工业循环水水质处理技术

工业循环水水质处理技术

水是自然界中分布最广的一种资源，同时也是人类赖以生存和发展的基础物质。当前，水资源匮乏和污染对社会稳定、经济发展构成威胁，成为世界绝大多数国家稳定和发展面临的最突出问题之一。联合国为此向世界发出警告：水，不久将成为一个深刻的社会危机石油危机之后的下一个危机就是水。

我国是一个幅员辽阔的大国，又是一个水资源贫乏国，人均占有水量仅为2340m3，只有世界人均占有水量的1/4，排到世界第88位，被世界国际组织列入世界上17个最贫水国家名单中。我国600多个城市中，已有300多个存在不同程度的缺水，多次出现河水断流，地下水超采，141条河流被严重污染，13亿多人口中有65%以上的人喝着不适应饮用的水。为了人类的生存和繁衍，治理污染，合理用水，节约水资源已刻不容缓。

2、水处理技术是工业水处理最普通的有效手段

节水首先要抓住比较集中使用和用量大的工业用水，工业用水占有总用水量的80%以上，而工业的冷却水量占工业用水总量的60~70%。因此，节约冷却水，就成为工业节水最紧迫的任务。我国1988年制定了《中华人民共和国水法》，并开始对用水单位收取水资源费。原化学工业部也于1991年发布过〈〈化工系统节约用水管理规定〉〉，要求加强用水管理，合理利用水资源。特别规定：“采用地下水、自来水作间接冷却水时，必须循环利用。”

目前，采用循环冷却水代替直排水已成为各行各业的共识和行动同时，也都更加重视水系统中设备的腐蚀结垢等问题。循环冷却水化学处理技术是当前国内外公认的工业水处理最普通使用的有效手段。循环冷却水化学处理就是通过在循环水中加入化学药剂来防止腐蚀、水垢和粘泥等危害的产生，以达到水处理目的的方法。循环水中加入水稳药剂（水处理药剂），使水质得到改善，提高换热器等设备的效率和寿命，降低能耗，保证生产顺利地进行。

二、循环冷却水系统特征及运行障碍产生的危害

1、循环冷却水系统的特征

冷却水系统是用水来作为工业冷却介质的系统，它分为直排冷却水系统和循环冷却水系统。直排冷却水系统因其消耗水量大、加药处理费用过高，已经被淘汰。循环冷却水系统中的冷却水流经换热器时，和工艺介质进行热交换，热介质通过冷却水冷却到需要的温度，冷却水温度升高，成为热水。热水基本不排放，经过冷却后仍返回系统重复使用。即冷却水被加热成热水，热水被冷却成冷水，冷水再加热，热水再冷却，循环不止，因而大大节约了用水。这就是循环冷却水系统与直排冷却水系统不同之处。循环冷却水系统又可分为密闭式和敞开式两种，其区别在于敞开式系统中的热水是经过冷却塔（又称凉水塔）或冷却池与空气直接接触被冷却为冷水，再返回系统循环使用的，而密闭式系统中水不与大气接触，密闭循环，水的冷却主要依靠冷水机等手段来完成，水不浓缩，也基本上不消耗。

在敞开式循环冷却水系统中，热水通过冷却塔时，部分水被蒸发，使循环水中盐水浓缩。水不断循环，含盐量就不断增加。为了维持水中的水量平衡，必须不断向循环系统中补充新鲜水，同时排放掉一部分循环冷却水，以保持循环水的含盐量稳定在某一浓度。因此，在系统循环运行的时候，补充水和循环水中的含盐量是不同的。循环冷却水与补充水中含盐量的比值，就称为浓缩倍数。浓缩倍数是敞开式循环冷却水系统运行的一项重要参数。循环水中保持一定的浓缩倍数，不仅能节水、节药、提高经济效益，而且对稳定水质有重要作用，也有利于进行化学处理。

敞开式循环冷却水系统的水质有以下特点：

(1)因冷却水塔的蒸发冷却作用，使一部分循环冷却水被空气带走，系统中损失了一部分水。这部分水没有带走所溶解的固体，而将它原来溶解的固体留在循环系统中，使循环水中的溶解固体物浓度增加，这就是浓缩现象。浓缩会改变水的腐蚀和结垢性质，加重水的结垢和腐

蚀倾向。

(2)在冷却塔中，水在与空气的接触过程中还会失去一部分游离二氧

化碳。由于二氧化碳的逸出，使水中碳酸氢钙沉积在换热设备上，其反应如下

Ca(HCO3)2 CaCO3 +CO2 +H2O

水在与空气接触时，还会溶解空气中的氧气，使水中的溶解氧总是处于饱和状态。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，使阳极区的金属不断溶解而被腐蚀，其反应如下：

在阳极区Fe Fe2++2e

在阴极区1/2O2+H2O+2e 2OH-

在水中Fe2++2OH- Fe(OH)2

Fe(OH)2 O2 Fe(OH)3

Fe(OH)2 O2 1/2Fe2O3·H2O

（3）水在与空气的接触过程中，还会将空气中所带的灰尘、微生物、污染气体（如SO2、H2S、NH3等）或昆虫带入水系统，引起水质污染，造成腐蚀或污垢沉积等问题，其中微生物带来的危害特别严重。

如硫酸盐还原菌分解水中的硫酸盐，产生H2S，引起碳钢腐蚀，其反应如下：

SO2-4+8H++8e S2-+4H2O+能量（细菌生存所需）

Fe2++S2- FeS

又如铁细菌腐蚀钢铁，产生锈瘤，并释放能量供细菌生存，其反应如下：

Fe2+ 细菌Fe3+能量（细菌生存所需）

所以，冷却水循环使用后，运行浓缩倍数提高，各种离子及杂质随之被浓缩，硬度和碱度也大幅度增加。二者平衡被打破而形成水垢，并且，水垢在沉积过程中，常与淤泥、粘泥、腐蚀产物及其他杂质混合在一起形成污垢，污垢附着在设备上又会产生垢下腐蚀，加速设备的穿孔泄漏，危害性更大。水和大气在冷却塔中对流时，吸收了大气中的灰尘、微生物及其孢子，使系统中微生物和悬浮物数量明显增加，且由于养分的浓缩，日光的照射，适宜的温度，充足的溶解氧等条件使得微生物迅速繁殖和滋生。微生物的危害与一般电化学腐蚀及水垢的危害比起来，微生物危害的严重性更胜一筹，其显著特点是危害速度快，被称之为循环冷却水系统处理中的“急性病”，其危害不可小视。微生物的滋生将产生两大直接危害，即微生物腐蚀和沉积腐蚀。微生物腐蚀的一个重要特点是腐蚀速度集中于局部部位，主要是由于微生物繁殖将产生的酸性环境，如硫酸盐还原菌产生硫化氢气体，硫细菌、铁细菌和线状菌产生的酸性环境，造成局部腐蚀，最后将导致严重的点蚀直至穿孔，其危害特别严重。另外，空气中的灰尘进入冷却水系统中沉积，菌藻的滋生加速了这种粘附物的沉积，并且，微生物大量地繁殖和进行新陈代谢，致使系统内水侧表面越来越多的沉积，生物粘泥、污垢及腐蚀产物，温度越高的地方沉积越厚，而且较多的沉积在流速骤降的滞流区和水流的死角，这些沉积物的导热性能比金属差几百倍，且沉积物覆盖下的金属表面是贫氧区，形成氧浓差电池使金属遭受严重的沉积腐蚀。另一方面，由于金属腐蚀产物进入水中，使水质恶化，加剧了水侧受热面上的结垢趋势，引起化学硬垢的产生及垢下腐蚀，如此恶性循环，将严重影响生产的长周期安全正常运行。

综上所述，循环冷却水系统由于空气污染、水温升高、水流速度变化、浓缩倍数提高、工艺介质泄漏和工况环境等因素的影响，给系统带来的危害突出地表现在金属设备及管道腐蚀，沉积物的析出和附着，微生物滋生和粘泥形成上。并且这些问题相互作用，形成恶性循环，危害甚大，它们的解决直接关系着生产的正常与否。若不采取必要的水处理技术加以解决，任其泛滥，将给生产带来严重后果，给企业造成巨大的经济损失。

2、循环冷却水系统运行障碍产生的危害