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工業(yè)循環(huán)水常見(jiàn)的4大問(wèn)題+22種具體解決方案，節(jié)水節(jié)能就靠它們！

工業(yè)循環(huán)水

冷卻水占工業(yè)用水主體，提高其重復(fù)利用率、循環(huán)使用是節(jié)水節(jié)能的必須手段。

循環(huán)水運(yùn)行過(guò)程中常產(chǎn)生的問(wèn)題

在工業(yè)生產(chǎn)的工藝條件下，工業(yè)循環(huán)水水質(zhì)常會(huì)發(fā)生一系列變化，對(duì)生產(chǎn)造成危害，如：腐蝕、結(jié)垢、菌藻、粘泥等。

這些問(wèn)題如果得不到有效的解決，則無(wú)法進(jìn)行安全生產(chǎn)，造成巨大的工業(yè)損失。

1.銹垢：碳鋼設(shè)備主要成分是鐵，鐵容易生銹，除了由于它的化學(xué)性質(zhì)活潑以外，同時(shí)與外界條件也有很大關(guān)系。水分是使鐵容易生銹的物質(zhì)之一。然而，光有水也不會(huì)使鐵生銹，只有當(dāng)空氣中的氧氣溶解在水里時(shí)，氧在有水的環(huán)境中與鐵反應(yīng)，才會(huì)生成一種叫氧化鐵的東西，這就是鐵銹。鐵銹是一種棕紅色的物質(zhì)，它不像鐵那么堅(jiān)硬，很容易脫落，一塊鐵完全生銹后，體積可脹大8倍。如果鐵銹不除去，這海綿狀的鐵銹特別容易吸收水分，鐵也就銹蝕得更快。

2.水垢：由于循環(huán)冷卻水在冷卻過(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附著在系統(tǒng)管壁上形成水垢。常見(jiàn)的有碳酸鈣、磷酸鈣、硅酸鎂等垢。水垢的產(chǎn)生大大的降低了傳熱效率，0.5毫米的垢厚就使傳熱系數(shù)降低17.9％。

3.泥垢：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。

4.腐蝕：循環(huán)冷卻水對(duì)換熱設(shè)備的腐蝕，主要是電化學(xué)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-、Fe3+、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)間就能使設(shè)備報(bào)廢。

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。

碳酸鈣

碳酸鈣是工業(yè)循環(huán)冷卻水中最常見(jiàn)的水垢，主要是Ca（HCO3）2在循環(huán)冷卻水的運(yùn)行中受熱分解成CO2和CaCO3。

磷酸鈣

為了抑制系統(tǒng)材質(zhì)的腐蝕，常常要加入聚磷酸鹽來(lái)作為緩蝕劑，當(dāng)水溫升高時(shí),聚磷酸鹽會(huì)分解為正磷酸鹽。

硅酸鎂

水中的SiO2量過(guò)高，加上水的硬度較高，生成非常難處理的硅酸鈣(鎂)硬垢。

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％。

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，阻隔傳熱、阻隔水流、引起垢下腐蝕，縮短設(shè)備使用壽命。

電化學(xué)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。

如果不加控制，極短的時(shí)間便使換熱器、輸水管路設(shè)備報(bào)廢。

微生物粘泥

循環(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。

工業(yè)循環(huán)水處理技術(shù)

水垢的控制方法

從冷卻水中去除成垢鈣離子

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。

① 離子交換樹脂法

離子交換樹脂法就是讓水通過(guò)離子交換樹脂，將Ca2+、Mg2+從水中置換出來(lái)并結(jié)合在樹 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。

② 石灰軟化法

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�灰，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+。

預(yù)處理工藝流程

加酸或通CO2氣體，降低PH，穩(wěn)定重碳酸鹽

通常是加硫酸，加酸法目前仍有使用，由于硫酸加入后，循環(huán)水PH會(huì)下降，如不注意控制,而加酸過(guò)多，則會(huì)加速設(shè)備的腐蝕。

通CO2氣體同樣應(yīng)注意控制好PH值，否則CO2溢出，CaCO3在塔內(nèi)結(jié)晶，堵塞填料，形成鈣垢轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。

該方法在某些化肥廠、化工廠及電廠等有CO2氣體源的企業(yè)仍有推廣使用的價(jià)值。

投加阻垢劑

投加阻垢劑在循環(huán)水中投加阻垢劑，破壞CaCO3的結(jié)晶增長(zhǎng)過(guò)程，以達(dá)到控制水垢形成的目的。

目前常用的阻垢劑有聚磷酸鹽、有機(jī)多元膦酸、有機(jī)磷酸脂、聚丙烯酸鹽等，這也是目前應(yīng)用最廣的控制水垢的方法。

污垢的控制方法

降低補(bǔ)充水濁度

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。

做好循環(huán)冷卻水水質(zhì)處理

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。

某公司水質(zhì)控制指標(biāo)：

投加分散劑

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。

做好旁濾處理

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。

保障循環(huán)水壓力及流速

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%。

金屬腐蝕的控制方法

添加緩蝕劑

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

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)。

選用耐蝕材料

選用聚丙烯設(shè)備或石墨改性聚丙烯設(shè)備。

用防腐涂料涂覆

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。

微生物的控制方法

選用耐蝕材料

金屬材料耐微生物腐蝕的性能大致可以排列如下：

鈦＞不銹鋼＞黃銅＞純銅＞硬鋁＞碳鋼

控制水質(zhì)

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。

采用殺生涂料

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)。

陰極保護(hù)

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。

清洗

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。

防止陽(yáng)光照射

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。

旁流過(guò)濾

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。

混凝沉淀

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。

噬菌體法

噬菌體是一種能夠吃掉細(xì)菌的微生物。

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。

添加殺生劑

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。

工業(yè)循環(huán)水處理系統(tǒng)

工業(yè)循環(huán)水處理是一項(xiàng)非常成熟的技術(shù)，主要通過(guò)人工或自動(dòng)加藥的方式完成。

由于工業(yè)循環(huán)水處理是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，必須定期對(duì)水質(zhì)進(jìn)行分析，調(diào)整水處理藥量及品種。