循環(huán)冷卻水的化學處理

雖然目前的化學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水處理藥劑的使用或排放有嚴格的要求，這些化學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倍的濃度運行，每小時耗水量僅為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，冷卻塔內(nèi)的水與空氣充分接觸，以補充水中的溶解氧。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、滿負荷、安全穩(wěn)定運行難以保證，循環(huán)水后預(yù)期的經(jīng)濟技術(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)備嚴重損壞，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、合理、全面、有效、經(jīng)濟、實用的循環(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)濟效益。例如，在發(fā)電廠中，汽輪機冷凝器的真空度可提高7-8%，汽輪機的功率可提高，電力負荷可提高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，僅采用爐外處理，不僅可以將水處理運行成本從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7-8年。維護成本和工作量可達到降低的90%。小型化工廠節(jié)省的維護費用可達50萬元。

三。循環(huán)冷卻水化學水處理方案

循環(huán)冷卻水化學水處理通過向水中添加各種化學水處理藥劑，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。當阻垢劑用于化學水處理時，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腐蝕，化學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。

細菌、真菌和藻類，如鐵細菌、硫酸鹽還原菌、硝化細菌和硫桿菌，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)的情況和運行狀況，選擇針對性的殺菌滅藻劑，制定有效的殺菌滅藻實施方案。

綜上所述，在水處理進入具體實施之前，我們必須先對系統(tǒng)和水質(zhì)有一個全面的了解，通過各個項目分析。有時我們可以使用穩(wěn)定指數(shù)、飽和指數(shù)等。預(yù)測補充水的腐蝕類型或結(jié)垢類型水質(zhì)，然后通過實驗選擇合適的緩蝕劑、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，水處理

(6)當?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)各種變化進行相應(yīng)的調(diào)整。

水處理的具體實施應(yīng)按照以下步驟進行:

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

01補給水的預(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)進行表面處理，以去除金屬表面的沉積物。預(yù)膜保護后，加入日常水處理劑。表面處理過程中應(yīng)注意的幾點:

(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)嚴格按照技術(shù)要求完成整個操作過程，并確定清洗終點(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)濟性；

(3)新系統(tǒng)投入運行前，還需要進行表面處理。對于新系統(tǒng)，正常運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膜，以提高緩蝕劑的緩蝕效果。實踐也證明，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。除了在啟動時對循環(huán)水系統(tǒng)進行預(yù)膜外，在下列情況下還應(yīng)再次進行預(yù)膜:

年度檢修，系統(tǒng)停水后

系統(tǒng)酸洗后

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

ph <4小時。

03每日水質(zhì)處理

預(yù)處理水將直接用作冷卻水的補充水。系統(tǒng)表面處理后，根據(jù)綜合分析和實驗選擇的緩蝕、阻垢、殺菌處理方案添加化學藥劑，進入水質(zhì)的日常控制處理階段。

在系統(tǒng)日常運行過程中，水質(zhì)補給水可能隨季節(jié)變化，系統(tǒng)運行參數(shù)也可能調(diào)整。因此，水質(zhì)和處理效果需要隨時監(jiān)控，水處理方案應(yīng)根據(jù)運行參數(shù)和組成水質(zhì)的變化進行相應(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)采用更直觀和準確的方法來測試—— cor

綜上所述，科學、合理、經(jīng)濟的水處理工藝是基于目標系統(tǒng)的操作參數(shù)、設(shè)備材料、操作條件和水質(zhì)條件，通過分析和實驗，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，還需要隨時通過分析和實驗調(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。在理論和實踐中，除化學水處理方法外，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?？刂扑赋恋淼姆椒òㄌ砑幼韫竸?，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；

(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不到要求，或者不經(jīng)濟。一個好的水處理控制方案通常是基于化學水處理方法，根據(jù)系統(tǒng)的具體情況結(jié)合上述輔助方法。

雖然目前的化學處理方法是一種有效的水處理方案，但對一些化學水處理藥劑的使用或排放有嚴格的要求，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，涉及許多學科，需要專業(yè)知識和經(jīng)驗。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，由于缺乏經(jīng)驗，希望能及時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算機程序系統(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算機專家系統(tǒng)，將是發(fā)展未來努力的方向。