不同于污水處理以達(dá)標(biāo)排放為主要目標(biāo)，工業(yè)循環(huán)水處理最重要目標(biāo)是控制換熱面上由于水分蒸發(fā)、風(fēng)吹損失等情況使循環(huán)水不斷濃縮，其中所含的鹽類超標(biāo)、陰陽(yáng)離子增加、ph值明顯變化，致使水質(zhì)惡化；加上冷卻塔上充足的日光照射是藻類生長(zhǎng)的理想地方；管道內(nèi)壁產(chǎn)生大量結(jié)垢、腐蝕、微生物等，從而大幅降低傳熱效率，導(dǎo)致能耗升高。根據(jù)循環(huán)水系統(tǒng)的特點(diǎn)和工藝條件，選擇適合企業(yè)運(yùn)行條件的水處理方案；控制循環(huán)水指標(biāo)在一定范圍內(nèi)運(yùn)行，既保證生產(chǎn)設(shè)備的長(zhǎng)周期運(yùn)行，又提高了循環(huán)水利用率；使工業(yè)生產(chǎn)有序進(jìn)行。循環(huán)水運(yùn)行過(guò)程中主要產(chǎn)生的問(wèn)題：（1）水垢：由于循環(huán)水在冷卻過(guò)程中不斷地蒸發(fā)，使水中含鹽濃度不斷增高，超過(guò)某些鹽類的溶解度而沉淀。常見(jiàn)的有碳酸鈣、磷酸鈣、硅酸鎂等垢。水垢的質(zhì)地比較致密，大大的降低了傳熱效率，0.6毫米的垢厚就使傳熱系數(shù)降低了20%。（2）污垢：污垢主要由水中的有機(jī)物、微生物菌落和分泌物、泥沙、粉塵等構(gòu)成，垢的質(zhì)地松軟，不僅降低傳熱效率而且還引起垢下腐蝕，縮短設(shè)備使用壽命。（3）腐蝕：循環(huán)水對(duì)換熱設(shè)備的腐蝕，主要是電化腐蝕，產(chǎn)生的原因有設(shè)備制造缺陷、水中充足的氧氣、水中腐蝕性離子（cl-、fe2+、cu2+）以及微生物分泌的黏液所生成的污垢等因素，腐蝕的后果十分嚴(yán)重，不加控制極短的時(shí)間即使換熱器、輸水管路設(shè)備報(bào)廢。（4）微生物粘泥：因?yàn)檠h(huán)水中溶有充足的氧氣、合適的溫度及富養(yǎng)條件，很適合微生物的生長(zhǎng)繁殖，如不及時(shí)控制將迅速導(dǎo)致水質(zhì)惡化、發(fā)臭、變黑，冷卻塔大量黏垢沉積甚至堵塞，冷卻散熱效果大幅下降，設(shè)備腐蝕加劇。因此循環(huán)水處理必須控制微生物的繁殖。微生物危害：循環(huán)冷卻水中的微生物來(lái)自兩個(gè)方面。一是冷卻塔在水的蒸發(fā)過(guò)程中需要引入大量的空氣，微生物也隨空氣帶入冷卻水中，二是冷卻水系統(tǒng)的補(bǔ)充水或多或少都會(huì)有微生物，這些微生物也隨補(bǔ)充水進(jìn)入冷卻水系統(tǒng)中。藻類在日光的照射下，會(huì)與水中的二氧化碳、碳酸氫根等碳源起光合作用，吸收碳素作營(yíng)養(yǎng)而放出氧，因此，當(dāng)藻類大量繁殖時(shí)，會(huì)增加水中溶解氧含量，有利于氧的去極化作用，腐蝕過(guò)程因此而加速。微生物在循環(huán)水系統(tǒng)中的大量繁殖，會(huì)使循環(huán)水顏色變黑，發(fā)生惡臭，污染環(huán)境。同時(shí)，會(huì)形成大量黏泥使冷卻塔的冷卻效率降低，木材變質(zhì)腐爛。黏泥沉積在換熱器內(nèi)，使傳熱效率降低和水頭損失增加，沉積在金屬表面的黏泥會(huì)引起嚴(yán)重的垢下腐蝕，同時(shí)它還隔絕了緩蝕阻垢劑對(duì)金屬的作用，使藥劑不能發(fā)揮應(yīng)有的緩蝕阻垢效能。微生物黏泥除了會(huì)加速垢下腐蝕外，有些細(xì)菌在代謝過(guò)程中，生物分泌物還會(huì)直接對(duì)金屬構(gòu)成腐蝕。所有這些問(wèn)題導(dǎo)致循環(huán)水系統(tǒng)不能長(zhǎng)期安全運(yùn)轉(zhuǎn)，影響生產(chǎn)，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，因此，微生物的危害與水垢、腐蝕對(duì)冷卻水系統(tǒng)的危害是一樣的嚴(yán)重，甚至可以說(shuō)，三者比較起來(lái)控制微生物的危害是首要的。從水中除去ca2+，使水軟化，則碳酸鈣就無(wú)法結(jié)晶析出，也就形不成水垢，主要兩種方法。離子交換樹(shù)脂法就是讓水通過(guò)離子交換樹(shù)脂，將ca2+、mg2+從水中置換出來(lái)并結(jié)合在樹(shù) 脂上。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)采用。補(bǔ)充水未進(jìn)入循環(huán)冷卻水系統(tǒng)前，在預(yù)處理時(shí)就投加適當(dāng)?shù)氖?，讓水中的碳酸氫鈣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+。循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)充水，其濁度愈低，帶入系統(tǒng)中可形成污垢的雜質(zhì)就愈少。干凈的循環(huán)水不易形成污垢，當(dāng)補(bǔ)充水濁度低于5mg/l以下，如城鎮(zhèn)自來(lái)水、井水等，可以不作預(yù)處理直接進(jìn)入系統(tǒng)。當(dāng)補(bǔ)充水濁度高時(shí)，必須進(jìn)行預(yù)處理，使其濁度降低。預(yù)處理技術(shù)：混凝技術(shù)、澄清技術(shù)、過(guò)濾技術(shù)、軟化技術(shù)等。冷卻水在循環(huán)使用過(guò)程中，如不進(jìn)行水質(zhì)處理，必然會(huì)產(chǎn)生水垢或?qū)υO(shè)備腐蝕，生成腐蝕產(chǎn)物。同時(shí)必然會(huì)有大量菌藻滋生，從而形成污垢。在進(jìn)行阻垢、防腐和殺生水質(zhì)處理時(shí)，投加一定量的分散劑，也是控制污垢的好方法。分散劑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。一般細(xì)菌形成的粘泥以及被殺死細(xì)菌尸體、剝離下來(lái)的生物粘泥有70%以上是通過(guò)旁濾器排出循環(huán)水系統(tǒng)之外。一般大于1000t/h的循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求旁濾量不低于循環(huán)量的5%。對(duì)于存在化學(xué)泄漏的循環(huán)水系統(tǒng)一般旁漏量在7%以上為宜。并定時(shí)、定人反洗，及做好旁濾器維護(hù)工作。在循環(huán)水設(shè)計(jì)規(guī)范中要求循環(huán)水冷卻水側(cè)流速管程水流速大于 12 0.9米/秒，殼程大于0.3米/秒，熱負(fù)荷強(qiáng)度小于5×104千卡/米2·小時(shí)。對(duì)于有氨、油、硫化物，有機(jī)化學(xué)品泄漏的系統(tǒng)，水流速度應(yīng)增加20%～50%。緩蝕劑是一種用于抑制金屬腐蝕的添加劑，它用量少，不會(huì)改變腐蝕介質(zhì)的性質(zhì)，不需特殊投加設(shè)備，也不需對(duì)設(shè)備表面進(jìn)行處理。因此，使用緩蝕劑是一種經(jīng)濟(jì)效益較高且適應(yīng)性較強(qiáng)的金屬防護(hù)措施。為了減輕環(huán)境富營(yíng)養(yǎng)化的壓力，目前更趨向于使用后面幾種有機(jī)膦酸鹽和低磷緩蝕劑。提高循環(huán)水的ph值，使金屬表面生成氧化性保護(hù)膜的傾向增大，易于鈍化，從而有利于控制設(shè)備腐蝕。敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)通常冷卻塔內(nèi)的曝氣提高ph值，當(dāng)水中和co2和空氣中的co2達(dá)到平衡時(shí)，水的ph為8.5左右。目前常添加堿性冷卻水復(fù)合緩蝕劑，例如：聚磷酸鹽－鋅鹽－膦酸鹽－分散劑、聚磷酸鹽－正磷酸鹽－膦酸鹽－三元共聚物、有機(jī)多元膦酸－聚合物分散劑－唑類、多元醇磷酸酯－丙烯酸系聚合物、hedp－pma等。復(fù)合緩蝕劑可發(fā)揮出除垢和防腐的綜合作用，這是緩蝕劑的發(fā)展趨勢(shì)。選用聚丙烯設(shè)備或石墨改性聚丙烯設(shè)備。通過(guò)防腐涂料的屏蔽、緩蝕、陰極保護(hù)及ph緩沖作用來(lái)保護(hù)設(shè)備不受腐蝕。控制水質(zhì)主要是控制冷卻水中氮含量、硫含量、ph值、懸浮物等微生物的養(yǎng)料。油類是微生物的養(yǎng)料，應(yīng)盡可能防止它泄漏入冷卻水系統(tǒng)。化工廠中進(jìn)入冷卻水系統(tǒng)的氨能引起硝化細(xì)菌的繁殖并降低氯的殺生能力，應(yīng)加以控制，一般不應(yīng)高于5ppm。采用防腐涂料保護(hù)設(shè)備時(shí)，涂料中添加能抑制微生物生長(zhǎng)的殺生劑，如：偏硼酸鋇、氧化亞銅、氧化鋅、三丁基氧化錫等。將防腐涂料刷在設(shè)備內(nèi)壁上、可以控制藻類生長(zhǎng)，且可以抑制異養(yǎng)菌的生長(zhǎng)。冷卻水系統(tǒng)中存在硫酸鹽還原菌時(shí)，碳鋼的陰極保護(hù)電位一般為-0.95v（相對(duì)于cu/cuso4電極）。這一電位可使碳鋼處于熱力學(xué)的穩(wěn)定狀態(tài)，從而防止碳鋼被腐蝕。進(jìn)行物理清洗或化學(xué)清洗可把微生物生長(zhǎng)所需的養(yǎng)料、基地、庇護(hù)所及生物本身從冷卻水系統(tǒng)中的設(shè)備表面上除去，并被排出。清洗對(duì)于一個(gè)被微生物嚴(yán)重污染的冷卻水系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，是一種十分有效的措施。藻類生長(zhǎng)和繁殖需要陽(yáng)光，冷卻水系統(tǒng)應(yīng)避免陽(yáng)光照射。水池上面應(yīng)加蓋，冷卻塔的進(jìn)風(fēng)口可加裝百頁(yè)窗。在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)安裝用砂子或無(wú)煙煤等為濾池過(guò)濾冷卻水是一種控制微生物生長(zhǎng)的有效措施。通過(guò)旁流過(guò)濾，可以在不影響冷卻水系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下除去水中大部分微生物。在補(bǔ)充水的前處理或循環(huán)冷卻水的旁流處理過(guò)程中，常使用鋁鹽、鐵鹽等混凝劑或高分 子絮凝劑（例如聚丙烯酰胺）。這些藥劑能在絮凝沉淀過(guò)程中將水中的各種微生物隨生成的絮凝體一起沉淀下來(lái)，從而把它們除去。用這種方法除去的微生物可占水體中微生物的80%左右。噬菌體與動(dòng)物病毒、植物病毒不同，它們只對(duì)細(xì)菌的細(xì)胞發(fā)生作用，故是一種很小的但非常有用的病毒。噬菌體靠寄生在叫做“宿主”的細(xì)菌里進(jìn)行繁殖。繁殖的結(jié)果是將“宿主”吃掉，這個(gè)過(guò)程叫做溶菌作用。該法對(duì)于防止電站的海水冷卻水系統(tǒng)及造紙廠的工業(yè)水系統(tǒng)中粘泥的形成，十分有效。控制冷卻水系統(tǒng)中微生物生長(zhǎng)最有效和最常用的方法之一是向冷卻水系統(tǒng)中添加殺生劑。一個(gè)良好的微生物控制方案往往是將幾種方法聯(lián)合使用。例如，先將冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行剝離和清洗，再投加殺生劑的方案要比只添加殺生劑的方案要有效得多。根據(jù)企業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)的特點(diǎn)和工藝條件，結(jié)合當(dāng)?shù)氐乃|(zhì)特點(diǎn)，選擇適合企業(yè)運(yùn)行條件的水處理方案，通過(guò)加藥等措施，控制循環(huán)水指標(biāo)在一定范圍內(nèi)運(yùn)行，既保證生產(chǎn)設(shè)備的長(zhǎng)周期運(yùn)行，又提高了循環(huán)水利用率。循環(huán)水處理技術(shù)的利用，既能給企業(yè)帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益，又能為社會(huì)帶來(lái)良好的社會(huì)效益。所以循環(huán)水處理技術(shù)應(yīng)用是非常有必要的。
日期：2022-05-24
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