循環(huán)冷卻水水質(zhì)處理

淺議循環(huán)冷卻水水質(zhì)處理劉鈺疇(南昌有色冶金金設(shè)計(jì)研究院院南昌3300002)[內(nèi)容摘要]介介紹了多種循循環(huán)冷卻水水水質(zhì)處理的方方法及其基本本原理，并對(duì)對(duì)循環(huán)冷卻水水水質(zhì)處理的的發(fā)展趨勢(shì)做做了簡(jiǎn)要說(shuō)明明。[關(guān)鍵詞]]循環(huán)冷卻水結(jié)垢腐蝕水質(zhì)穩(wěn)定處理在循環(huán)冷卻水系系統(tǒng)中，由于于循環(huán)冷卻水水長(zhǎng)時(shí)間反復(fù)復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)和使用用，通過(guò)冷卻卻構(gòu)筑物的傳傳熱與物質(zhì)交交換，循環(huán)冷冷卻水與大氣氣接觸，從而而使循環(huán)冷卻卻水具有以下下一些明顯的的特點(diǎn)：(1)水中游離離及溶解的CO2大量逸散，當(dāng)當(dāng)CO2的含量不足足以保證重碳碳酸鹽的平衡衡時(shí)，給水管管道和用水設(shè)設(shè)備內(nèi)就會(huì)形形成CaCO3沉淀，引起起系統(tǒng)內(nèi)CaCO3結(jié)垢；(2)水中所含含的溶解性氣氣體、腐蝕性性鹽類(lèi)與酸類(lèi)類(lèi)等電解質(zhì)與與金屬接觸時(shí)時(shí)，因?yàn)殡娊饨赓|(zhì)的作用，從從金屬表面析析出Fe2+，使設(shè)備備和管道金屬屬遭到破壞；；(3)空氣中的的污染物如塵塵土、雜物、可可溶性氣體及及換熱器物料料滲漏等均可可進(jìn)入循環(huán)水水，致使微生生物大量繁殖殖，加速金屬屬的腐蝕；(4)由于補(bǔ)充充水帶來(lái)或水水在循環(huán)使用用過(guò)程中產(chǎn)生生的各種微生生物、其它有有機(jī)物及無(wú)機(jī)機(jī)懸浮雜質(zhì)在在管道和換熱熱器表面沉積積。基于以上原因，使使循環(huán)水水質(zhì)質(zhì)惡化，給系系統(tǒng)帶來(lái)結(jié)垢垢腐蝕、污泥泥和菌藻等問(wèn)問(wèn)題。所以必必須對(duì)循環(huán)冷冷卻水進(jìn)行水水質(zhì)處理，而而如何正確評(píng)評(píng)價(jià)循環(huán)冷卻卻水水質(zhì)和正正確選用水質(zhì)質(zhì)處理的方法法，不能僅從從水中離子的的含量來(lái)表示示，要從阻垢垢、緩蝕殺菌菌等綜合效果果來(lái)判斷。以以下就幾種循循環(huán)冷卻水的的處理方法做做一些介紹和和比較。1常規(guī)循環(huán)水水水質(zhì)穩(wěn)定的的處理方法1.1降低補(bǔ)補(bǔ)充水的碳酸酸鹽硬度降低補(bǔ)充水碳酸酸鹽硬度的方方法之一是對(duì)對(duì)補(bǔ)充水進(jìn)行行軟化處理，這這樣可大大降降低循環(huán)水系系統(tǒng)中的碳酸酸鹽硬度，有有利于系統(tǒng)的的水質(zhì)穩(wěn)定。循循環(huán)水系統(tǒng)中中常用的降低低補(bǔ)充水碳酸酸鹽硬度的方方法軟化法和和酸化法。軟軟化法即用石石灰軟化或氫氫、鈉離子交交換去除補(bǔ)充充水中的致垢垢鹽分，該法法可以有效地地防止產(chǎn)生碳碳酸鹽垢，但但軟化法不能能阻止由塵土土和微生物帶帶來(lái)的泥垢和和粘垢的產(chǎn)生生，而氫、鈉鈉離子交換法法的基建及運(yùn)運(yùn)行費(fèi)用都很很高，所以此此法已經(jīng)很少少采用。酸化化法是將補(bǔ)充充水的碳酸鹽鹽硬度經(jīng)過(guò)加加酸處理后使使之變成非碳碳酸鹽硬度，從從而降低補(bǔ)充充水的碳酸鹽鹽硬度，其反反應(yīng)式如下：：Ca(HCO33)+H2SO4==CaSOO4+2CO2+2H2OMg(HCO33)+H2SO4==MgSOO4+2CO2+2H2O加酸處理的缺點(diǎn)點(diǎn)是水的腐蝕蝕性較強(qiáng)，系系統(tǒng)中的循環(huán)環(huán)冷卻構(gòu)筑物物如冷卻塔等等均需要考慮慮防腐處理，近近年來(lái)伴隨著著其它方法的的產(chǎn)生，酸化化法很少采用用。1.2排污法法當(dāng)補(bǔ)充水的的碳酸鹽硬度度較低時(shí)，可可以用限制循循環(huán)水的濃縮縮倍數(shù)的方法法，使循環(huán)水水的碳酸鹽硬硬度小于極限限碳酸鹽硬度度，即可防止止結(jié)垢。如果果不考慮系統(tǒng)統(tǒng)中的滲漏損損失，則循環(huán)環(huán)水進(jìn)行連續(xù)續(xù)排污時(shí)，為為防垢所需的的排污量可用用下式求出：：其中P1：循環(huán)環(huán)水系統(tǒng)的蒸蒸發(fā)損失，占占循環(huán)水量的的%；P2：冷卻塔風(fēng)風(fēng)吹損失，占占循環(huán)水量的的%；P3：為防垢所所必需的連續(xù)續(xù)排污量，占占循環(huán)水量的的%；H碳：補(bǔ)充水的的碳酸鹽硬度度（meq/LL）；H極：補(bǔ)充水的的極限碳酸鹽鹽硬度（meq/LL）。濃縮倍數(shù)與與排污量的關(guān)關(guān)系為：其中N：循環(huán)環(huán)水的濃縮倍倍數(shù)；P：循環(huán)水的的補(bǔ)充水量，占占循環(huán)水量的的%。若要使循環(huán)冷卻卻水穩(wěn)定，不不發(fā)生CaCO3沉淀，則N≤H極/H碳，由此可以以得出：P≥H極P1/（H極-H碳）。該式說(shuō)說(shuō)明，在P1范圍大致確確定的情況下下，補(bǔ)充水的的H極與H碳差值越小，則則所需補(bǔ)充水水量越大，反反之越小。式式中P3的計(jì)算結(jié)果果如果為負(fù)值值，則不需要要排污，計(jì)算算結(jié)果為正值值時(shí)排污量一一般不超過(guò)3～5%為宜。該法法主要用于暫暫時(shí)硬度較低低的水質(zhì)及水水資源較豐富富的地區(qū)。在在實(shí)際中僅靠靠排污法不能能解決循環(huán)冷冷卻水的水質(zhì)質(zhì)問(wèn)題，尚需需要結(jié)合其它它措施。1.3投加緩緩蝕阻垢劑向水中投加緩蝕蝕劑及阻垢劑劑等穩(wěn)定劑是是目前防止循循環(huán)水結(jié)垢，延延緩腐蝕的主主要辦法之一一。在循環(huán)水水中投加該類(lèi)類(lèi)藥物后，在在循環(huán)水中會(huì)會(huì)出現(xiàn)新的平平衡關(guān)系。早早期采用經(jīng)過(guò)過(guò)適當(dāng)加工的的天然物質(zhì)，如如本質(zhì)素、丹丹寧等。目前前使用較廣泛泛的穩(wěn)定劑有有人工合成的的無(wú)機(jī)聚磷酸酸鹽、有機(jī)磷磷酸鹽、聚丙丙烯酸鈉、鉬鉬酸鹽等及由由這些藥劑組組成的復(fù)合阻阻垢緩蝕劑。使使用阻垢緩蝕蝕劑的突出作作用是：捕捉溶解于水中中的金屬離子子產(chǎn)生的可溶溶性絡(luò)合物，使使金屬離子的的結(jié)垢作用受受到限制，從從而提高水中中允許的極限限碳酸鹽硬度度。吸附微小晶粒并并分散于水中中的鈣離子層層上，從而避避免析出。螯合鈣鎂離子，形形成單環(huán)或雙雙螯合物，從從而成為穩(wěn)定定的分散體系系。增大成垢化合物物的溶解度，減減低沉降速度度，從而大大大減低結(jié)垢的的可能。抑制陽(yáng)極或陰極極過(guò)程，使腐腐蝕電流減少少，達(dá)到緩蝕蝕作用。在金屬表面上，形形成一層難溶溶解的膜，阻阻止了冷卻水水中氧氣的擴(kuò)擴(kuò)散和Fe的溶解，起起到了緩蝕的的作用。我院在某工程設(shè)設(shè)計(jì)中各循環(huán)環(huán)水系統(tǒng)中使使用的復(fù)合配配方的緩蝕阻阻垢劑，主要要成分為有機(jī)機(jī)磷酸鹽、磷磷磺酸、三元元共聚物、聚聚磷酸鹽和抗抗氯離子點(diǎn)蝕蝕的高效緩蝕蝕阻垢劑BTA，實(shí)踐證明明，具有良好好的阻垢性能能，且適用于于不同的濃縮縮倍數(shù)，對(duì)于于不銹鋼及銅銅有很好的抗抗點(diǎn)蝕能力。2新型循環(huán)水水水質(zhì)穩(wěn)定的的處理方法2.1循環(huán)水水的磁化處理理利用磁場(chǎng)效應(yīng)對(duì)對(duì)水進(jìn)行處理理，稱(chēng)為水的的磁化處理。方方法是將冷卻卻水通過(guò)永久久磁石的磁場(chǎng)場(chǎng)，鈣鎂碳酸酸鹽和其它無(wú)無(wú)機(jī)鹽的溶解解度在磁處理理后的活性水水中得到提高高，同時(shí)水中中的結(jié)垢物晶晶體在通過(guò)磁磁場(chǎng)時(shí)其表面面的電荷分布布在磁場(chǎng)的影影響下發(fā)生了了變化，形成成一種松散的的晶體團(tuán)，所所以不會(huì)粘附附在管壁或其其它物體表面面，從而可通通過(guò)定期排污污來(lái)除去。冷卻水的磁化法法處理，還有有許多問(wèn)題需需要研究和探探討，主要原原因是其處理理效果不夠穩(wěn)穩(wěn)定。根據(jù)有有關(guān)資料介紹紹，磁化法處處理冷卻水，效效率有時(shí)可接接近100%，而有時(shí)幾幾乎無(wú)效。在在這方面尚缺缺乏完整的科科學(xué)資料。故故在使用前應(yīng)應(yīng)根據(jù)冷卻循循環(huán)水的水質(zhì)質(zhì)作實(shí)驗(yàn)以確確定其效果。該該法在使用的的同時(shí)，還需需輔以旁濾，緩緩蝕和殺菌等等處理內(nèi)容。為為了避免清洗洗磁水器而影影響供水，一一般要設(shè)一用用一備。同時(shí)時(shí)在使用是要要加強(qiáng)維護(hù)管管理，著重抓抓好定時(shí)排污污和清洗磁水水器等管理工工作。2.2循環(huán)水水的離子高壓壓靜電水處理理離子高壓靜電水水處理是由離離子棒、高壓壓電源發(fā)生器器、管道等而而組成的。所所以又稱(chēng)之為為離子棒處理理。當(dāng)循環(huán)冷冷卻水流經(jīng)過(guò)過(guò)離子高壓靜靜電水處理器器時(shí)，處理器器能夠產(chǎn)生一一個(gè)7500～12000伏左右的高高壓靜電場(chǎng)，在在靜電場(chǎng)的作作用下，水分分子偶極矩增增大并定向地地按正極、負(fù)負(fù)極的順序呈呈鏈狀整齊排排列。當(dāng)水中中含有溶解鹽鹽的離子時(shí)，由由于靜電的作作用，這些陽(yáng)陽(yáng)離子和陰離離子將分別被被水偶極子包包圍，也將按按正極、負(fù)極極的順序整齊齊地排列在水水偶極子群中中，使之不能能自由運(yùn)動(dòng)，也也就不可能靠靠近器壁，阻阻止了鈣鎂所所含陽(yáng)離子不不致趨向器壁壁，從而達(dá)到到防垢、除垢垢的目的。通通過(guò)實(shí)驗(yàn)還表表明：經(jīng)靜電電處理后，水水中將產(chǎn)生活活性氧，故它它對(duì)無(wú)垢系統(tǒng)統(tǒng)中的金屬表表面產(chǎn)生一層層微薄氧化薄薄膜防止腐蝕蝕，而在結(jié)構(gòu)構(gòu)系統(tǒng)中能破破壞垢分子之之間的電子結(jié)結(jié)合力，改變變晶體結(jié)構(gòu)，促促使硬垢疏松松，使已經(jīng)產(chǎn)產(chǎn)生的水垢逐逐漸剝蝕、脫脫落，同時(shí)還還具有一定的的殺菌滅藻作作用。2.3循環(huán)水的的低壓電子水水處理電子水處理器由由水處理器、電電子發(fā)生器、管管道等組成。水水處理器中心心裝有一金屬屬陽(yáng)極，殼體體為陰極，由由鍍鋅無(wú)縫鋼鋼管制成，電電子發(fā)生器提提供水處理器器產(chǎn)生電子場(chǎng)場(chǎng)。流經(jīng)電子子水處理器的的冷卻水在微微弱電流的作作用下，水分分子受到激發(fā)發(fā)而處于高能能狀態(tài)，水分分子電位下降降，使水中溶溶解鹽類(lèi)的離離子或帶電粒粒子因靜電引引力減弱，使使之不能相互互集聚并失去去化合力，從從而抑制了水水垢的形成。受受到激發(fā)的水水分子還可吸吸收水中現(xiàn)有有的沉積物和和積垢的帶負(fù)負(fù)電荷的粒子子，使積垢疏疏松，逐漸溶溶解并最終脫脫落。水分子子的電位下降降使水分子與與器壁間電位位差減小，抑抑制了金屬器器壁的離解，起起到緩蝕作用用。微電流及及電子易被OO2吸收生成O2-和H2O2等物質(zhì)，這這些物質(zhì)使微微生物細(xì)胞破破裂原生質(zhì)流流出，影響細(xì)細(xì)菌的新陳代代謝，從而起起到殺菌、滅滅藻的作用。電電子水處理器器與靜電水處處理器的不同同點(diǎn)如下：（1）最高適適用工作水溫溫，電子水處處理器略高。在在水溫80oC以下時(shí)兩兩者均可使用用，超過(guò)80oC時(shí)，只能能選用電子水水處理器。（2）工作電電壓差別較大大。電子水處處理器屬于低低壓范疇，靜靜電水處理器器是靜電高壓壓。（3）靜電水水處理器的陽(yáng)陽(yáng)極耐磨損不不粘附，適用用水質(zhì)總硬度度<700mg//L（以CaCO3計(jì)）；而電電子水處理器器的陽(yáng)極表面面的保護(hù)膜易易被磨損，易易粘附污物，只只能用于水質(zhì)質(zhì)總硬度<500mg//L（以CaCO3計(jì)）。（4）靜電水水處理器的使使用壽命一般般為15～20年，但價(jià)格格較為昂貴；；電子水處理理器的使用壽壽命一般為7年左右，但但價(jià)格相對(duì)較較低。3循環(huán)水系統(tǒng)統(tǒng)的殺菌滅藻藻循環(huán)冷卻水系統(tǒng)統(tǒng)中的殺菌滅滅藻，主要是是針對(duì)于敞開(kāi)開(kāi)式循環(huán)水系系統(tǒng)。敞開(kāi)式式循環(huán)水系統(tǒng)統(tǒng)中異氧菌數(shù)數(shù)量宜小于5х105個(gè)/mL；粘泥量量宜小于4mL/m3。敞開(kāi)式循循環(huán)水系統(tǒng)微微生物的控制制應(yīng)根據(jù)水質(zhì)質(zhì)、菌藻種類(lèi)類(lèi)、穩(wěn)定劑的的特性及環(huán)境境污染等因素素，經(jīng)過(guò)綜合合比較后確定定。其控制方方法有以下幾幾種：補(bǔ)充水的前處理理，改善補(bǔ)充充水水質(zhì)。經(jīng)經(jīng)過(guò)處理的補(bǔ)補(bǔ)充水，不僅僅可以去除懸懸浮物，而且且可以去除部部分細(xì)菌；采用旁濾方法。部部分循環(huán)水經(jīng)經(jīng)過(guò)旁濾裝置置，可以除去去系統(tǒng)中的懸懸浮物及藻類(lèi)類(lèi)；投加殺生劑。這這是目前抑制制微生物的通通用方法。通通常選用廣譜譜高效、pHH值適用范圍圍較廣、與冷冷卻水中使用用的穩(wěn)定劑互互不干擾、易易于降解、藥藥物價(jià)格較低低及操作方便便的殺生劑。常常用的殺生劑劑有：氯、次次氯酸鈉、二二氧化氯、臭臭氧、硫酸銅銅及季胺鹽等等。4循環(huán)冷卻水水水質(zhì)處理的的發(fā)展方向冷卻水處理技術(shù)術(shù)，國(guó)內(nèi)外已已經(jīng)有幾十年年的發(fā)展歷史史。從最初的的酸化處理發(fā)發(fā)展到后來(lái)的的添加一定量量的化學(xué)藥劑劑的化學(xué)處理理方法，較好好地解決了結(jié)結(jié)垢、腐蝕和和微生物繁殖殖等問(wèn)題。但但是隨著人們們環(huán)境保護(hù)意意識(shí)的逐漸加加強(qiáng)，對(duì)毒性性較大的化學(xué)學(xué)藥劑如鉻酸酸鹽的限制也也日趨嚴(yán)格。后后來(lái)以磷酸鹽鹽為主要成分分的全有機(jī)配配方也開(kāi)發(fā)成成功，但由于于磷酸鹽的分分解產(chǎn)物也發(fā)發(fā)生無(wú)機(jī)磷酸酸鹽，在一些些禁止磷排放放的地方，這這類(lèi)配方也將將受到嚴(yán)格限限制。而二十十世紀(jì)八十年年代開(kāi)發(fā)