循环水处理技术

循环水术语：

1循环冷却水系统：以水作为冷却介质，并循环使用的供水系统，由换热设备、冷却塔、水泵、管道以及其它有关设备组成，分为敞开式循环水系统和密闭式循环水系统。

2敞开式循环水系统：是指循环冷却水与空气直接接触冷却的循环冷却水系统。

3循环水量：每小时用水泵输送的总水量，以Q表示，单位m3/h。

4保有水量：冷却水系统的总贮水量（包括凉水池、换器器、管网系统、旁滤等）。以V表示，单位m3。保有水量与循环量之间设计要求是：保有水量/循环量=1/3-1/5之间。

5 蒸发水量：循环水在冷却塔内通过蒸发而冷却，在此过程中损失的水量称为蒸发水量，以E表示，单位m3/h。E=a（R-B），a=e（t1-t2）（%）（e，夏季25～30℃时0.15～0.16，冬季-15～10时0.06～0.08，春秋季0～10℃时为0.10～0.12. 6补充水量：循环冷却水在运行过程中补充因蒸发、风吹、排污等损失的水量，以M表示，单位m3/h。M＝N×B

7排污水量：为了维持一定的浓缩倍数，必须从循环冷却水系统中排放的水量，以B表示，单位m3/h。B＝E/N-1

8飞溅损失：由于风力作用把水从系统中吹入大气，叫做飞溅损失。一般风吹损失可按1‰Q计算，以W表示，单位m3/h。

9浓缩倍数：循环水中的含盐量与补充水的含盐量之比值，

以N表示。常用来计算浓缩倍数的离子有钾离子、电导、氯离子、二氧化硅等。

10腐蚀速率：以金属失重而计算得的每年平均腐蚀深度，常用单位mm/a、mdd、密尔/年(可选用标准试片法、试管法进行监测)

11污垢沉积速率：模拟监测换热管内在一个月中所沉积的污垢总量。单位mg/cm2.月（mcm，可选用试管法进行监测)）。12粘泥量：指微生物及其分泌的粘液与其它有机或无机的杂质混合在一起的粘浊物。单位mL/m3。

13异养菌：以细菌平皿计数法统计出第毫升水中异养菌落个数，单位个/mL。

水质参数：1、PH值；2、钙硬度；3、碱度；4、K+或SiO2；

5、总铁；

6、电导率；

7、浑浊度；

8、微生物；

9、生物粘泥量；10、污垢沉降速率；11、垢层与腐蚀产物的成分；12、腐蚀率；13、药剂浓度。

一、循环水术语

二、 故障

（一）、沉积物的析出和附着原理和解决方法

⑴沉积物的析出和附着原理

一般天然水中含有的重碳酸盐，在循环水系统中，重碳酸盐的浓度随着蒸发而浓缩增加，当浓度达到过饱和状态时，或者在经过换热器传热表面使水温升高时，会发生下列反应:

O H CO CaCO HCO Ca 22323)(+↑+↓=

冷却水经过冷却塔向下喷淋时，溶解在水中的游离2CO 要逸

出，这就促使反应向右进行。3

CaCO 沉积在换热器传热表面，形成致密的碳酸钙水垢，因它的导热性极差,影响换热器传热效率，严重时可造成管道堵塞。

⑵、控制方法

1、沉积物的控制

a)水垢的控制有：①离子交换树脂法：是让水通过离子交换树脂，将Ca 2+、Mg 2+

从水中置换出来并结合在树脂上，达到从水中除去Ca 2+、Mg 2+的目的。缺点：成本较高，如补充水量较小的循环水系统可采用。

②石灰软化法：补充水未进入循环冷却水系统之前，在预处理时就投加适当的石灰，让水中的碳酸氢钙与石灰在澄清池中预先反应，生成碳酸钙沉淀析出，从而除去水中Ca 2+。优点：成本低，适用于原水钙含量高而补水量较大的循环冷却水系统。缺点：投加石灰时，灰尘较大，劳动条件差。

③加酸：投加硫酸，稳定重碳酸盐。缺点：加酸后，循环水pH 值会下降，如不注意控制加量过多，则会加速设备腐蚀。人工分析pH 滞后，最好配有自动加酸、调节pH 值的设备和仪表。

④通CO 2气：针对有些化肥厂和化工厂常有多余的CO 2气，将其通入水中，稳定重碳酸盐，反应如下：

↑++=22323)(CO O H CaCO HCO Ca 缺点：因冷却水通过冷却塔时，CO 2气易从水中逸出，因而在冷却塔中析出碳酸钙，堵塞冷却塔中填料之间的孔隙。这种现象称钙垢转移，因此采用有困难。

⑤投加阻垢剂：结垢原理：从水中析出碳酸钙等水垢的过程，

就是微溶性盐从溶液中结晶沉淀的一种过程。按结晶动力学观点，结晶的过程首先是生成晶核，形成少量的微晶粒，然后这种微小的晶体在溶液中由于热运动（布郎运动）不断地相互碰撞，和金属器壁也不断地进行碰撞，碰撞的结果就提供了晶体生长的机会，使小晶体不断地变成大晶体，也就是说形成了覆盖传热面的垢层。

解决方法：我们通过投加某些药剂，破坏其结晶增长，从而达到控制水垢形成的目的。目前使用的各种阻垢剂有聚磷酸盐、有机多元磷酸、有机磷酸酯、聚丙烯酸盐等。

2、污垢的控制：污垢是由尘土、杂物碎屑、菌藻尸体及其分泌物和细微水垢、腐蚀产物等构成。控制其必须做到：①降低补充水浊度；②做好循环冷却水水质处理；③投加分散剂；④增加旁滤设备等。

（二）、设备腐蚀机理与控制

常见腐蚀种类

a.冷却循环水中溶解氧引起的电化学腐蚀

在敞开式循环冷却水系统中，水与空气能充分地接触，水中溶解的O2达到饱和状态，当碳钢与溶有O2的冷却水接触时，由于金属表面的不均一性和冷却水的导电性，在碳钢表面会形成许多腐蚀微电池，微电池的阳极区和阴极区分别发生下列氧化反应和还原反应

在阳极区 e Fe Fe 22++=

在阴极区 -=++OH e O H O 222

122 在水中 322

2)()()(22OH Fe OH Fe OH Fe OH Fe O ?→?=++

这些反应，促使微电池中阳极区的金属不断溶解而被腐蚀。

b. 有害离子引起的腐蚀

循环冷却水在浓缩过程中，盐类如重碳酸盐、氯化物、硫酸盐等的浓度也会增加。CL -和SO 42-会使金属上保护膜的保护性能降低，尤其是CL -的离子半径小，穿透性强，容易穿过膜层，置换氧原子形成氯化物，加速阳极过程的进行，使腐蚀加速，从而它也是引起点蚀的原因之一。对于不锈钢CL -是引起腐蚀的主要原因，一般要求CL -的含量不超过300mg/L 。

c. 微生物引起的腐蚀

微生物的滋生使金属发生腐蚀，①这是由于微生物排出的黏液与无机垢和泥沙杂物等形成的沉积物附着在金属表面，形成氧浓差电池，使金属腐蚀。②在金属表面和沉积物之间缺乏氧，因此一些厌氧菌得以繁殖，在适宜的温度下（25—30℃），繁殖更快。它分解水中的硫酸盐，产生H 2S,引起碳钢腐蚀，其反应为

↓

=+++=++-+-+-FeS S Fe O H S e H SO 222224488能量（细菌生存所需）

③铁细菌是钢铁锈瘤产生的主要原因，它能使Fe 2+氧化为Fe 3+

.释放的能量供细菌生存。

能量（细菌生存所需）细菌+??→?++32Fe Fe 冷却水系统中金属的腐蚀形态：均匀腐蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀、孔蚀选择性腐蚀、磨损腐蚀、应力腐蚀等。

冷却水系统中金属的腐蚀的影响因素：PH 值；阴离子；络合剂、硬度、金属离子、溶解气体、浓度、悬浮固体、流速、电偶、温度等多重因素影响。

冷却水系统中金属的腐蚀控制方法：添加缓蚀剂；提高冷却水的PH 值；选用耐蚀材料的换热器；用防腐阻垢涂料涂覆。

（三）、微生物的滋生和粘泥

冷却水中微生物一般是指细菌和藻类。它是因为，养分的浓缩，水温的升高和日光照射，给细菌和藻类创造了迅速繁殖的条件，大量细菌分泌出的黏液，使水中漂浮的的灰尘杂质和化学沉淀物等粘附在换热器的传热表面，将会引起腐蚀，冷却水的流量减少，降低换热器的冷却效率，严重时，堵塞管子，被迫停产清洗。

冷却水系统中微生物的控制指标：

冷却水系统中微生物的控制方法：选用耐蚀材料；控制水质；采用杀生涂料；阴极保护；清洗；防止阳光照射；旁流过滤；混凝沉淀；噬菌体法；添加杀生剂，静电水处理与电子水处理。

（四）、药剂

1、阻垢剂及分散剂

机理：在冷却水中，某些阻垢剂能吸附在碳酸钙、磷酸钙等小晶体及其悬浮粒子表面，形成双电层，在静电作用下，颗粒相互排斥，从而使微小的颗粒分散在水中不沉降。或在接触面上形成疏松的粘附性能较弱的沉积物，然后被循环水冲走。

常见类型：有聚磷酸盐、有机多元磷酸、有机磷酸酯、聚丙烯酸盐等。

A、聚磷酸盐常用的有三聚磷酸钠和六偏磷酸钠。特点：微