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工業(yè)循環(huán)水常見的4大問題+22種具體解決方案，節(jié)水節(jié)能就靠它們！

工業(yè)循環(huán)水

冷卻水占工業(yè)用水主體，提高其重復(fù)利用率、循環(huán)使用是節(jié)水節(jié)能的必須手段。

循環(huán)水運行過程中常產(chǎn)生的問題

在工業(yè)生產(chǎn)的工藝條件下，工業(yè)循環(huán)水水質(zhì)常會發(fā)生一系列變化，對生產(chǎn)造成危害，如：腐蝕、結(jié)垢、菌藻、粘泥等。

這些問題如果得不到有效的解決，則無法進行安全生產(chǎn)，造成巨大的工業(yè)損失。

1.銹垢：碳鋼設(shè)備主要成分是鐵，鐵容易生銹，除了由于它的化學(xué)性質(zhì)活潑以外，同時與外界條件也有很大關(guān)系。水分是使鐵容易生銹的物質(zhì)之一。然而，光有水也不會使鐵生銹，只有當(dāng)空氣中的氧氣溶解在水里時，氧在有水的環(huán)境中與鐵反應(yīng)，才會生成一種叫氧化鐵的東西，這就是鐵銹。鐵銹是一種棕紅色的物質(zhì)，它不像鐵那么堅硬，很容易脫落，一塊鐵完全生銹后，體積可脹大8倍。如果鐵銹不除去，這海綿狀的鐵銹特別容易吸收水分，鐵也就銹蝕得更快。

2.水垢：由于循環(huán)冷卻水在冷卻過程中不斷地蒸發(fā)，使水中含鹽濃度不斷增高，超過某些鹽類的溶解度而沉淀附著在系統(tǒng)管壁上形成水垢。常見的有碳酸鈣、磷酸鈣、硅酸鎂等垢。水垢的產(chǎn)生大大的降低了傳熱效率，0.5毫米的垢厚就使傳熱系數(shù)降低17.9％。

3.泥垢：污垢主要由水中的有機物、微生物菌落和分泌物、泥沙、粉塵等構(gòu)成，垢的質(zhì)地松軟，不僅降低傳熱效率而且還引起垢下腐蝕。

4.腐蝕：循環(huán)冷卻水對換熱設(shè)備的腐蝕，主要是電化學(xué)腐蝕，產(chǎn)生的原因有設(shè)備制造缺陷、水中充足的氧氣、水中腐蝕性離子（Cl-、Fe3+、Cu2+）以及微生物分泌的黏液所生成的污垢等因素，腐蝕的后果十分嚴(yán)重，不加控制極短的時間就能使設(shè)備報廢。

水垢

由于循環(huán)水在冷卻過程中不斷地蒸發(fā)，使水中含鹽濃度不斷增高，超過某些鹽類的溶解度而沉淀。

常見的有碳酸鈣、磷酸鈣、硅酸鎂等垢。

碳酸鈣

碳酸鈣是工業(yè)循環(huán)冷卻水中最常見的水垢，主要是Ca（HCO3）2在循環(huán)冷卻水的運行中受熱分解成CO2和CaCO3。

磷酸鈣

為了抑制系統(tǒng)材質(zhì)的腐蝕，常常要加入聚磷酸鹽來作為緩蝕劑，當(dāng)水溫升高時,聚磷酸鹽會分解為正磷酸鹽。

硅酸鎂

水中的SiO2量過高，加上水的硬度較高，生成非常難處理的硅酸鈣(鎂)硬垢。

水垢的質(zhì)地比較致密，大大的降低了傳熱效率，0.6毫米的垢厚就使傳熱系數(shù)降低了20％。

污垢

污垢主要由水中的有機物、微生物菌落和分泌物、泥沙、粉塵等構(gòu)成。

垢的質(zhì)地松軟，阻隔傳熱、阻隔水流、引起垢下腐蝕，縮短設(shè)備使用壽命。

電化學(xué)腐蝕

循環(huán)水對換熱設(shè)備的腐蝕，主要是電化腐蝕。

產(chǎn)生原因有設(shè)備制造缺陷、水中充足的氧氣、水中腐蝕性離子（Cl-、Fe2+、Cu2+）以及微生物分泌的黏液所生成的污垢等因素。

如果不加控制，極短的時間便使換熱器、輸水管路設(shè)備報廢。

微生物粘泥

循環(huán)水中溶有充足的氧氣、合適的溫度及富養(yǎng)條件，很適合微生物的生長繁殖。

如不及時控制將迅速導(dǎo)致水質(zhì)惡化、發(fā)臭、變黑。

冷卻塔大量黏垢沉積甚至堵塞，冷卻散熱效果大幅下降，設(shè)備腐蝕加劇。

工業(yè)循環(huán)水處理技術(shù)

水垢的控制方法

從冷卻水中去除成垢鈣離子

從水中除去Ca2+，使水軟化，則碳酸鈣就無法結(jié)晶析出，也就形不成水垢，主要兩種方法。

① 離子交換樹脂法

離子交換樹脂法就是讓水通過離子交換樹脂，將Ca2+、Mg2+從水中置換出來并結(jié)合在樹 脂上。

用離子交換法軟化補充水，成本較高。因此只有補充水量小的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)采用。

② 石灰軟化法

補充水未進入循環(huán)冷卻水系統(tǒng)前，在預(yù)處理時就投加適當(dāng)?shù)氖�灰，讓水中的碳酸氫鈣與石灰在澄清池中預(yù)先反應(yīng)，生成碳酸鈣沉淀析出，從而除去水中的Ca2+。

預(yù)處理工藝流程

加酸或通CO2氣體，降低PH，穩(wěn)定重碳酸鹽

通常是加硫酸，加酸法目前仍有使用，由于硫酸加入后，循環(huán)水PH會下降，如不注意控制,而加酸過多，則會加速設(shè)備的腐蝕。

通CO2氣體同樣應(yīng)注意控制好PH值，否則CO2溢出，CaCO3在塔內(nèi)結(jié)晶，堵塞填料，形成鈣垢轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。

該方法在某些化肥廠、化工廠及電廠等有CO2氣體源的企業(yè)仍有推廣使用的價值。

投加阻垢劑

投加阻垢劑在循環(huán)水中投加阻垢劑，破壞CaCO3的結(jié)晶增長過程，以達到控制水垢形成的目的。

目前常用的阻垢劑有聚磷酸鹽、有機多元膦酸、有機磷酸脂、聚丙烯酸鹽等，這也是目前應(yīng)用最廣的控制水垢的方法。

污垢的控制方法

降低補充水濁度

循環(huán)水系統(tǒng)的補充水，其濁度愈低，帶入系統(tǒng)中可形成污垢的雜質(zhì)就愈少。

干凈的循環(huán)水不易形成污垢，當(dāng)補充水濁度低于5mg/L以下，如城鎮(zhèn)自來水、井水等，可以不作預(yù)處理直接進入系統(tǒng)。

當(dāng)補充水濁度高時，必須進行預(yù)處理，使其濁度降低。

預(yù)處理技術(shù)：混凝技術(shù)、澄清技術(shù)、過濾技術(shù)、軟化技術(shù)等。

做好循環(huán)冷卻水水質(zhì)處理

冷卻水在循環(huán)使用過程中，如不進行水質(zhì)處理，必然會產(chǎn)生水垢或?qū)υO(shè)備腐蝕，生成腐蝕產(chǎn)物。

同時必然會有大量菌藻滋生，從而形成污垢。

某公司水質(zhì)控制指標(biāo)：

投加分散劑

在進行阻垢、防腐和殺生水質(zhì)處理時，投加一定量的分散劑，也是控制污垢的好方法。

分散劑將粘合在一起的泥團雜質(zhì)等分散成微粒使之懸浮于水中，隨著水流流動而不沉積在傳熱表面上，從而減少污垢對傳熱的影響。

做好旁濾處理

一般細菌形成的粘泥以及被殺死細菌尸體、剝離下來的生物粘泥有70%以上是通過旁濾器排出循環(huán)水系統(tǒng)之外。

一般大于1000t/h的循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計要求旁濾量不低于循環(huán)量的5%。

對于存在化學(xué)泄漏的循環(huán)水系統(tǒng)一般旁漏量在7%以上為宜。并定時、定人反洗，及做好旁濾器維護工作。

保障循環(huán)水壓力及流速

在循環(huán)水設(shè)計規(guī)范中要求循環(huán)水冷卻水側(cè)流速管程水流速大于 12 0.9米/秒，殼程大于0.3米/秒，熱負(fù)荷強度小于5×104千卡/米2·小時。

對于有氨、油、硫化物，有機化學(xué)品泄漏的系統(tǒng)，水流速度應(yīng)增加20%～50%。

金屬腐蝕的控制方法

添加緩蝕劑

緩蝕劑是一種用于抑制金屬腐蝕的添加劑，它用量少，不會改變腐蝕介質(zhì)的性質(zhì)，不需特殊投加設(shè)備，也不需對設(shè)備表面進行處理。

因此，使用緩蝕劑是一種經(jīng)濟效益較高且適應(yīng)性較強的金屬防護措施。

為了減輕環(huán)境富營養(yǎng)化的壓力，目前更趨向于使用后面幾種有機膦酸鹽和低磷緩蝕劑。

提高循環(huán)水的PH

提高循環(huán)水的PH值，使金屬表面生成氧化性保護膜的傾向增大，易于鈍化，從而有利于控制設(shè)備腐蝕。

敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)通常冷卻塔內(nèi)的曝氣提高PH值，當(dāng)水中和CO2和空氣中的CO2達到平衡時，水的PH為8.5左右。

目前常添加堿性冷卻水復(fù)合緩蝕劑，例如：聚磷酸鹽－鋅鹽－膦酸鹽－分散劑、聚磷酸鹽－正磷酸鹽－膦酸鹽－三元共聚物、有機多元膦酸－聚合物分散劑－唑類、多元醇磷酸酯－丙烯酸系聚合物、HEDP－PMA等。

復(fù)合緩蝕劑可發(fā)揮出除垢和防腐的綜合作用，這是緩蝕劑的發(fā)展趨勢。

選用耐蝕材料

選用聚丙烯設(shè)備或石墨改性聚丙烯設(shè)備。

用防腐涂料涂覆

通過防腐涂料的屏蔽、緩蝕、陰極保護及PH緩沖作用來保護設(shè)備不受腐蝕。

微生物的控制方法

選用耐蝕材料

金屬材料耐微生物腐蝕的性能大致可以排列如下：

鈦＞不銹鋼＞黃銅＞純銅＞硬鋁＞碳鋼

控制水質(zhì)

控制水質(zhì)主要是控制冷卻水中氮含量、硫含量、pH值、懸浮物等微生物的養(yǎng)料。

油類是微生物的養(yǎng)料，應(yīng)盡可能防止它泄漏入冷卻水系統(tǒng)。

化工廠中進入冷卻水系統(tǒng)的氨能引起硝化細菌的繁殖并降低氯的殺生能力，應(yīng)加以控制，一般不應(yīng)高于5ppm。

采用殺生涂料

采用防腐涂料保護設(shè)備時，涂料中添加能抑制微生物生長的殺生劑，如：偏硼酸鋇、氧化亞銅、氧化鋅、三丁基氧化錫等。

將防腐涂料刷在設(shè)備內(nèi)壁上、可以控制藻類生長，且可以抑制異養(yǎng)菌的生長。

陰極保護

冷卻水系統(tǒng)中存在硫酸鹽還原菌時，碳鋼的陰極保護電位一般為-0.95V（相對于Cu/CuSO4電極）。這一電位可使碳鋼處于熱力學(xué)的穩(wěn)定狀態(tài)，從而防止碳鋼被腐蝕。

清洗

進行物理清洗或化學(xué)清洗可把微生物生長所需的養(yǎng)料、基地、庇護所及生物本身從冷卻水系統(tǒng)中的設(shè)備表面上除去，并被排出。

清洗對于一個被微生物嚴(yán)重污染的冷卻水系統(tǒng)來說，是一種十分有效的措施。

防止陽光照射

藻類生長和繁殖需要陽光，冷卻水系統(tǒng)應(yīng)避免陽光照射。

水池上面應(yīng)加蓋，冷卻塔的進風(fēng)口可加裝百頁窗。

旁流過濾

在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，設(shè)計安裝用砂子或無煙煤等為濾池過濾冷卻水是一種控制微生物生長的有效措施。

通過旁流過濾，可以在不影響冷卻水系統(tǒng)正常運行的情況下除去水中大部分微生物。

混凝沉淀

在補充水的前處理或循環(huán)冷卻水的旁流處理過程中，常使用鋁鹽、鐵鹽等混凝劑或高分 子絮凝劑（例如聚丙烯酰胺）。

這些藥劑能在絮凝沉淀過程中將水中的各種微生物隨生成的絮凝體一起沉淀下來，從而把它們除去。

用這種方法除去的微生物可占水體中微生物的80%左右。

噬菌體法

噬菌體是一種能夠吃掉細菌的微生物。

噬菌體與動物病毒、植物病毒不同，它們只對細菌的細胞發(fā)生作用，故是一種很小的但非常有用的病毒。

噬菌體靠寄生在叫做“宿主”的細菌里進行繁殖。繁殖的結(jié)果是將“宿主”吃掉，這個過程叫做溶菌作用。

該法對于防止電站的海水冷卻水系統(tǒng)及造紙廠的工業(yè)水系統(tǒng)中粘泥的形成，十分有效。

添加殺生劑

控制冷卻水系統(tǒng)中微生物生長最有效和最常用的方法之一是向冷卻水系統(tǒng)中添加殺生劑。

一個良好的微生物控制方案往往是將幾種方法聯(lián)合使用。例如，先將冷卻水系統(tǒng)進行剝離和清洗，再投加殺生劑的方案要比只添加殺生劑的方案要有效得多。

工業(yè)循環(huán)水處理系統(tǒng)

工業(yè)循環(huán)水處理是一項非常成熟的技術(shù)，主要通過人工或自動加藥的方式完成。

由于工業(yè)循環(huán)水處理是一個動態(tài)的過程，必須定期對水質(zhì)進行分析，調(diào)整水處理藥量及品種。