循环水处理基础知识

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1.1 冷却水基础知识
• 冷却水系统通常有两种: –直流冷却水系统:冷却水用后直接排放 –循环冷却水系统:冷却水用后并不排放,而
是回流冷却再利用。
• 循环冷却水系统又分封闭式和敞开式。
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1.2 两种循环冷却水系统特点
循环水 系统 冷却方式 水的损失 应用
循 环 水 的 冷 由于冷却水不暴露于空 运 行 费 用高 , 却 依 赖 于 散 气中,所以水量损失少, 仅 适 用 于具 有 封闭式 热装置系统 水中各矿物质和离子含 特 殊 要 求的 工 量一般不发生变化。 业生产系统 水 的 再 冷 却 冷 却 水 暴 露 于 空 气 当 应用广泛 是 通 过 冷 却 中,存在 4 种不同形式 开放式 塔进行 的损耗和补水过程,产 生浓缩
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水处理设备简介
• • • • • • 全自动软水器 加药(硅磷晶) 高频电子水处理仪 静电水处理 内磁水处理 强磁水处理
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水处理设备简介---全自动软水器
• • • • • • • 技术性能参数 原水硬度:<8mmol/L 出水硬度:≤0.03mmol/L 原水水压:0.2-0.6Mpa(如 <0.2Mpa须加管道泵) 工作温度:2-50℃ 自控电源:220V 50Hz 树脂:001x7强酸性苯乙 烯系阳离子交换剂
• 运行过程中所加的缓蚀剂只是维护和修补保护膜。
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第三节 循环水的物理处理方法
• 循环水的物理处理方法种类
• 物理方法处理循环水的作用原理
• 不同物理法的优点与不足
• 几种物理方法的适用条件
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3.1 循环水的物理处理技术种类
• 从本世纪40年代起,最早的是用磁法,发展到现在, 已有磁法、静电法、高频法等,各种方法机理不同。
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第四节 循环水水质分析常检参数
硬度 碱度 pH 值 氯离子 电导率 其它
• 硬度:水的硬度原指沉淀肥皂的程度,这主要是 钙和镁盐的作用。一般来说,以碳酸钙计硬度大 于140mg/L(ppm)的水为中等硬水,大于280 ppm的 水为硬水,大于540 ppm的水为极硬水。
• 1ppm=17.86*德国度数值=10*法国度数值
–石灰纯碱软化法
–离子交换法软化法
• 水的除盐:减少水中溶解盐类的总量,包括水
中的各种阴、阳离子。 • 电渗析法软化脱盐
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2.1.1 石灰纯碱软化法
• 石灰纯碱软化法是一个利用化学沉淀原理去除 水中硬度的方法。
• 碳酸盐硬度(暂时性硬度)的去除:石灰
• 非碳酸盐硬度(永久性硬度)的去除:
–钙的非碳酸盐硬度:用纯碱(碳酸钠)
垢的沉积。 • 除垢机理:电解水放出微量氧,改变了垢的晶体结垢, 使垢松散沉积。 • 缓蚀机理:水电解放出微量活性氧,使锈(Fe2O3)继
续氧化成稳定物质(Fe3O4)的反应更容易进行,防止
了“红水”的产生。 • 杀菌灭藻:活性氧对水中微生物有强大的杀伤力,另 外高频电磁场可以击破微生物的细胞壁。
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循环水处理技术
工程公司 2011年12月
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主要内容
• 循环冷却水的基本概念 • 循环冷却水的处理技术
–化学处理技术
–物理处理技术 • 循环水水质分析常检参数 • 水处理设备简介 • 水处理设备选用注意事项
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第一节 循环冷却水的基本概念
• 循环水基础知识 –循环系统类型与特点 –敞开式循环冷却水的损耗形式 –敞开式循环冷却水浓缩过程表征 • 循环冷却系统普遍存在的问题与成因 • 循环冷却水处理的关键环节
3.1 循环水的物理处理技术种类
• 其它物理除垢防垢方法:超声波、永磁、扫频、 脉冲冲击波等。
• 超声波:空化作用
• 永磁:切割磁力线,提高水分子溶垢能力
• 扫频:多频率波段,尤其适于杀藻灭菌
• 脉冲冲击波:机械能 • 电化学防垢:诱使垢在水体中生成
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3.2 物理方法的作用原理
• 防垢机理:水分子产生偶极子,包围成垢离子,防止
后专人讲述该问题。
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2.1.4 电渗析法软化脱盐
• 电渗析法是在外加直流电场作用下,利用离子
交换膜的选择透过性,使水中阴、阳离子作定向
迁移,从而达到水中离子与水分离的一种物理化
学过程,其实质是离子交换除盐的一种形式。
• 具体应用专人讲述。
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2.2.1 循环水的过程控制
• 腐蚀控制:用来控制腐蚀过程的药剂缓蚀剂。缓 蚀的机理是在腐蚀电池的阴极或阳极覆盖一层保 护膜,从而抑制腐蚀过程。 • 沉积物控制:保持结垢成分处于溶解或分散状态; 使结垢成分转化为易于排掉的泥渣。污垢的控制 药剂有分散剂、泥渣流化剂和表面活性剂三类。
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1.5 产生结垢和腐蚀的原因
• 结垢和腐蚀的本质:CaCO3的溶解平衡遭到破坏。 • CaCO3+CO2+H2O Ca(HCO3)2 Ca2++2HCO3 • 反应平衡时,水中各种组分的含量保持不变,不会产生 结垢和腐蚀现象,这种水称为稳定的水。 • 结垢: HCO3碱度过量时,反应左移,出现CaCO3 沉淀, 沉淀附在管壁及用水设备表面上。 • 腐蚀:CO2含量过量时,反应右移,管壁及用水设备表面 上原有的CaCO3保护膜会逐渐被溶解下来,最后使金属表 面和水直接接触,产生腐蚀。
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2.2.1 循环水的过程控制
• 微生物控制:控制微生物繁殖的药剂可以分为 杀生物剂和抑制生物剂两类。杀生物剂的作用 是杀死微生物;抑制生物剂的作用是抑制生物 繁殖的作用。通常采用复方药剂,利用杀菌剂 间的增效作用。而且为了防止微生物对杀菌剂 产生抵抗力,要几种杀菌剂轮换使用。
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2.2.2 投药方法
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第二节 水的化学处理方法简介
• 化学处理法为传统水处理技术,应用范围极广泛
• 化学处理技术包括循环水的预处理和过程控制:
–循环水的预处理:软化、除盐 –循环水的过程控制:对沉积物、腐蚀和微生物 三者的综合控制。
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2.1 循环水的预处理
• 水的软化:去除硬度盐(钙、镁离子)的方法。 –加热软化法
• 污垢:循环水系统在运行的过程中,会有各种物质沉积 在换热器的传热管表面,主要由水垢、腐蚀产物、生物 沉积物和淤泥构成。 • 结垢:在换热设备中,温度升高,水中的暂时性硬度转 化为永久性硬度,溶解度小的难溶盐析出,形成水垢。 • 腐蚀:冷却水浓缩过程中导致含盐量的增加,增加了水 的导电性,加强管路原电池反应,促进腐蚀过程; • 微生物滋长:日光、水温和不断从空气融入循环水中的 营养成分,为多种微生物的繁殖创造了适宜的条件;
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循环水水质分析常检参数
硬度 碱度 pH 值 氯离子 电导率 其它
• Cl-浓度:可用于表征循环水的浓缩倍数,
同时可以作为监测水的腐蚀能力大小的标
志。测定方法是以铬酸钾溶液为指示剂,
用硝酸银络合滴定。
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循环水水质分析常检参数
硬度 碱度 pH 值 氯离子 电导率 其它
• 电导率:电导率表示溶液传导电流的能力。纯水的 电导率很小,当水中含有无机酸、碱或盐时,使电 导率增加。电导率常用于间接推测水中离子的总量。 与pH值一样,电导率的测定也应在现场进行。
• 新水量:循环过程中,为补偿水量损耗而补充的新 鲜水。补充水量即上述四项损失之和。 • 浓缩过程:循环水中由蒸发形式散失的循环水中的 盐类遗留在水中,补充水含盐量大于零,随着蒸发
损失和补水过程,循环水的含盐量逐渐增大。
• 浓缩倍数K=循环水的Cl-浓度/补充水的Cl-浓度
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1.5 循环水系统存在的问题和成因
溶液,降低原水中的碳酸盐含量。
• 注意:用氢型树脂交换后的水实际上是稀酸溶液,
腐蚀性很大,需要中和提高水的碱度。
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2.1.3 水的除盐:
• 阴、阳离子交换树脂能够将原水的离子取代为 氢离子和氢氧根离子,能够达到除盐的目的。 • 目前有关水的除盐技术应用最多、最为广泛的
是膜过滤技术,包括超滤、纳滤、反渗透等。以
–镁的非碳酸盐硬度:同时使用石灰和纯碱
• 现在,这种方法已被离子交换法所代替。
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2.1.2 离子交换法软化法
• 离子交换树脂结构:一种反应性性高分子电解质,由
交联结构的高分子骨架(母体)与交换离子两部分构成。 • 离子交换树脂工作原理:交换离子能与水中带有同种 电荷的离子进行置换反应,即阳离子交换树脂交换阳离 子,阴离子交换树脂交换阴离子。反应可逆。
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1.3 敞开式循环冷却水的损耗形式
• 蒸发损失:以水蒸气的形式蒸发掉,注意这部分蒸 发掉的水中不含盐分
• 风吹损失:在冷却塔喷洒过程中,有部分流量被风
吹走
• 渗漏损失:在管道和贮水系统中有部分流量渗漏掉
• 排污损失:为了控制由水量损失引起的浓缩过程,
必须定期排污
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1.4 循环冷却水的浓缩过程表征
• 离子交换法软化水的过程:通过阳离子交换树脂进行。
阳离子交换树脂又分为钠型和氢型两种。
• 树脂经过一段时间使用后会失效,需要再生。
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2.1.2 钠型阳离子交换树脂
• 钠型交换树脂软化水的原理:
–把水中的钙、镁盐类转化为钠盐。钠盐溶解
度很大,而且随着温度上升溶解度增加,不会
沉淀出来,从而达到软化的目的。
• 投药在换热器管壁上形成的全面完整的保护膜是控制腐 蚀、沉积物和微生物的基础。 • 预膜步骤:1 首先清洁金属表面,再进行预成膜处理。 •
2 预膜剂水溶液在设备内循环或浸泡设备。
• 保护膜必须在几小时内完成,所以投药量很大。
• 预膜剂的配方可以采用正常运行下的缓蚀剂配方,也可
以采用别的缓蚀剂配方,只要两者是相洽的。
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3.4 几种物理方法的适用条件
项目 温度(℃) 流速(m/s) 含盐量 适用水质 300mg/L 400 mg/L 强磁法 静电法 80 1.5 总 硬 度 700 mg/L 电子法 高频电磁法 95 2.5
550 mg/L
本表中的温度是指运行中的最高温度。含盐量与总硬度不 一样,总硬度是指以CaCO3计的钙、镁盐的总量,而含盐量是 指水中含盐的数量,包括钙盐、镁盐
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循环水水质分析常检参数
硬度 碱度 pH 值 氯离子 电导率 其它
• 其它项目:水质分析的项目还有:矿化度、浊
度、总铁量、硫酸盐等,根据具体情况而定。
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循环水水质分析常检参数
• 在太阳能热水系统中,一般需要检测总硬度、PH值、 CL¯等。若是城市自来水,水厂都有公布的水质指标 • 全国城市自来水水质符合国家自来水标准,总硬度 (以CaCO3计) 450 mg/L 6.5 PH 8.5 • 村镇小型集中式供水和分散式供水部分水质指标及限 值总硬度(以CaCO3计) 550 mg/L ,6.5 PH 9.5 • 若水源为自打井,可以让用户到检测部门进行测定或 者用硬度测试盒、硬度测试纸进行测定。
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循环水水质分析常检参数
硬度 碱度 pH 值 氯离子 电导率 其它
• 碱度:指水中能与强酸发生中和作用的全部物 质总量。以酚酞和甲基橙为指示剂,用盐酸滴 定至终点,分别为酚酞碱度、甲基橙碱度。
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循环水水质分析常检参数
硬度 碱度 pH 值 氯离子 电导率 其它
• pH值: pH值可间接地表示水的酸碱程度。天然 水的pH值多在6~9范围内。 pH值受水温影响而 变化,测定时应注意温度。 pH值的测定应在现 场进行。
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不同物理法的优点与不足
• 高频电子水处理仪采用电子线路产生高频振荡,使 水分子基团内的氢键断裂,形成单个水分子,包围 在钙、镁等离子的周围,减少了水中离子的有效碰 撞,达到阻垢的目的。被激活的水分子不断碰撞管
壁,管壁上的老垢逐渐松软,脱落。水中存在的微
电流杀死水中的菌藻细胞,从而起到杀菌、灭藻的 作用。
原理 组成: 关键: 在两极间加入大于 1 万伏的直 高压静电发生 电 极 的 静电处 流电压,使水中产生微电流, 器+处理器 绝 缘 理法 从而起到作用。 性。 电子处 用几伏的电压加在处理器中。 理法 高频电 高频发生器+ 在两极间产生高频电磁场。 磁法 处理器。 强 磁 不需维 用强磁场作用在水中。 法 护。 22 方法
• 用钠型树脂软化的结果:
–о 水中的钙、镁离子被钠离子取代,水中阳 离子的重量发生变化; –о 阴离子成分不发生变化,软化后水的碱度
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2.1.2 氢型阳离子交换树脂
• 氢型树脂的特点:
–水中的钙、镁离子都变成氢离子; –水中的钠离子也参加交换,被氢离子取代; –交换后的氢离子与水中原有的阴离子结合,形成稀酸
3.3 不同物理法的优点与不足
• 磁法水处理仪是利用在水中产生磁场使水分子磁化
改变水中离子的排列,达到阻垢的目的;缺点是随
着使用时间的延长,磁场会减弱,影响使用效果。 • 静电水处理仪是采用高压静电技术,使水分子有序 排列;缺点是由于高压静电技术对水中的水分子团 处理效果较差,处理不够完全,效果不理想。
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