0.1Cl-mg/L不銹鋼換熱設(shè)

44、備，水走殼程，傳熱面水側(cè)壁溫不大于70，冷卻水出水溫度小于45700SO42-+Cl-mg/L2500硅酸（以SiO2計(jì)）mg/L175Mg2+×SiO2（鎂以碳酸鈣計(jì)）mg/LPH8.550000游離氯mg/L循環(huán)回水總管處0.21.0NH3-Nmg/L10石油類mg/L5CODCrmg/L100注：鈣硬度與甲基橙堿度之和1100mg/L或碳酸鹽穩(wěn)定指數(shù)RSI3.3時(shí)，應(yīng)加酸或進(jìn)行軟化處理。16. 巴基斯坦古杜循環(huán)水處理系統(tǒng)阻垢劑加藥裝置：閉式循環(huán)水進(jìn)水流道次氯酸鈉加藥裝置：加至閉式水補(bǔ)水管道和閉式循環(huán)水進(jìn)水流道硫酸加藥裝置：加至閉式水循環(huán)水泵進(jìn)水流道正常情況下，循環(huán)水系統(tǒng)采用直流

45、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，當(dāng)水源（運(yùn)河）檢修時(shí)，循環(huán)水系統(tǒng)采用閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，補(bǔ)給水采用深井水。循環(huán)冷卻水采用直流冷卻時(shí)，次氯酸鈉加入循環(huán)泵房進(jìn)水前池流道，沖擊加藥方式，加藥濃度為3mg/L，每次15min，每天4次。當(dāng)循環(huán)冷卻水采用閉式循環(huán)時(shí)，次氯酸鈉加入循環(huán)水補(bǔ)水管。當(dāng)采用二次循環(huán)冷卻時(shí)，對(duì)冷卻水加阻垢劑和硫酸處理。補(bǔ)充水水質(zhì)統(tǒng)計(jì)表項(xiàng)目PH電導(dǎo)率s/cm總堿度總硬度鈣硬度鎂硬度Cl-SO42-（mmol/L）地下水8.053152.52.61.80.80.450.33運(yùn)河水8.152571.972.21.110.430.66循環(huán)水量為5500m3/h，平均補(bǔ)水量為1200 m3/h，直流冷卻時(shí)，

46、循環(huán)水的補(bǔ)水量為225 m3/h。冷卻塔平均進(jìn)水溫度為45，出水平均溫度為35。序號(hào)項(xiàng)目單位直流供水系統(tǒng)循環(huán)供水系統(tǒng)最大值平均值最大值平均值1冷卻塔蒸發(fā)損失m3/h6655902冷卻塔風(fēng)吹損失m3/h46453冷卻塔排污損失m3/h287250設(shè)計(jì)值：設(shè)計(jì)濃縮倍率K=3；設(shè)計(jì)排污率PP=250/5500=4.5%設(shè)計(jì)蒸發(fā)率PZH =590/5500=11%HB,T設(shè)計(jì)風(fēng)吹損失率PF=45/5500=0.8%設(shè)計(jì)補(bǔ)水率=(590+45+250)/5500=16.1%極限濃縮倍率K=極限碳酸鹽濃度/補(bǔ)充水碳酸鹽濃度=(68)/2.5=2.43.3極限排污率PP=PZH/(K-1)-PF=(7.14

47、.0)%加藥量分析：次氯酸鈉加藥量：沖擊加藥方式，每天共1個(gè)小時(shí)，加藥量為3mg/L，每天共計(jì)2.655kg。阻垢劑加藥量：加藥系統(tǒng)采用硫酸和阻垢劑的共同處理的加藥方式，阻垢劑的加藥量一般為24mg/L，所能穩(wěn)定的極限碳酸鹽硬度濃度在68 mmol/L。補(bǔ)充水量包括冷卻塔蒸發(fā)損失、風(fēng)吹損失和排污損失（不考慮泄漏等情況），循環(huán)水每小時(shí)補(bǔ)水量為885t，故所需要的阻垢劑的加藥量為：1.7kg/h。硫酸加藥量：由于阻垢劑的存在，所投加的硫酸量只需將循環(huán)水的碳酸鹽硬度降低到阻垢劑能夠穩(wěn)定的極限碳酸鹽硬度與循環(huán)水濃縮倍率的比值即可。設(shè)計(jì)濃縮倍率K=3，即HX,T/K =(68)/3=22.7 mmol/

48、L。補(bǔ)充水碳酸鹽硬度HB,T =2.5 mmol/L，所以需要硫酸進(jìn)行中和掉00.5 mmol/L碳酸鹽硬度。Ca(HCO3)2+H2SO4=CaSO4+2CO2+2H2O由加酸經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得（取HX,T=6 mmol/L），加酸量為22.14kg/h。如果在不投加阻垢劑的情況下，循環(huán)水中的極限碳酸鹽硬度一般在2.9 mmol/L，則加酸量為66.39kg/h，約為前者的3倍。QH2SQ4=49(HB,T-1HB,T')QV,XPBU105說(shuō)明：QH2SQ4：硫酸加藥量，kg/h；：硫酸的純度，取=0.98；49: 1/2 H2SO4摩爾質(zhì)量；HB,T：補(bǔ)充水中碳酸鹽硬度mmol/L，取HB,T =2.5mmol/L