論工業(yè)循環(huán)冷卻水處理的重要性

我國是世界上水資源匱乏的國家之一。據(jù)報(bào)道，我國669個(gè)城市中有400個(gè)面臨供水不足。隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，人口的增長，缺水現(xiàn)象和水質(zhì)惡化問題越來越突出。因此，節(jié)約用水，搞好水處理，提高工業(yè)用水的重復(fù)利用率至為重要。

對(duì)工業(yè)循環(huán)水的處理，其核心問題就是要選擇采用優(yōu)質(zhì)安全的水處理藥劑。因而對(duì)水處理藥劑的研究和應(yīng)用一直是當(dāng)前水處理工作的熱點(diǎn)。全面認(rèn)識(shí)和用好水處理藥劑，也是電力、冶金、化工、食品等企業(yè)負(fù)責(zé)水處理的技術(shù)人員及操作人員最為關(guān)心的內(nèi)容。

工業(yè)循環(huán)水給水為天然水，而天然水中不管是地表水(如河水、湖水、水庫水)，還是地下水(如井水、泉水、自來水)都含有雜質(zhì)，如懸浮物、藻類物質(zhì)，如不采取預(yù)防措施(即水處理)，就會(huì)在熱交換面上沉積，結(jié)生成水垢。一旦結(jié)垢，就會(huì)降低熱交換率，腐蝕設(shè)備和危及安全生產(chǎn)。因此對(duì)工業(yè)循環(huán)水進(jìn)行處理是很必要的，也是節(jié)能減排所必須的。

天然水分為兩大類，一是地表水，如河水、湖水、水庫水等。此類水含泥沙、藻類、動(dòng)植物殘骸及可溶性鹽類物質(zhì)，水質(zhì)隨季節(jié)變化而波動(dòng)。二是地下水，包括井水、泉水和自來水。地下水水質(zhì)一般比較穩(wěn)定，受季節(jié)變化影響較小，含雜質(zhì)種類及多寡與流經(jīng)地層有關(guān)，灰?guī)r地層含Ca2+、Mg2+離子較高，即硬度較高，花崗巖地層含Ca2+、Mg2+離子較低，而含SiO3-2相對(duì)較高。

天然水不是純凈水，都含有雜質(zhì)，這些雜質(zhì)分為三類：

其一，懸浮物質(zhì)。主要是一些比重小于1的細(xì)小微粒的泥土、動(dòng)植物腐物，這些雜質(zhì)通過沉淀可除去；

其二，膠體物質(zhì)。膠體微粒粒度較小(直徑在1mm以下，10°以上)，此類物質(zhì)不會(huì)自行沉淀，主要是一些腐植物，鐵、鋁、硅的化合物；

其三，溶解物質(zhì)。如各種礦物質(zhì)離子，如K+、Na+、Ca+2、Mg+2、NH4+、Fe+2、Mn+2等陽離子，HCO3-、Cl-、F-、SO4-2、SiO3-2、NO3-、NO2-等陰離子，在中性水中，陰陽離子總和是相等的。

天然水中還含有一些溶解的氣體，如O2、CO2等。

⑴懸浮物(也稱濁度)：單位mg/L，1mg/L稱一度，標(biāo)準(zhǔn)要求，給水濁度小于5mg/L。濁度高時(shí)水呈渾濁狀態(tài)。

⑵溶解固形物：單位mg/L，指水中溶解鹽類和有機(jī)物總和。水指標(biāo)要求小于2500～5000mg/L。

⑶硬度：單位mmol/L，指水所含Ca+2、Mg+2離子的總量。

硬度的表示單位：

a.毫摩爾 mmol/L 1 mmol/L=50mg CaCO3

b.德國度 G° 1G°=10mg CaCO3

c.以碳酸鈣(CaCO3)表示，即ppm濃度。ppm是百萬分?jǐn)?shù)的符號(hào)。

1ppmCaCO3=1/50mmol/L

1ppm=1000ppb(微克)
例如：1公斤水中含5mgCaCO3，就可換算成5ppm。

以上三種硬度表示之間的關(guān)系為：

1mmol/L=2.804G°=50ppmCaCO3
⑷總堿度：總堿度是指水中的OH-(氫氧根)、CO3-2(碳酸根)、HCO3-(碳酸氫根)的總含量。這些陰離子在水中都呈堿性?？倝A度的表示單位與酸度相同。

總堿度是指用甲基橙作指示劑(pH=4.4)測得的堿度，也稱甲基橙堿度。

水中所含PO4-3、HSiO3-也有堿度，但由于含量甚微，故忽略不計(jì)。

堿度與硬度的關(guān)系：

a. 總堿度>總硬度 此時(shí)，永硬為0

總堿度-總硬度=負(fù)硬度 此時(shí)，水呈堿性(pH>7)；

b. 總堿度=總硬度 此時(shí)，總堿度=暫時(shí)硬度；

c. 總堿度<總硬度 此時(shí)，總硬度-總堿度=永硬總堿度=暫硬；

⑸pH值：pH值是氫離子的負(fù)對(duì)數(shù)，表示水的酸堿程度。

pH值與堿度的關(guān)系：

堿度相同的水(或溶液)，其pH值不一定相同。反之，pH值相同的水(或溶液)，其堿度也不一定相同。原因是pH值直接反映水中H+或OH-的含量，而堿度除包括OH-外，還包括CO3-2、HCO3-等堿性物質(zhì)的含量。

如：堿度0.1mmol/L的NaOH液，pH=13

堿度0.1mmol/L的NaHCO3液，pH=8.3

堿度0.1mmol/L的NH3-H2O液，pH=11

其他水質(zhì)指標(biāo)，如相對(duì)堿度、含油量、溶解氧、磷酸根(PO4-3)、Cl-根、SO4-2根、亞硫酸根等，這里就不介紹了。

由于水中所含各種雜質(zhì)，特別是懸浮物，硬度雜質(zhì)如不采取預(yù)防措施(即水處理)，就會(huì)在熱交換面上沉積，形成水垢。

⑹水垢的危害

設(shè)備的熱交換面上一旦結(jié)生水垢，就將產(chǎn)生以下危害：

第一，大大降低熱交換效率，降低冷卻效果，結(jié)水垢與不結(jié)水垢對(duì)鋼鐵材質(zhì)而言，其熱交換效率相差40倍以上。如焦化廠用于降低煤氣的熱交換器，一旦結(jié)生水垢后，其煤氣的溫度就會(huì)升高3～5℃，體積增大，嚴(yán)重影響生產(chǎn)；

第二，腐蝕設(shè)備。結(jié)垢后會(huì)產(chǎn)生垢下電化學(xué)腐蝕，增加維修量，縮短設(shè)備使用壽命，造成人力、物力、財(cái)力的浪費(fèi)；

第三，危及安全生產(chǎn)。結(jié)垢嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致穿孔、泄漏，發(fā)生安全事故，影響生產(chǎn)正常進(jìn)行。

因此，對(duì)循環(huán)冷卻水，必須進(jìn)行處理，以防止結(jié)生水垢及藻類，這是非常必要的一項(xiàng)措施。

循環(huán)冷卻水防垢處理方法有多種，選用時(shí)應(yīng)根據(jù)給水水質(zhì)條件、水資源短缺情況及水價(jià)等因素，因地制宜地選擇有效、安全、經(jīng)濟(jì)、簡便的方法。

循環(huán)水防垢處理方法的作用分類為：

石灰處理

降低結(jié)垢物質(zhì)含量 離子交換法

酸化法

磷化(無機(jī)聚磷酸鹽)法

防垢處理方法 穩(wěn)定結(jié)垢物質(zhì)(硬度) 含有機(jī)穩(wěn)定處理法

復(fù)合(無機(jī)-有機(jī)藥劑處理)法

綜合處理 酸化磷化法

酸化-有機(jī)藥劑處理
離子交換法是目前使用較為廣泛的循環(huán)冷卻水處理方法，正確處理和控制下能有效降低水中的陽離子含量(所以該法也稱為陽離子交換法。陰離子處理費(fèi)用昂貴，一般的循環(huán)冷卻水不宜采用)。但隨著水處理技術(shù)的不斷發(fā)展和國家對(duì)環(huán)境問題重視的提高，該法所帶來的環(huán)保問題越來越引起重視。

使用該法過程中需要大量使用工業(yè)鹽作為交換介質(zhì)使樹脂再生，樹脂再生處理要排放廢鹽液，這會(huì)造成環(huán)境的性污染，使地下水鹽堿化。

國家出臺(tái)了一系列文件，要做好節(jié)能減排工作。我們必須認(rèn)真貫徹科學(xué)發(fā)展觀的戰(zhàn)略方針，在水處理工作上，采用綠色處理方法。

比較各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)及對(duì)環(huán)保的影響，采用復(fù)合藥劑處理法為佳。復(fù)合藥劑主要是無機(jī)和有機(jī)藥劑，有多種配方，因而產(chǎn)品牌號(hào)也有多種。

循環(huán)冷卻水處理不僅要防垢防腐，還要防微生物。微生物種類較多，在循環(huán)冷卻水中引發(fā)問題的主要有三類：藻類、細(xì)菌和真菌。它們一是從補(bǔ)給水中帶入，二是由空氣中帶入。

冷卻水中的藻類主要有：藍(lán)藻、綠藻和硅藻。

藻類的危害：一是死亡的藻類成為水中的懸浮物和沉淀物，二是藻類在冷卻塔填料上的生長會(huì)影響水分散和通風(fēng)量，降低冷卻效果。

循環(huán)水中存在大量細(xì)菌，其在新陳代謝過程中能分泌黏液，把原來懸浮在水中的固體物和無機(jī)沉淀物粘合起來，附著于換熱表面上，引起結(jié)生污垢和腐蝕。冷卻中的細(xì)菌按其形狀分為球菌、桿菌和螺旋菌。

冷卻水中的真菌包括霉菌和酵母菌兩類。真菌往往生成在冷卻塔的木質(zhì)構(gòu)件上，水池壁上和換熱器中。真菌會(huì)破壞木材中的纖維素，使構(gòu)件腐朽，產(chǎn)生細(xì)菌狀粘泥，影響冷卻效果。

因此對(duì)這三類微生物，必須進(jìn)行殺滅、控制，通用的方法就是定期投放殺菌滅藻劑進(jìn)行殺滅。

常用的藥劑有氯劑、溴劑和有機(jī)氮硫類藥劑。

⒈ 對(duì)于給水濁度比較高的可以在加入復(fù)合水處理劑處理的同時(shí)，加入一定量的濁度處理劑，如聚氯化鋁等，以增強(qiáng)防垢效果。

⒉ 旁流處理：旁流處理就是抽取部分循環(huán)水，按要求進(jìn)行處理后再返回到循環(huán)水池中的處理方法。

1-蒸發(fā)損失；2-凝汽器；3-空氣；4-補(bǔ)給水；5-排污；6-旁流過濾器；7-冷卻塔

其二，為了提高循環(huán)水的濃縮倍率。通過旁流裝置從循環(huán)水中過濾除去懸浮物及沉淀物，有利于濃縮倍率的提高，減少排污量，有利于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。