論工業循環冷卻水處理的重要性

我國是世界上水資源匱乏的國家之一。據報道，我國669個城市中有400個面臨供水不足。隨著經濟的迅猛發展，人口的增長，缺水現象和水質惡化問題越來越突出。因此，節約用水，搞好水處理，提高工業用水的重復利用率至為重要。

對工業循環水的處理，其核心問題就是要選擇采用優質安全的水處理藥劑。因而對水處理藥劑的研究和應用一直是當前水處理工作的熱點。全面認識和用好水處理藥劑，也是電力、冶金、化工、食品等企業負責水處理的技術人員及操作人員最為關心的內容。

工業循環水給水為天然水，而天然水中不管是地表水(如河水、湖水、水庫水)，還是地下水(如井水、泉水、自來水)都含有雜質，如懸浮物、藻類物質，如不采取預防措施(即水處理)，就會在熱交換面上沉積，結生成水垢。一旦結垢，就會降低熱交換率，腐蝕設備和危及安全生產。因此對工業循環水進行處理是很必要的，也是節能減排所必須的。

天然水分為兩大類，一是地表水，如河水、湖水、水庫水等。此類水含泥沙、藻類、動植物殘骸及可溶性鹽類物質，水質隨季節變化而波動。二是地下水，包括井水、泉水和自來水。地下水水質一般比較穩定，受季節變化影響較小，含雜質種類及多寡與流經地層有關，灰巖地層含Ca2+、Mg2+離子較高，即硬度較高，花崗巖地層含Ca2+、Mg2+離子較低，而含SiO3-2相對較高。

天然水不是純凈水，都含有雜質，這些雜質分為三類：

其一，懸浮物質。主要是一些比重小于1的細小微粒的泥土、動植物腐物，這些雜質通過沉淀可除去；

其二，膠體物質。膠體微粒粒度較小(直徑在1mm以下，10°以上)，此類物質不會自行沉淀，主要是一些腐植物，鐵、鋁、硅的化合物；

其三，溶解物質。如各種礦物質離子，如K+、Na+、Ca+2、Mg+2、NH4+、Fe+2、Mn+2等陽離子，HCO3-、Cl-、F-、SO4-2、SiO3-2、NO3-、NO2-等陰離子，在中性水中，陰陽離子總和是相等的。

天然水中還含有一些溶解的氣體，如O2、CO2等。

⑴懸浮物(也稱濁度)：單位mg/L，1mg/L稱一度，標準要求，給水濁度小于5mg/L。濁度高時水呈渾濁狀態。

⑵溶解固形物：單位mg/L，指水中溶解鹽類和有機物總和。水指標要求小于2500～5000mg/L。

⑶硬度：單位mmol/L，指水所含Ca+2、Mg+2離子的總量。

硬度的表示單位：

a.毫摩爾 mmol/L 1 mmol/L=50mg CaCO3

b.德國度 G° 1G°=10mg CaCO3

c.以碳酸鈣(CaCO3)表示，即ppm濃度。ppm是百萬分數的符號。

1ppmCaCO3=1/50mmol/L

1ppm=1000ppb(微克)
例如：1公斤水中含5mgCaCO3，就可換算成5ppm。

以上三種硬度表示之間的關系為：

1mmol/L=2.804G°=50ppmCaCO3
⑷總堿度：總堿度是指水中的OH-(氫氧根)、CO3-2(碳酸根)、HCO3-(碳酸氫根)的總含量。這些陰離子在水中都呈堿性。總堿度的表示單位與酸度相同。

總堿度是指用甲基橙作指示劑(pH=4.4)測得的堿度，也稱甲基橙堿度。

水中所含PO4-3、HSiO3-也有堿度，但由于含量甚微，故忽略不計。

堿度與硬度的關系：

a. 總堿度>總硬度 此時，永硬為0

總堿度-總硬度=負硬度 此時，水呈堿性(pH>7)；

b. 總堿度=總硬度 此時，總堿度=暫時硬度；

c. 總堿度<總硬度 此時，總硬度-總堿度=永硬總堿度=暫硬；

⑸pH值：pH值是氫離子的負對數，表示水的酸堿程度。

pH值與堿度的關系：

堿度相同的水(或溶液)，其pH值不一定相同。反之，pH值相同的水(或溶液)，其堿度也不一定相同。原因是pH值直接反映水中H+或OH-的含量，而堿度除包括OH-外，還包括CO3-2、HCO3-等堿性物質的含量。

如：堿度0.1mmol/L的NaOH液，pH=13

堿度0.1mmol/L的NaHCO3液，pH=8.3

堿度0.1mmol/L的NH3-H2O液，pH=11

其他水質指標，如相對堿度、含油量、溶解氧、磷酸根(PO4-3)、Cl-根、SO4-2根、亞硫酸根等，這里就不介紹了。

由于水中所含各種雜質，特別是懸浮物，硬度雜質如不采取預防措施(即水處理)，就會在熱交換面上沉積，形成水垢。

⑹水垢的危害

設備的熱交換面上一旦結生水垢，就將產生以下危害：

第一，大大降低熱交換效率，降低冷卻效果，結水垢與不結水垢對鋼鐵材質而言，其熱交換效率相差40倍以上。如焦化廠用于降低煤氣的熱交換器，一旦結生水垢后，其煤氣的溫度就會升高3～5℃，體積增大，嚴重影響生產；

第二，腐蝕設備。結垢后會產生垢下電化學腐蝕，增加維修量，縮短設備使用壽命，造成人力、物力、財力的浪費；

第三，危及安全生產。結垢嚴重時會導致穿孔、泄漏，發生安全事故，影響生產正常進行。

因此，對循環冷卻水，必須進行處理，以防止結生水垢及藻類，這是非常必要的一項措施。

循環冷卻水防垢處理方法有多種，選用時應根據給水水質條件、水資源短缺情況及水價等因素，因地制宜地選擇有效、安全、經濟、簡便的方法。

循環水防垢處理方法的作用分類為：

石灰處理

降低結垢物質含量 離子交換法

酸化法

磷化(無機聚磷酸鹽)法

防垢處理方法 穩定結垢物質(硬度) 含有機穩定處理法

復合(無機-有機藥劑處理)法

綜合處理 酸化磷化法

酸化-有機藥劑處理
離子交換法是目前使用較為廣泛的循環冷卻水處理方法，正確處理和控制下能有效降低水中的陽離子含量(所以該法也稱為陽離子交換法。陰離子處理費用昂貴，一般的循環冷卻水不宜采用)。但隨著水處理技術的不斷發展和國家對環境問題重視的提高，該法所帶來的環保問題越來越引起重視。

使用該法過程中需要大量使用工業鹽作為交換介質使樹脂再生，樹脂再生處理要排放廢鹽液，這會造成環境的性污染，使地下水鹽堿化。

國家出臺了一系列文件，要做好節能減排工作。我們必須認真貫徹科學發展觀的戰略方針，在水處理工作上，采用綠色處理方法。

比較各種方法的優缺點及對環保的影響，采用復合藥劑處理法為佳。復合藥劑主要是無機和有機藥劑，有多種配方，因而產品牌號也有多種。

循環冷卻水處理不僅要防垢防腐，還要防微生物。微生物種類較多，在循環冷卻水中引發問題的主要有三類：藻類、細菌和真菌。它們一是從補給水中帶入，二是由空氣中帶入。

冷卻水中的藻類主要有：藍藻、綠藻和硅藻。

藻類的危害：一是死亡的藻類成為水中的懸浮物和沉淀物，二是藻類在冷卻塔填料上的生長會影響水分散和通風量，降低冷卻效果。

循環水中存在大量細菌，其在新陳代謝過程中能分泌黏液，把原來懸浮在水中的固體物和無機沉淀物粘合起來，附著于換熱表面上，引起結生污垢和腐蝕。冷卻中的細菌按其形狀分為球菌、桿菌和螺旋菌。

冷卻水中的真菌包括霉菌和酵母菌兩類。真菌往往生成在冷卻塔的木質構件上，水池壁上和換熱器中。真菌會破壞木材中的纖維素，使構件腐朽，產生細菌狀粘泥，影響冷卻效果。

因此對這三類微生物，必須進行殺滅、控制，通用的方法就是定期投放殺菌滅藻劑進行殺滅。

常用的藥劑有氯劑、溴劑和有機氮硫類藥劑。

⒈ 對于給水濁度比較高的可以在加入復合水處理劑處理的同時，加入一定量的濁度處理劑，如聚氯化鋁等，以增強防垢效果。

⒉ 旁流處理：旁流處理就是抽取部分循環水，按要求進行處理后再返回到循環水池中的處理方法。

1-蒸發損失；2-凝汽器；3-空氣；4-補給水；5-排污；6-旁流過濾器；7-冷卻塔

其二，為了提高循環水的濃縮倍率。通過旁流裝置從循環水中過濾除去懸浮物及沉淀物，有利于濃縮倍率的提高，減少排污量，有利于經濟運行。