工业循环冷却水处理概述 8页

工业循环冷却水处理概述2011-04-1819:18:19循环水处理技术就是利用水处理药剂有效控制循环冷却水水质的技术，要求做到“防垢、防腐、防藻类生长”，关键技术是防垢剂及缓蚀剂，还必须考虑环保。一.前言⒈工业循环水处理的重要性我国是世界上水资源匮乏的国家之一。据报道，我国669个城市中有400个面临供水不足。随着经济的迅猛发展，人口的增长，缺水现象和水质恶化问题越来越突出。因此，节约用水，搞好水处理，提高工业用水的重复利用率至为重要。对工业循环水的处理，其核心问题就是要选择采用优质安全的水处理药剂。因而对水处理药剂的研究和应用一直是当前水处理工作的热点。全面认识和用好水处理药剂，也是电力、冶金、化工、食品等企业负责水处理的技术人员及操作人员最为关心的内容。⒉工业循环水处理的必要性工业循环水给水为天然水，而天然水中不管是地表水(如河水、湖水、水库水)，还是地下水(如井水、泉水、自来水)都含有杂质，如悬浮物、藻类物质，如不采取预防措施(即水处理)，就会在热交换面上沉积，结生成水垢。一旦结垢，就会降低热交换率，腐蚀设备和危及安全生产。因此对工业循环水进行处理是很必要的，也是节能减排所必须的。二.冷却水处理的必要性1.天然水中的杂质天然水分为两大类，一是地表水，如河水、湖水、水库水等。此类水含泥沙、藻类、动植物残骸及可溶性盐类物质，水质随季节变化而波动。二是地下水，包括井水、泉水和自来水。地下水水质一般比较稳定，受季节变化影响较小，含杂质种类及多寡与流经地层有关，灰岩地层含Ca2+、Mg2+离子较高，即硬度较高，花岗岩地层含Ca2+、Mg2+离子较低，而含SiO3-2相对较高。天然水不是纯净水，都含有杂质，这些杂质分为三类：其一，悬浮物质。主要是一些比重小于1的细小微粒的泥土、动植物腐物，这些杂质通过沉淀可除去;其二，胶体物质。胶体微粒粒度较小(直径在1mm以下，10°以上)，此类物质不会自行沉淀，主要是一些腐植物，铁、铝、硅的化合物;\n其三，溶解物质。如各种矿物质离子，如K+、Na+、Ca+2、Mg+2、NH4+、Fe+2、Mn+2等阳离子，HCO3-、Cl-、F-、SO4-2、SiO3-2、NO3-、NO2-等阴离子，在中性水中，阴阳离子总和是相等的。天然水中还含有一些溶解的气体，如O2、CO2等。2.水质指标⑴悬浮物(也称浊度)：单位mg/L，1mg/L称一度，标准要求，给水浊度小于5mg/L。浊度高时水呈浑浊状态。⑵溶解固形物：单位mg/L，指水中溶解盐类和有机物总和。水指标要求小于2500～5000mg/L。⑶硬度：单位mmol/L，指水所含Ca+2、Mg+2离子的总量。硬度的表示单位：a.毫摩尔mmol/L1mmol/L=50mgCaCO3b.德国度G°1G°=10mgCaCO3c.以碳酸钙(CaCO3)表示，即ppm浓度。ppm是百万分数的符号。1ppmCaCO3=1/50mmol/L1ppm=1000ppb(微克)例如：1公斤水中含5mgCaCO3，就可换算成5ppm。以上三种硬度表示之间的关系为：1mmol/L=2.804G°=50ppmCaCO3⑷总碱度：总碱度是指水中的OH-(氢氧根)、CO3-2(碳酸根)、HCO3-(碳酸氢根)的总含量。这些阴离子在水中都呈碱性。总碱度的表示单位与酸度相同。总碱度是指用甲基橙作指示剂(pH=4.4)测得的碱度，也称甲基橙碱度。水中所含PO4-3、HSiO3-也有碱度，但由于含量甚微，故忽略不计。碱度与硬度的关系：a.总碱度>总硬度此时，永硬为0总碱度-总硬度=负硬度此时，水呈碱性(pH>7);\n精品文档b.总碱度=总硬度此时，总碱度=暂时硬度;c.总碱度<总硬度此时，总硬度-总碱度=永硬总碱度=暂硬;⑸pH值：pH值是氢离子的负对数，表示水的酸碱程度。pH值与碱度的关系：碱度相同的水(或溶液)，其pH值不一定相同。反之，pH值相同的水(或溶液)，其碱度也不一定相同。原因是pH值直接反映水中H+或OH-的含量，而碱度除包括OH-外，还包括CO3-2、HCO3-等碱性物质的含量。如：碱度0.1mmol/L的NaOH液，pH=13碱度0.1mmol/L的NaHCO3液，pH=8.3碱度0.1mmol/L的NH3-H2O液，pH=11其他水质指标，如相对碱度、含油量、溶解氧、磷酸根(PO4-3)、Cl-根、SO4-2根、亚硫酸根等，这里就不介绍了。由于水中所含各种杂质，特别是悬浮物，硬度杂质如不采取预防措施(即水处理)，就会在热交换面上沉积，形成水垢。⑹水垢的危害设备的热交换面上一旦结生水垢，就将产生以下危害：第一，大大降低热交换效率，降低冷却效果，结水垢与不结水垢对钢铁材质而言，其热交换效率相差40倍以上。如焦化厂用于降低煤气的热交换器，一旦结生水垢后，其煤气的温度就会升高3～5℃，体积增大，严重影响生产;第二，腐蚀设备。结垢后会产生垢下电化学腐蚀，增加维修量，缩短设备使用寿命，造成人力、物力、财力的浪费;第三，危及安全生产。结垢严重时会导致穿孔、泄漏，发生安全事故，影响生产正常进行。因此，对循环冷却水，必须进行处理，以防止结生水垢及藻类，这是非常必要的一项措施。三.水处理技术方法概述循环冷却水防垢处理方法有多种，选用时应根据给水水质条件、水资源短缺情况及水价等因素，因地制宜地选择有效、安全、经济、简便的方法。3欢迎下载。\n循环水防垢处理方法的作用分类为：石灰处理降低结垢物质含量离子交换法酸化法磷化(无机聚磷酸盐)法防垢处理方法稳定结垢物质(硬度)含有机稳定处理法复合(无机-有机药剂处理)法综合处理酸化磷化法酸化-有机药剂处理离子交换法是目前使用较为广泛的循环冷却水处理方法，正确处理和控制下能有效降低水中的阳离子含量(所以该法也称为阳离子交换法。阴离子处理费用昂贵，一般的循环冷却水不宜采用)。但随着水处理技术的不断发展和国家对环境问题重视的提高，该法所带来的环保问题越来越引起重视。使用该法过程中需要大量使用工业盐作为交换介质使树脂再生，树脂再生处理要排放废盐液，这会造成环境的永久性污染，使地下水盐碱化。国家出台了一系列文件，要做好节能减排工作。我们必须认真贯彻科学发展观的战略方针，在水处理工作上，采用绿色处理方法。比较各种方法的优缺点及对环保的影响，采用复合药剂处理法为佳。复合药剂主要是无机和有机药剂，有多种配方，因而产品牌号也有多种。四.对循环冷却水系统中微生物的控制循环冷却水处理不仅要防垢防腐，还要防微生物。微生物种类较多，在循环冷却水中引发问题的主要有三类：藻类、细菌和真菌。它们一是从补给水中带入，二是由空气中带入。冷却水中的藻类主要有：蓝藻、绿藻和硅藻。藻类的危害：一是死亡的藻类成为水中的悬浮物和沉淀物，二是藻类在冷却塔填料上的生长会影响水分散和通风量，降低冷却效果。循环水中存在大量细菌，其在新陈代谢过程中能分泌黏液，把原来悬浮在水中的固体物和无机沉淀物粘合起来，附着于换热表面上，引起结生污垢和腐蚀。冷却中的细菌按其形状分为球菌、杆菌和螺旋菌。\n精品文档冷却水中的真菌包括霉菌和酵母菌两类。真菌往往生成在冷却塔的木质构件上，水池壁上和换热器中。真菌会破坏木材中的纤维素，使构件腐朽，产生细菌状粘泥，影响冷却效果。因此对这三类微生物，必须进行杀灭、控制，通用的方法就是定期投放杀菌灭藻剂进行杀灭。常用的药剂有氯剂、溴剂和有机氮硫类药剂。我公司研制生产的是一种复合型含氯灭藻剂。五.循环冷却水的补充处理及旁流处理⒈对于给水浊度比较高的可以在加入复合水处理剂处理的同时，加入一定量的浊度处理剂，如聚氯化铝等，以增强防垢效果。⒉旁流处理：旁流处理就是抽取部分循环水，按要求进行处理后再返回到循环水池中的处理方法。目的一，就是辅助处理由空气带入的灰尘、粉类等悬浮物，使其含量升高，影响水处理效果，加重粘泥的附着，因此需进行旁流过滤,旁流水量一般为循环水量的1～5%。其装置示意图如下：1-蒸发损失;2-凝汽器;3-空气;4-补给水;5-排污;6-旁流过滤器;7-冷却塔其二，为了提高循环水的浓缩倍率。通过旁流装置从循环水中过滤除去悬浮物及沉淀物，有利于浓缩倍率的提高，减少排污量，有利于经济运行。六.“晶星”牌YS-301循环水处理剂使用方法⒈性能YS-301循环水处理剂为粉剂，是由多种无机、有机高分子化合物、络合剂、分散剂、絮凝剂、缓蚀剂配制而成。碱性，易溶于水，不含有害环保的铬盐和无机磷盐，属绿色水处理剂，使用、监测简便。执行标准Q/KSX03-2007。技术指标：项目指标外观白色粉状总碱度(1%水溶液)Cr5+<0.001%无机磷(以PO43-)计<0.1%⒉用途5欢迎下载。\n本品适用于工业冷却循环水处理，凡有热交换水冷却的系统均可使用。如冶金、化工、食品等企业。使用本品前做好以下工作：⑴使用前须对给水进行下述项目的测定：总硬度(YD)，氯根(Cl-)，浊度。⑵使用本品前，如热交换设备已结生水垢，最好先进行化学清洗除垢。一，可以考查用本品后的效果，二，有利于在金属表面上形成保护膜，提高缓蚀效果。⒊用法用量按系统循环水总量(t)一次性投足药量，对于YD≤3mmol/L的水质，单位加药量为200～250g/t计加，3mmol/L≤YD≤6mmol/L的水质，按300g/t计加，YD≥6mmol/L的水质，按350g/t计加。运行中，按每天补充水量(t)，按单位加药量计加。用法：按加药量量取本剂，用水溶解完全后从给水处注入循环水池中。⒋定期投加灭藻剂为在运行中控制水中微生物的滋生及危害，必须定期进行杀菌灭藻。YS-301剂中已具一定灭藻能力，如还不足，需另定期加YS-301C灭藻剂，该剂为液体。用法：每星期投加一次，按总水量计加，单位加药量为100ml/t，沿水池边多点注入。七.循环水处理效果的判断⒈监测热交换器进出水温差△t=t出-t进。按正规设计，此温差一般为6～12℃，多数为8～10℃，在此范围内说明热交换器换热水面未结垢。操作：方法一，可在输入热交换器的进出水管道安装水温指示装置，计算温差△t。有的在中控室仪表柜上已有此仪表显示。方法二，每天用两只400ml烧杯分别在热交换器的入水口(泵吸入处)和回水管口处取水样，及时用核对过的100℃温度计，分别插入杯中量取温度，即将△t=t出-t进，并做记录。⒉安装结垢、腐蚀监视装置在热交换器出水管旁路上安装监视管及挂片装置。通过监视管测定垢的重量，并计算结垢速度，可评价防垢处理效果。图1结垢、腐蚀监视系统示意图\n精品文档图中1、3-结垢监视管2-腐蚀试片4-浮子流量计5-热交换器(塔)计算公式如下：W3=W1-W2V3=30WS/TS式中：W3―垢的附着量，g;W1―结垢管干燥后的重量，g;W2―除垢后管的重量，g;V3―垢的附着速度，g/cm2?月;WS―垢附着重量，g;T―实验时间，天;S―管子内表面积，cm2;30―每月按30天计。腐蚀挂片时间，一般为15～30天。腐蚀速度按下式计算：f=(W1―W2)/0.0028h式中：h―试片挂片时间，小时;W1―试片挂片前的重量，g;W2―试片挂片后的重量，g;0.0028―标准试片表面积，m2。标准试片规格：50mm×25mm×2mm，中间小孔孔径Φ4mm。⒊监测浓缩倍率(φ)本处理技术方法要求，浓缩倍率≤4。当浓缩倍率超过此值必须进行排污控制，每月排1～2次污，每次排污量为总水量的5%。操作：可装一台潜水泵，放入水池底，按泵的流量计排。7欢迎下载。\n浓缩倍率的测定，测定补充水的的氯根(Cl-1)浓度PClA-1(mg/L)和循环池水中的Cl-1的浓度PClB-1。计算公式如下：φ=PClB-1/PClA-1八.应用实例“晶星”牌YS-301循环水处理剂已广泛用于各式冷凝器循环冷却水处理。在云南省内外多家企业应用，如富源兴发焦化厂、田坝煤矿冶炼厂、安宁邦维钢铁公司、郑州宇通客车公司，贵州红果宏盛机焦公司，广东新会富祥电子材料有限公司等。例：富源兴发焦化厂。该厂给水情况如下表：Ca+2Mg+2总硬度(YD)Fe浊度溶解固形物pH15.29mg/L14.19mg/L45.48mg/L0.65mg/L22.67mg/L466.1mg/L8.2循环水总量300t，每天补充水量10t。采用YS-301循环水处理剂、YS-301C灭藻剂和YS-301D浊度处理剂，每月排污5%(约17t)。经检测，进出水温差△t=8～9℃，外部冷却塔、水池中无藻类，设备处于无垢良好运行状态。