循環(huán)冷卻水的化學(xué)處理

雖然目前的化學(xué)處理方法是一種有效的水處理方案，但對鉻酸鹽及其復(fù)合冷卻水緩蝕劑、磷酸鹽緩蝕劑和水處理藥劑等一些化學(xué)水處理藥劑的使用或排放有嚴(yán)格的要求，這些化學(xué)水處理藥劑劇毒或無毒或低毒，但會造成水體富營養(yǎng)化，被列為二級污染物，受到全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)的重視。這要求我們開發(fā)無毒或低毒、低磷和無磷的水處理劑。操作簡單、管理方便、對環(huán)境無污染的物理水處理方法，以及在線檢測水處理監(jiān)控技術(shù)也是未來蓬勃發(fā)展的方向。

1。循環(huán)水的使用和水處理的重要性

用水冷卻工藝介質(zhì)的系統(tǒng)稱為冷卻水系統(tǒng)，一般可分為以下兩種類型:直流冷卻水系統(tǒng)和循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。其中，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)目前已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，如石化、電力、冶金、醫(yī)藥、紡織、機(jī)械、電子等傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)的工藝循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。以及所有建筑物中的中央空調(diào)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。

直流冷卻水系統(tǒng)使用較早。冷卻水僅通過熱交換設(shè)備一次，用過的水被排出。雖然這種系統(tǒng)投資少，操作簡單，但耗水量很大，冷卻水的運(yùn)行成本也很大，不符合節(jié)約水資源的要求。目前已基本改為循環(huán)冷卻水系統(tǒng)(海水中仍在使用的直流冷卻水系統(tǒng)除外)，即冷卻水使用后不會立即排放，而是回收循環(huán)使用。從直流水系統(tǒng)到循環(huán)水系統(tǒng)，水資源的節(jié)約是非?？捎^的。例如，對于年產(chǎn)300，000噸的合成氨廠，如果采用直流水系統(tǒng)，每小時(shí)耗水量約為25，000噸，但如果將直流水系統(tǒng)改為循環(huán)水系統(tǒng)，以3倍的濃度運(yùn)行，每小時(shí)耗水量僅為550噸左右。冷卻水循環(huán)后會遇到什么問題？

腐蝕:冷卻水循環(huán)利用時(shí)，冷卻塔內(nèi)的水與空氣充分接觸，以補(bǔ)充水中的溶解氧。因此，循環(huán)水中的溶解氧總是飽和的。水中溶解氧是金屬電化學(xué)腐蝕的主要原因，是冷卻水循環(huán)后容易產(chǎn)生的問題之一。

結(jié)垢:水在運(yùn)行過程中蒸發(fā)(特別是在冷卻塔環(huán)境中)，導(dǎo)致循環(huán)水中的含鹽量逐漸增加。此外，水中的二氧化碳被分析并在塔中消散，增加了水中碳酸鈣或其他鹽類結(jié)垢和沉淀在傳熱表面的趨勢。這是第二個問題。

生物污垢:冷卻水與空氣接觸，吸收空氣中的大量灰塵、淤泥、微生物和孢子，增加系統(tǒng)中的污泥；冷卻塔中的光照、合適的溫度、充足的氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)都有利于細(xì)菌和藻類的生長，從而增加系統(tǒng)中的污泥并將其沉積在換熱器中，造成污泥的危害，這是水循環(huán)后容易產(chǎn)生的第三個問題。

冷卻水循環(huán)后，補(bǔ)充冷卻水的量可增加降低，節(jié)約用水，這是我們所希望的。但是，如果不解決水循環(huán)后的腐蝕、結(jié)垢、生物結(jié)垢等突出問題，生產(chǎn)設(shè)備的長周期、滿負(fù)荷、安全穩(wěn)定運(yùn)行難以保證，循環(huán)水后預(yù)期的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益無法充分發(fā)揮，將會給企業(yè)帶來沉積物粘附、設(shè)備腐蝕、大量有害微生物等諸多問題， 造成管道泥污堵塞或各種材料設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞，威脅和破壞工廠的安全生產(chǎn)。 然而，由于各種沉積物，熱交換設(shè)備的水流阻力增加

因此，有必要選擇科學(xué)、合理、全面、有效、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的循環(huán)冷卻水處理方案來妥善解決或改善上述問題。水處理是通過水質(zhì)處理方法解決上述問題。如果水處理能真正做好，不僅能保證質(zhì)量和數(shù)量，保證安全生產(chǎn)，而且從降低年的能耗、節(jié)材、節(jié)水到降低年的生產(chǎn)成本，可以直接創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益。例如，在發(fā)電廠中，汽輪機(jī)冷凝器的真空度可提高7-8%，汽輪機(jī)的功率可提高，電力負(fù)荷可提高5-6%，發(fā)電能力可提高。如果應(yīng)用于低壓鍋爐爐內(nèi)處理，據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅采用爐外處理，不僅可以將水處理運(yùn)行成本從0.5元/噸降低到0.3元/噸左右，而且每臺2-1鍋爐可節(jié)約5%左右的煤?，F(xiàn)代工業(yè)中水冷換熱器的使用壽命約為2年，無需水處理。水處理后，使用壽命可達(dá)7-8年。維護(hù)成本和工作量可達(dá)到降低的90%。小型化工廠節(jié)省的維護(hù)費(fèi)用可達(dá)50萬元。

三。循環(huán)冷卻水化學(xué)水處理方案

循環(huán)冷卻水化學(xué)水處理通過向水中添加各種化學(xué)水處理藥劑，解決或緩解沉積物粘附、金屬設(shè)備腐蝕和微生物生長三個問題。完整的工藝流程應(yīng)正確匹配緩蝕劑、阻垢劑、分散劑和殺菌劑，形成符合水質(zhì)、設(shè)備材料和循環(huán)水系統(tǒng)工況的水處理配方。冷卻水處理技術(shù)的主要內(nèi)容是配制緩蝕劑、阻垢劑和分散劑，確定合適的工藝控制條件，指導(dǎo)開車和提供技術(shù)服務(wù)。

循環(huán)水系統(tǒng)中的沉積物主要是水垢和污垢(污泥、腐蝕產(chǎn)物和生物沉積物)。由于加熱等各種原因，溶解在天然水中的各種鹽從水中分離出來。我們稱之為水垢，如碳酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、氯化物、硅酸鹽等。以鈣鹽為主。當(dāng)阻垢劑用于化學(xué)水處理時(shí)，不同阻垢劑在不同垢上的作用是非常不同的。但是，不同的水源(河流和湖泊、地下水、城市供水等)。)會在水質(zhì)之間產(chǎn)生很大的差異(相同的水源，不同的季節(jié)，水質(zhì)也會產(chǎn)生差異)。因此，在選擇合適的阻垢劑之前，有必要通過綜合分析測定水中鹽的主要成分，即主要結(jié)垢物質(zhì)。

金屬在水中的腐蝕主要是需氧電化學(xué)腐蝕，化學(xué)水處理方法是添加緩蝕劑(以鈍化膜、沉淀膜、吸附膜等形式)。)覆蓋金屬表面以減緩腐蝕。因此，我們必須 先了解系統(tǒng)中金屬的類型，結(jié)合水質(zhì)條件和操作參數(shù)，選擇緩蝕劑，并確定處理方案。

細(xì)菌、真菌和藻類，如鐵細(xì)菌、硫酸鹽還原菌、硝化細(xì)菌和硫桿菌，是造成冷卻水故障的主要微生物。它們中的一些會直接腐蝕各種金屬或非金屬，而另一些會附著在其他雜質(zhì)上并沉積下來，從而造成巨大的危害。 先，應(yīng)確定系統(tǒng)中主要微生物的類型和數(shù)量。結(jié)合水質(zhì)的情況和運(yùn)行狀況，選擇針對性的殺菌滅藻劑，制定有效的殺菌滅藻實(shí)施方案。

綜上所述，在水處理進(jìn)入具體實(shí)施之前，我們必須先對系統(tǒng)和水質(zhì)有一個全面的了解，通過各個項(xiàng)目分析。有時(shí)我們可以使用穩(wěn)定指數(shù)、飽和指數(shù)等。預(yù)測補(bǔ)充水的腐蝕類型或結(jié)垢類型水質(zhì)，然后通過實(shí)驗(yàn)選擇合適的緩蝕劑、阻垢劑、殺菌滅藻劑，并正確匹配水處理配方。

在具體的水處理應(yīng)用過程中，需要將緩蝕、阻垢和殺菌作為一個整體來考慮，緩蝕和阻垢劑經(jīng)常結(jié)合使用。有時(shí)，水處理

(6)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的規(guī)定及對周圍環(huán)境的污染；

(7)工藝生產(chǎn)事故中泄漏物質(zhì)對水處理藥劑作用的干擾；

(8)緩蝕劑、阻垢劑和殺菌劑在水處理藥劑中的相容性；

(9)結(jié)構(gòu)所用熱交換設(shè)備、預(yù)膜和涂層的材料和處理。

在日常操作中，有必要考慮根據(jù)各種變化進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

水處理的具體實(shí)施應(yīng)按照以下步驟進(jìn)行:

如有必要，冷卻水應(yīng)先進(jìn)行預(yù)處理；其次，系統(tǒng)的表面處理(清洗、預(yù)涂)；然后進(jìn)行常規(guī)的緩蝕、阻垢和殺菌處理。

01補(bǔ)給水的預(yù)處理

由于混在地表天然水中的懸浮固體和膠體構(gòu)成水的濁度，如果濁度過高，不能直接用于冷卻水。通過常用混凝沉淀、過濾等方法去除(離子交換也是一種預(yù)處理)；在某些地區(qū)，地下水含鐵量或水的硬度和堿度過高，需要先對一部分水進(jìn)行預(yù)處理，否則，常規(guī)的水處理劑在冷卻水的使用過程中不會達(dá)到理想的效果。

02系統(tǒng)

的表面處理在日常緩蝕、阻垢和殺菌處理之前，必須對系統(tǒng)進(jìn)行表面處理，以去除金屬表面的沉積物。預(yù)膜保護(hù)后，加入日常水處理劑。表面處理過程中應(yīng)注意的幾點(diǎn):

(1)根據(jù)沉積物質(zhì)的組成選擇合適的清洗劑，確保安全；

(2)嚴(yán)格按照技術(shù)要求完成整個操作過程，并確定清洗終點(diǎn)(如鐵離子含量曲線、濁度曲線、電導(dǎo)率曲線等)。)根據(jù)技術(shù)參數(shù)，確保有效性和經(jīng)濟(jì)性；

(3)新系統(tǒng)投入運(yùn)行前，還需要進(jìn)行表面處理。對于新系統(tǒng)，正常運(yùn)行前沖洗只能清除安裝過程中系統(tǒng)內(nèi)的碎屑、雜物和灰塵，而不能清除生產(chǎn)安裝過程中設(shè)備和管道產(chǎn)生的表面結(jié)垢和油污，這將影響預(yù)膜處理的效果。因此，應(yīng)采用更徹底的表面處理。

(4)循環(huán)水系統(tǒng)預(yù)膜是為了提高緩蝕劑的成膜效果。在循環(huán)水啟動的初始階段，通常會添加相對較高量的緩蝕劑。薄膜形成后，保持試劑降低的濃度以構(gòu)成薄膜，即所謂的正常處理。這種預(yù)膜處理的目的是在金屬表面快速形成保護(hù)膜，以提高緩蝕劑的緩蝕效果。實(shí)踐也證明，在相同的系統(tǒng)中，使用相同的緩蝕劑，有預(yù)涂膜和沒有預(yù)涂膜的設(shè)備的緩蝕效果有很大的不同。除了在啟動時(shí)對循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)膜外，在下列情況下還應(yīng)再次進(jìn)行預(yù)膜:

年度檢修，系統(tǒng)停水后

系統(tǒng)酸洗后

停水40小時(shí)或循環(huán)水系統(tǒng)熱交換設(shè)備暴露在空氣中12小時(shí)

ph <4小時(shí)。

03每日水質(zhì)處理

預(yù)處理水將直接用作冷卻水的補(bǔ)充水。系統(tǒng)表面處理后，根據(jù)綜合分析和實(shí)驗(yàn)選擇的緩蝕、阻垢、殺菌處理方案添加化學(xué)藥劑，進(jìn)入水質(zhì)的日?？刂铺幚黼A段。

在系統(tǒng)日常運(yùn)行過程中，水質(zhì)補(bǔ)給水可能隨季節(jié)變化，系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)也可能調(diào)整。因此，水質(zhì)和處理效果需要隨時(shí)監(jiān)控，水處理方案應(yīng)根據(jù)運(yùn)行參數(shù)和組成水質(zhì)的變化進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，以確保水質(zhì)效果穩(wěn)定。調(diào)整方向包括藥物種類、劑量濃度、組合配方比例和劑量方法等。

在監(jiān)測水處理效果的方法中，水質(zhì)分析通常僅作為調(diào)整處理方案的依據(jù)。檢測的水處理性能應(yīng)采用更直觀和準(zhǔn)確的方法來測試—— cor

綜上所述，科學(xué)、合理、經(jīng)濟(jì)的水處理工藝是基于目標(biāo)系統(tǒng)的操作參數(shù)、設(shè)備材料、操作條件和水質(zhì)條件，通過分析和實(shí)驗(yàn)，選擇合適的水處理單體，確定單體之間的比例和組成配方，采用正確的操作工藝，確定合適的工藝控制條件。在操作過程中，還需要隨時(shí)通過分析和實(shí)驗(yàn)調(diào)整藥物的單體、配方比例和劑量，以適應(yīng)氣候、環(huán)境介質(zhì)、補(bǔ)充水水質(zhì)和操作參數(shù)等各種因素的變化引起的循環(huán)水質(zhì)的變化，從而達(dá)到治療效果優(yōu)化。

4。減輕腐蝕的方法前面的討論討論了一種通過化學(xué)水處理來綜合解決循環(huán)水系統(tǒng)中沉積物粘附、設(shè)備腐蝕和微生物生長等操作障礙的方案。在理論和實(shí)踐中，除化學(xué)水處理方法外，還可以使用其他方法抑制沉積物沉淀，減輕金屬腐蝕，控制微生物腐蝕、煤泥及其生長。示例如下:

1。控制水垢沉淀的方法包括添加阻垢劑，有以下幾類:

(1)離子交換樹脂法或石灰軟化法等去除冷卻水中鈣離子的方法。

(2)通過添加酸或引入酸堿度為降低的CO2氣體來穩(wěn)定碳酸氫鹽的方法；

(3)使用靜電防垢儀器或電子防垢儀器。

2。除了添加分散劑，還有幾種控制結(jié)垢的方法:

(1)通過預(yù)處理，降低補(bǔ)充水的濁度；

(2)增加側(cè)過濾設(shè)備。

3。除添加緩蝕劑外，金屬腐蝕有三種控制方法:

(1)提高冷卻水的酸堿度；

(2)耐腐蝕材料的選擇；

(3)防腐防垢涂層。

4。微生物腐蝕、粘液及其生長的控制方法除了添加殺菌劑外，主要有以下方法:

(1)選擇抗細(xì)菌腐蝕的材料；

(2)控制冷卻水中微生物的氧含量、酸堿度、懸浮物和營養(yǎng)物；

(3)使用殺生涂料；

(4)犧牲陽極陰極保護(hù)；

(5)清潔；

(6)防止陽光照射；

(7)旁路過濾；

(8)混凝沉淀；

(9)噬菌體法。

實(shí)踐證明，上述方法作為輔助手段可以起到一定的防腐、阻垢或殺菌作用，但與化學(xué)水處理方法相比，它們并不全面，或者單一方法的處理效率達(dá)不到要求，或者不經(jīng)濟(jì)。一個好的水處理控制方案通常是基于化學(xué)水處理方法，根據(jù)系統(tǒng)的具體情況結(jié)合上述輔助方法。

雖然目前的化學(xué)處理方法是一種有效的水處理方案，但對一些化學(xué)水處理藥劑的使用或排放有嚴(yán)格的要求，如鉻酸鹽及其復(fù)合冷卻水緩蝕劑、磷酸鹽緩蝕劑和水處理藥劑等。高毒性或無毒或低毒性，但造成水體富營養(yǎng)化，被列為二級污染物。這要求我們開發(fā)無毒或低毒、低磷和無磷的水處理劑。操作簡單、管理方便、對環(huán)境無污染的物理水處理方法，以及在線檢測水處理監(jiān)控技術(shù)也是未來蓬勃發(fā)展的方向。

冷卻水處理是一門“邊緣”科學(xué)，涉及許多學(xué)科，需要專業(yè)知識和經(jīng)驗(yàn)。冷卻水處理專家不多，作為一個新興行業(yè)，許多單位的技術(shù)人員在冷卻水處理出現(xiàn)問題時(shí)，由于缺乏經(jīng)驗(yàn)，希望能及時(shí)得到全面的專家意見。因此，能夠模擬專家領(lǐng)域?qū)＜医鉀Q問題能力的基于知識的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，以及能夠?qū)?fù)雜問題得出專家級結(jié)論的冷卻水處理咨詢計(jì)算機(jī)專家系統(tǒng)，將是發(fā)展未來努力的方向。