工業(yè)冷卻水處理技術(shù)詳解

1、工業(yè)冷卻水處理技術(shù)詳解冷卻系統(tǒng)通常是減少用水的好的侯選者。不論是優(yōu)化使用昂貴的自來水，還是改用回用水作為水源，或者還是改變冷卻系統(tǒng)的操作方式，其結(jié)果都將意味著節(jié)約大量的水資源。回過來講，節(jié)約會導(dǎo)致用水和排污的賬單減少，同時也減少了廢水處理成本。使水的利用效率最大化，也會幫助一個公司在產(chǎn)能達到極限成為一個挑戰(zhàn)的時候，找到未來的增長點。在今天快速發(fā)展的市場上，知道向哪個方向努力能夠降低成本，是保持競爭能力的關(guān)鍵。人們習(xí)慣把降低成本的著眼點集中在分析產(chǎn)品生產(chǎn)線上面。然而一位好的環(huán)境工程師領(lǐng)導(dǎo)層如果賦予他必要的權(quán)力支持能夠通過優(yōu)化輔助操作來幫助降低成本，比如那些依賴于水的輔助操作。關(guān)注于節(jié)約用水是一個

2、不錯的生意。它有一個最起碼的直接效益：消耗更少的水意味著水費支出更少，水處理費用更少，污水排放費用的更少。冷卻塔是整個系統(tǒng)主要的水消耗場所。由于使用過程中水質(zhì)變化，冷卻塔水處理可以同時采用化學(xué)方法和物理方法。最常見的冷卻水處理是用來控制腐蝕、沉積(結(jié)垢和微生物滋生。在安裝化學(xué)處理設(shè)備或者使用一種新的化學(xué)水處理藥劑之前，請咨詢聯(lián)系當(dāng)?shù)氐南嚓P(guān)部門關(guān)于法規(guī)、報告制度和許可要求。腐蝕控制腐蝕是一個電化學(xué)過程，腐蝕就是金屬從陽極電位向陰極電位的電子轉(zhuǎn)移過程中發(fā)生的氧化。陰離子緩蝕劑減少陰極金屬表面的可接觸面積，陽離子緩蝕劑則是減少可接觸的陽極表面面積。有時候同時需要這兩種類型的緩蝕劑來抑制腐蝕。磷酸鹽、

3、鋅鹽、鉬酸鹽和聚合硅酸鹽是低碳鋼的緩蝕劑，而有機氮基復(fù)合物(偶氮化合物則是銅質(zhì)材料的緩蝕劑?；蛘呤峭ㄟ^水中礦物質(zhì)的特性，控制碳酸鈣處于過飽和的平衡狀態(tài)，讓少量的碳酸鈣晶體析出在設(shè)備和管道內(nèi)表面，從而中斷這個腐蝕的電化學(xué)過程，達到控制腐蝕的目的。結(jié)垢控制冷卻循環(huán)水系統(tǒng)中通常會沉積幾種不同的水垢，從而迫使要采取幾種不同的控制方法：沉積抑制劑控制目的是增溶劑預(yù)防水垢析出，也是晶體修飾劑改變沉積物的自然狀態(tài)而不會粘附在系統(tǒng)內(nèi)表面。分散劑和表面活性劑是荷電分子，它們吸附懸浮固體顆粒，使它們相互排斥，使固體顆粒保持在較小的顆粒狀態(tài)。酸、磷酸鹽和水溶性聚合物是典型的無機垢抑制劑，冷卻水中的鈣硬度較高時結(jié)垢控

4、制尤其關(guān)鍵。另外的方法就是將過飽和的沉積物從水中取出一部分，這樣就防止了沉積物的析出而實現(xiàn)阻垢的目的。比如部分軟化的方法或者電解除垢的方法。微生物控制氫氧根自由基(OH、雙氧水(H2O2和次氯酸鹽(漂白劑，OCl-、以及氯氣(Cl2都是氧化劑，它們能夠殺死微生物。這幾種化合物中，次氯酸鈉處置最容易，也最安全。一般用13% 次氯酸鈉溶液來破壞微生物。雙氧水是液體狀態(tài)，皮膚接觸后容易引起燒傷。臭氧、雙氧水和氫氧根自由基也可以用來控制微生物滋生。所有這些物質(zhì)都是強氧化劑。典型的微生物抑制化合物包括氯和溴化合物，或者臭氧，也包括幾種有毒性的有機物，例如季銨鹽、甲醛、有機硫化物、溴基有機物等等。注：四氨

5、基化合物，與其說是殺菌劑，不如說是抑菌劑(比如，抑制微生物滋生，但是沒有殺死微生物。表面活性劑也幫助殺菌劑減少生物膜。也可以通過電解水本身產(chǎn)生上述氧化性殺菌物質(zhì)，實現(xiàn)微生物控制。酸pH控制處理通過向冷卻循環(huán)水中加入硫酸來調(diào)節(jié)pH值來控制冷卻循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)垢。當(dāng)使用硫酸時，確保采取必要的防護措施：使用硫酸之前，所有的工區(qū)內(nèi)的相關(guān)人員必須經(jīng)過培訓(xùn)如何使用，以及出現(xiàn)事故時如何處理。處置硫酸的工人必須佩戴眼睛和皮膚的防護設(shè)備，并訓(xùn)練如何防止硫酸接觸到眼睛和皮膚。如果硫酸通過自動系統(tǒng)添加，需要經(jīng)常檢查添加設(shè)備以免過量添加導(dǎo)致整個系統(tǒng)嚴(yán)重損壞。過量加酸后，低堿度水比高堿度水造成腐蝕破壞更容易。采用EST冷

6、卻循環(huán)水處理技術(shù)之后，在特殊的水質(zhì)條件下，也可以通過添加酸來進一步提高水的利用率，減少排污量。生物污染藻類和生物膜污染會增加熱交換損失和腐蝕風(fēng)險。生物膜污染的熱阻值是與同樣厚度的碳酸鈣垢的5倍，也就是說生物膜污染帶來的熱量損失是無機水垢的5倍以上。生物膜也是造成垢下腐蝕的主要來源。EST技術(shù)通過產(chǎn)生氧化性的殺生物質(zhì)或創(chuàng)造強堿和強酸性交替出現(xiàn)的環(huán)境，有效控制藻類等生物的滋生。旁流過濾當(dāng)補充水的濁度比較高、空氣中漂浮物如塵土或者油比較普遍、或者冷卻水通路較小而容易堵塞的時候，旁流過濾系統(tǒng)非常有效。過濾系統(tǒng)濾除循環(huán)水中的顆粒物或者懸浮固體，從而使整個系統(tǒng)運行效率高，維護量小。然而，旁濾系統(tǒng)本身需要經(jīng)

7、常維護。增加濃縮倍率操作者能夠在210倍濃縮倍率下運行，但是冷卻水處理程序必須考慮到礦物質(zhì)含量的增加，并作相應(yīng)調(diào)整以免對冷卻系統(tǒng)中的設(shè)備造成不利的影響。其中一個可能的變化就是利用前面討論過的阻垢劑。其它的辦法還有，例如補加水部分軟化處理，或者也可以考慮加酸。當(dāng)分析潛在的成本節(jié)約時，這些額外增加的化學(xué)藥劑的費用應(yīng)該考慮進來。一般情況下，為了防止化合物預(yù)沉淀，需要向冷卻塔中添加更多的分散劑和磷酸鹽補加水部分軟化補加水補入冷卻塔之前部分軟化處理是增加冷卻塔效率的有效前處理方法之一。部分軟化降低水的硬度，堿度和二氧化硅。軟化方法常見的是用石灰處理或者石灰/純堿聯(lián)合處理，把引起硬度和堿度的離子預(yù)先沉淀出

8、來。沉淀物再用過濾大方法濾除。部分軟化處理一般用于中至高硬度和堿度水處理(以CaCO3計150500ppm。EST的功能相當(dāng)于冷石灰軟化，可以用旁流安裝的方式，連續(xù)不斷地軟化冷卻循環(huán)水水質(zhì)組分對冷卻系統(tǒng)的影響硬度(鈣和鎂濃度的表示方法雖然鈣和鎂都能引起結(jié)垢，鈣卻有特別的麻煩，因為某些鈣鹽在水中存在溶解度倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象。鎂一般沒有這個問題。除非水中硅的含量同時也很高，這樣會引起硅酸鎂在熱交換器上的結(jié)垢。與大多數(shù)鹽溶液溫度越高溶解度越高的特性不同，溫度越高，碳酸鈣溶解度反而下降。堿度(堿度表示中和酸的能力重碳酸鹽一般代表測定的堿度的主要成份，雖然在特定條件下，碳酸鈣和氫氧化物堿度也可能大量存在。堿度是預(yù)

9、測碳酸鈣結(jié)垢傾向的重要指標(biāo)之一。二氧硅能生成難于去除的水垢沉積物。如果硅含量(二氧化硅超過150ppm，預(yù)處理或者旁濾是必要的手段。總懸浮物(TSS(由不溶物質(zhì)，如淤泥、砂子、粘土、植物等組成。和溶解性固體不同，不是所有的懸浮物都是通過補加水進入冷卻循環(huán)水系統(tǒng)中的。一些懸浮物可能由腐蝕、結(jié)垢副產(chǎn)物生成，或者在空氣與水接觸時產(chǎn)生。懸浮物粘附在生物膜上，造成垢下腐蝕?？倯腋∥锟梢酝ㄟ^補加水預(yù)處理、旁流過濾或者加入分散劑(阻聚劑來控制。氨是許多微生物的理想營養(yǎng)成份。它會促進熱交換器和冷卻塔填料上的生物膜形成和生長。它也對銅質(zhì)合金有絕對的腐蝕作用(即使合金經(jīng)過了化學(xué)藥劑鈍化處理。有多個案例報道過，即使

10、氨濃度在2.0ppm的極低水平，也造成了應(yīng)力腐蝕而破裂。氨也會和氯離子一起生成氯胺，氯胺的殺菌效果是游離氯的1/10。氯胺極容易揮發(fā)，經(jīng)過冷卻塔時會從水中逸出，不會起到任何消毒作用。氨也會降低或抵消某些非氯化殺菌劑的效果，如戊二醛(氨存在的情況下，溴是比氯更有效的殺菌劑。磷酸鹽pH值控制在7.07.5而且有充足的分散劑條件下，磷酸鹽濃度等于或小于4.0ppm時，可以不考慮它們的影響。因為在這個濃度范圍內(nèi)磷酸鹽還可能對碳鋼起到防腐的作用。磷酸鹽是常見陽離子緩蝕劑(由于其含量會有所波動，為了防腐，回用水不應(yīng)該作為唯一的冷卻水補加水水源。含量較高時(Ca2+大于100ppm和PO43+大于20ppm

11、，在熱交換器上有析出磷酸鈣垢的危險，尤其是在熱負荷高而流速低的情況下。因此，嚴(yán)密監(jiān)測排污水是很有必要的。磷酸鹽同時也是生物膜的養(yǎng)分。氯離子對大多數(shù)金屬都有腐蝕性，特別是碳鋼。對于不銹鋼，氯離子濃度的上限是700ppm，但是對于其它金屬這個限制可以高達1000ppm。鐵在磷酸根存在的情況下必須考慮鐵離子問題，它們會結(jié)合生成我們不希望的污染物。它會使阻止磷酸鈣結(jié)垢的聚合物失去活性?；赜盟蔫F離子濃度較高，一般為0.120.32ppm，鐵離子濃度達到這一濃度就需要做特殊處理。生物耗氧量(BOD反映了微生物中有機物含量和控制生物污染所需要加入的氧化性殺菌劑的量。硝酸鹽和亞硝酸鹽冷卻循環(huán)水中的含量在30mg/L以上時，對碳鋼的腐蝕有額外的控制作用。對減輕不銹鋼的破裂及孔蝕有貢獻。硝酸鹽對銅合金既沒有腐蝕作用，也沒有防腐作用。鋅能夠協(xié)助磷酸根和硝酸根降低碳鋼腐蝕速率和孔蝕傾向。冷卻水中含量在0.5ppm以上是有益的，但是3.