水污染控制技术第二版课件 教学课件 作者 王金梅 薛叙明 主编7.循环水处理 39页

7工业冷却水装置及运行7.1冷却水系统和设备1)冷却水系统直流冷却水系统循环冷却水系统密闭式循环冷却水系统敞开式循环冷却水系统closedrecirculationcoolingwatersystemclosedrecirculationcoolingwatersystemopenedrecirculationcoolingwatersystem2021/7/24\n选择合适的热交换管材，如黄铜管、紫铜管、鈦管和不锈钢管等耐腐蚀性材料；在该系统中投加适当的缓蚀剂水内冷发电机的水冷却系统、某些大型转动设备的冷却水系统由于水中有CO2散失和盐类浓缩现象，在热交换器铜管内或冷却塔的填料上有结垢问题；由于温度适宜、阳光充足、营养丰富，有微生物滋长问题；由于冷却水与空气接触，水中溶解氧是饱和的，存在换热器的腐蚀问题。2021/7/24\n7.2冷却构筑物2021/7/24\nNaturaldraftcoolingtower塔体：作用：封闭、维护；多采用人字柱支撑，多为钢筋混凝土结构，也有采用正方形或矩形、锥形、圆形和双曲线形等。通风筒：作用：减少气流阻力，创造良好的空气动力条件，并将进入冷却塔的湿空气从高空排出，以较少湿热空气的回流。配水系统：管式；槽式；池式。淋水填料：膜板式淋水填料、波形膜板式淋水填料；水泥格网临睡填料。2021/7/24\nMechanicaldraftcoolingtower通风设备：轴流式风机收水器：小型冷却塔中，常采用塑料斜波板；大、中型冷却塔多采用狐型除水片组成的单元模块收水器。集水池：Ｈ＝１．５～２．０，０ｍ．３～０．５ｍ积水坑，ｉ＝０．５％2021/7/24\n2021/7/24\n２．水的冷却原理水的接触散热；水的蒸发散热；水的辐射散热。2021/7/24\n7.3循环水处理1)敞开式循环冷却水系统的平衡(1)水量平衡PB---补充水量占循环冷却水量的百分率,%;PZ---蒸发水量占循环冷却水量的百分率,%;PF---风吹和渗漏水量占循环冷却水量的百分率,%;PP---排污水量占循环冷却水量的百分率,%;2021/7/24\n①蒸发水量T-冷却塔周围的空气温度℃t1、t2—冷却水进、出口温度，℃②风吹与渗漏水量冷却设备类型损失冷却设备类型损失小型喷水池(＜400m2)1.5~3.5开放式冷却塔1.0~1.5中型和大型喷水池1~2.5机械通风冷却塔(有除水器)0.2~0.3小型滴盘式冷却塔0.5~1.0风筒式冷却塔(有除水器)0.1中型和大型滴盘式冷却塔0.5风筒式冷却塔(无除水器)0.3~0.5③排污水量2021/7/24\n(2)盐平衡浓缩倍率--补充水中氯离子的浓度,mg/L;--循环水中氯离子的浓度,mg/L.循环冷却水中含盐量(或某种离子的浓度)与新鲜补充水的含盐量(或某种离子的浓度)的比值φ称为浓缩倍率(cyclesofconcentration)2021/7/24\n3)循环水中几种杂质的变化规律(1)循环冷却水中CO2含量的变化水温/℃1020304050游CO2/mg/L14.57.73.51.50在冷却塔喷洒后水中CO2的含量2021/7/24\n(2)循环冷却水中pH、碱度的变化如φ＜3、pH6.5~7.5如φ较小或补充水的碱度较低--循环水、补充水的碱度2021/7/24\n(3）循环冷却水中沉淀离子及非沉淀离子的变化规律非沉淀离子的变化规律：沉淀离子的变化规律：尚未发生沉淀已发生沉淀逐渐增多，且在水流缓慢区域（如冷却塔的池底）及管道、热交换器内沉淀析出(4）循环冷却水中悬浮物质2021/7/24\n7.4污垢及污垢热阻1)污垢的沉积和分类污垢（fouling):水垢（scale)、污泥(sludge)(淤泥、黏泥（生物沉积物）和腐蚀产物2)污垢形成的主要影响因素①水质:成垢离子浓度；浊度；pH。②水的流动状态③温度：水温高，管壁温度高；水温高，水中成垢物质易结垢；水温与微生物生长关系密切；水温高，使阻垢剂和缓蚀剂药效下降。④脱气状况⑤表面状态：粗糙面比光滑面已形成污垢沉积，易产生腐蚀。3)污垢热阻:热交换器传热面由于沉积物而使热阻增加的量，称为污垢热阻。2021/7/24\n7.5水质稳定性鉴别循环冷却水水质稳定性：是否会从水中析出水垢的可能性。结垢的原因：水温、水中硬度、热交换器管材，一般以钢材作为材料的热交换器易结污垢（化工厂）；以铜、不锈钢、鈦作为材料的热交换器易形成水垢（热电厂）。（1）循环冷却水的浓缩（2）循环冷却水的脱碳作用MgCO3+H2O→Mg(OH)2↓+CO2↑Mg(HCO3)2MgCO3↓+H2O+CO2↑CaCO3↓+H2O+CO2↑Ca(HCO3)22021/7/24\n（3）循环冷却水的温度上升CaCO3↓+H2O+CO2↑Ca(HCO3)2CaCO3↓+2H2O+CO2↑Ca(HCO3)2+2OH-（4）循环冷却水的pH上升2021/7/24\n极限碳酸盐硬度1）极限碳酸盐硬度法判别方法是:--循环冷却水补充水的碳酸盐硬度--运行中循环冷却水的碳酸盐硬度每种水在实际运行条件下，都有一个不结垢的最大碳酸盐硬度值，这个值称为极限碳酸盐硬度值。(Limitingcarbonatehardness)2021/7/24\n开始:达到:此时:2021/7/24\n---补充水的化学需氧量,---循环水的极限碳酸盐硬度---循环水的最高温度,℃＜40℃时,仍按40℃计算---补充水的非碳酸盐硬度检验公式:2021/7/24\n2021/7/24\n2)碳酸钙饱和指数IB法--循环水在使用温度条件下当CaCO3处于饱和时的pH值;--循环水在实际运行条件下的实测pH值;采用的判断方法为:水中CaCO3呈过饱和状态,有可能发生结垢,称结垢型水,一般水质是稳定的.水中CaCO3呈未饱和状态,水可能将CaCO3固体溶解,称侵蚀型水水中CaCO3处于平衡,称稳定型水2021/7/24\n--循环冷却水20~25℃下测得的pH--pH的校正值,按下表取.pH全碱度0.51.02.04.08.0用于水温从20~25℃升至50℃时≤80.10.10.10.10.1＜8.20.20.150.150.150.1＜8.40.30.20.20.150.15用于水温从20~25℃升至75℃时＜7.60.10.10.10.10.1＜7.80.150.150.10.10.1＜8.00.30.20.150.150.1＜8.20.40.30.20.20.15＜8.40.50.40.30.250.22021/7/24\n2021/7/24\n的计算：温度的函数含盐量的函数钙离子的函数总碱度的的函数2021/7/24\n2021/7/24\n例已知某水的化学分析结果为Ca2+离子浓度(以CaCO3计)100mg／L，M(以CaCO3)200mg／L，总溶解1200mg／L，水温20℃。计算该水质的pH值。解查图7－6，在浓度坐标上找到40mg／的点，垂直向上与PCa线相交，由交点水向左得PCa＝3.0。同法由碱度坐标上找2mmol／L点，得对应PM碱度＝2.54。在图上方的横坐标上找到总溶解固体浓度1200mg／L点，垂直向下与20℃等温线相交，由交点水平向右方得（pK2-pKsp）＝2.34。故PHB=3.0+2.54+2.34＝7.882021/7/24\n3)碳酸钙稳定指数IW法IW水质性质IW水质性质﹥8.7对含CaCO3的材料侵蚀性严重6.4~3.7结CaCO3水垢8.7~6.9对含CaCO3的材料侵蚀性严重﹤3.7结CaCO3水垢严重6.9~6.4水质稳定IW法判别标准2021/7/24\n7.6循环冷却系统的防垢处理石灰加酸处理结果：出水残余碱度1mmol/L，其中OH-：0.2~0.3mmol/L；CO32-：0.7~0.8mmol/L，pH：9.5~10.3加酸：将pH降至7.4~7.8，将CO32-转变为HCO3-2021/7/24\n2）加酸法硫酸纯度补充水的碳酸盐硬度，mmol/L极限碳酸盐硬度，mmol/L循环冷却水量m3/h2021/7/24\n3）离子交换法进入弱酸阳离子交换器处理的水量占补充水量的百分数循环冷却水的极限碳酸盐硬度，mmol/L经弱酸阳离子交换器处理的出水残余碳酸盐硬度mmol/L进入弱酸阳离子交换器处理的水量占补充水量的百分数2021/7/24\n4）炉烟法2021/7/24\n2021/7/24\n5）阻垢剂法（1）阻垢剂法①聚合磷酸盐：三聚磷酸钠、六聚磷酸钠②有机膦酸盐：氨基三甲叉磷酸盐（ＡＴＭＰ）、乙二胺四甲叉磷酸盐（ＥＤＴＭＰ）③聚羧酸类阻垢剂：ａ聚丙烯酸及衍生物ｂ聚马来酸ｃ聚丙烯酸ｄ丙烯酸类共聚物、马来酸类共聚物、磺酸共聚物、聚天冬氨酸、聚环氧琥玻酸等2021/7/24\n7.７循环冷却水系统中的污泥控制、微生物控制和腐蚀控制1）补充水的预处理２）旁流过滤３）投加药剂①杀菌剂及灭藻剂②分散剂和渗透剂③絮凝剂（再分散剂）④乳化剂4）其他机械清除污泥方法采用高压水冲洗、压缩空气吹洗及橡胶塑料球清洗等污泥控制：2021/7/24\n微生物、危害、及控制1）微生物①藻类②细菌③真菌2）危害①形成黏泥，加速污泥沉积②微生物附着于管壁，加速腐蚀③堵塞管道3）控制①氯系杀生剂②二氧化氯③臭氧④氯酚⑤季铵盐类杀生剂⑥新型非氧化性杀生剂二硫氰基甲烷（二硫氰酸甲酯）、戊二醛、大蒜素、甲胺基甲酸萘酯、异噻唑啉酮2021/7/24\n漂白粉CaOCl2有效氯占30%精制漂白粉Ca(OCl)2有效氯占60%～70%在液氯钢瓶上洒水起什么作用？加氯系统漏氯时如何查找？2021/7/24\n7.8循环冷却水系统中金属的腐蚀1）投加缓蚀剂法（1）氧化膜型缓蚀剂，如铬酸盐、亚硝酸盐、钼酸盐、钨酸盐等（2）金属离子沉淀膜型缓蚀剂，如基苯噻唑（MBT）、BTA等（3）水中离子沉淀膜型缓蚀剂，如聚磷酸盐、锌盐、有机膦酸盐、硅酸盐等（4）吸附膜型缓蚀剂，如有机胺等2）电化学保护法3)涂料覆盖法4）表面处理法①硫酸亚铁造膜②铜试剂或BTA造膜2021/7/24\n7.9循环冷却水系统的运行及管理碳钢热交换器的循环冷却水系统运行管理（1）清洗①物理清洗②化学清洗2）预膜3）运行监督与控制2021/7/24\n2021/7/24