工業循環水處理技術知識,目 錄,第一章 水及工業用水預處理 3-4 第二章 循環冷卻水系統概況 5-12 第三章 循環冷卻水系統中產生的問題 13-36第四章 循環冷卻水系統的日常運行 37-44第五章 冷卻水系統中的現場監測 45-49第六章 藥劑說明 50-56第七章 循環冷卻水中的水質分析方法 57-71,第一章 水及工業用水預處理,一、水資源： 我國淡水資源比較豐富，但人均水資源量與世界許多國家相比相差很大。 山西是有名的“十年九旱”。最近年中，就有年出現過大旱和局部大旱。 山西的煤炭開采也損耗了大量的地下水。平均每開采一噸煤，要影響、破壞、漏失立方米的水資源。按照現在年開采量億噸計算，每年要損耗的水資源約在億立方米，相當于全省地下水資源量的。 近年隨著工業的發展，工業用水量劇具增加，缺水現場尤為突出，節約用水勢在必行。,二、預處理： 地表天然水中混入的懸浮物、膠體物構成水的濁度，不經過處理不能作為工業冷卻水的補水使用。 地表水（湖水）中含有大量的懸浮物、微生物，濁度較高未經過處理直接進入循環水補水，在循環水中會有大量粘泥沉積、微生物粘泥沉積，導致系統會有粘泥下腐蝕的趨勢。湖水隨著季度的變化性很強，夏季湖水中的微生物繁殖旺盛，如未經過處理直接進入循環水中會導致系統中大量的微生物產生，加大殺菌藥劑的用量。 所以有必要對補水進行預處理，根據目前補水狀況只需建一個混凝沉淀池便可。也可在現有的基礎上加大旁濾的效果處理。,第二章 循環冷卻水系統概況,在循環冷卻水系統中，冷卻水用過后不是立即排放，而是收回循環再用。水的再冷卻是通過冷卻塔來進行的，因此冷卻水在循環過程中要與空氣接觸，部分水在通過冷卻塔是會不斷被蒸發損失掉，因而水中各種礦物質和離子含量也不斷被濃縮增加。為了維護各種礦物質和離子含量穩定在某一個定值上，必須對系統補充一定量的冷卻水（補充水）；并排出一定量的濃縮水（排污水）。其流程如圖所示 1-補充水（M）；2-冷卻塔；3-冷水池；4-循環水泵；5-滲漏水（F）；6-冷卻水；7-冷卻用換熱器8-熱水（R）；9-排污水（B）；10-蒸發損失（E）；11-風吹損失（D）；12-空氣,常用術語介紹： 1、冷卻塔 敞開式循環冷卻水系統中主要設備之一是冷卻塔，冷卻塔用來冷卻換熱器中排出的熱水。 在冷卻塔中，熱水從塔頂（冷卻塔內部布有濺水裝置）向下噴淋成水滴或水膜狀，空氣則由下向上與水滴或水膜逆向流動，或水平方向交流流動，使水在填料表面上以薄膜形式與空氣接觸，在氣水接觸過程中，進行熱交換，使水溫降低。 1-配水系統；2-填料；3-百葉窗；4-集水池；5-空氣分配區；6-風機；7-風筒；8-熱空氣和水蒸汽；9-冷水,2、濃縮倍數： 在敞開式循環冷卻水系統中，由于蒸發，系統中的水會愈來愈少，而水中各種礦物質和離子含量就會愈來愈濃。通常在操作時，用濃縮倍數來控制水中含鹽的濃度。設以K表示濃縮倍數，則K的含意就是指循環水中某物質的濃度與補充水中某物質的濃度之比。 K=CR/CM 式中 CR-循環水中某物質的濃度 CM-補充水中某物質的濃度 用來計算濃縮倍數的物質，要求它們的濃度除了隨濃縮過程而增加外，不受其他外界條件，如加熱、沉淀、投加藥劑等的干擾。通常選用的物質有cl-、k+等物質或電導率。,3、補充水量 M 水在循環過程中，除因蒸發損失和維持一定的濃度倍數而排掉一定的污水外，還由于空氣流由塔頂逸出時，帶走部分水滴，以及管道滲漏而失去部分水，因此補充水是下列各項損失之和。 （1）蒸發損失 E 冷卻塔中，循環冷卻水因蒸發而損失的水量E與氣候和冷卻幅度有關，通常以蒸發損失率a來表示，進入冷卻塔的水量愈大，E也就愈多。 E=a(R-B ) a=e(t1-t2) 式中 a-蒸發損失率，； R-系統中循環水量，m3/h； B-系統中排污水量，m3/h； t1、t2 -循環冷卻水進、出冷卻塔的溫度，； e -損失系數，與季節有關。,（2）風吹損失（包括飛濺和霧沫夾帶） D 風吹損失除與當地的風速有關外，還與冷卻塔的型式和結構有關。 若冷卻塔中裝有良好的收水器，其風吹損失比不裝收水器的要小些。風吹損失通常以占循環水量R的百分率來估計，其值約為 D=(0.2%0.5%) R （3）滲漏損失 F 良好的循環冷卻水系統，管道連接處，泵的進、出口和水池等地方都不應該有滲漏。但因管理不善，安裝不好，則滲漏就不可避免。因此在考慮補充水量時，應視系統具體情況而定。,（4）排污水量 B 排污水量B的確定與冷卻塔的蒸發損失E和濃縮倍數K有關。關系為 B=E/(K-1) 因此循環冷卻水系統運行時，只要知道了系統中循環水量R和濃縮倍數K，就可以估算出蒸發量E、排污水量B以及補充水量M等操作系數。 控制好這些參數，循環冷卻水系統的運行也就能正常運行。 綜述： M=E+D+B+F,第三章 循環冷卻水系統中產生的問題,冷卻水在循環系統中不斷循環使用，由于水的溫度升高，水流速度的變化，水的蒸發，各種無機離子和有機物質的濃縮，冷卻塔和冷水池在室外受到陽光照射、風吹雨淋、灰塵雜物的進入，以及設備結構和材料等多種因素的綜合作用，會產生嚴重的沉積物的附著、設備腐蝕和微生物的大量滋生，以及由此形成的粘泥污垢堵塞管道等問題。我們把它們歸結為三類： 1、循環冷卻水系統中的沉積物 2、循環冷卻水系統中金屬的腐蝕 3、循環冷卻水系統中的微生物 這些問題不加以解決與控制，它們會威脅和破壞工廠長周期地安全生產，甚至造成經濟損失，因此不能掉以輕心，所以我們必須要選擇一種實用的循環冷卻水處理方案，是上述問題得以解決或改善。 我們下面對循環冷卻水系統中所產生的三類問題逐一進行分析。,第一節 循環冷卻水系統中的沉積物及其控制一、循環冷卻水系統中的沉積物 循環冷卻水系統在運行的過程中，會有各種物質沉積在換熱器的傳熱管表面。這些物質統稱為沉積物。它們主要是由水垢、淤泥、腐蝕產物和生物沉積物構成。通常，人們把淤泥、腐蝕產物和生物沉積物三者統稱為污垢。 所以我們可以把循環冷卻水系統中的沉積物分成兩類：一、水垢；二、污垢。 水垢 沉積物 污垢 我們將對這兩類做逐一介紹,1-1 污垢 污垢一般是由顆粒細小的泥砂、塵土、不溶性鹽類的泥狀物、膠狀氫氧化物、雜物碎屑、腐蝕產物、油污、特別是菌藻的尸體及其粘性分泌物等組成。 水處理控制不當，補充水濁度過高，細微泥砂、膠狀物質等帶入冷卻水系統，或者菌藻殺滅不及時，或腐蝕嚴重、腐蝕產物多等都會加劇污垢的形成。由于這種污垢體積較大、質地疏松稀軟，故又稱為軟垢。 當這樣的水質流經換熱器表面時，容易形成污垢沉積物，特別是當水走殼層，流速較慢的部位污垢沉積物更多。大量的污垢沉積會引起垢下腐蝕，同時又是某些細菌（厭氧菌）生存和繁殖的溫床。,1-2、水垢 天然水中溶解有各種鹽類，其中又以溶解的重碳酸鹽如Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2為最多，也最不穩定，容易分解生成碳酸鹽。 使用含重碳酸鹽較多的水作為冷卻水，當它通過換熱器傳熱表面時，會受熱分解： 冷卻水通過冷卻塔相當于一個曝氣過程，溶解在水中的CO2會逸出，因此，水的PH值會升高。此時，重碳酸鹽在堿性條件下會發生反應： 當水中溶有氯化鈣時，還會產生下列置換反應： 如水中溶有適量的磷酸鹽時，磷酸根將與鈣離子生成磷酸鈣，其反應為：,碳酸鈣和磷酸鈣均屬于微溶性鹽，它們的溶解度比氯化鈣和重碳酸鈣要小得多。此外，碳酸鈣和磷酸鈣的溶解度與一般的鹽類不同，它們不是隨著溫度的升高而升高，而是隨著溫度的升高而降低。因此，在換熱器的傳熱表面上，這些微溶性鹽很容易達到過飽和狀態而從水中結晶析出。當水流速度比較小或傳熱面比較粗糙時，這些結晶沉積物就容易在傳熱表面上。 此外，水中溶解的硫酸鈣、硅酸鈣、硅酸鎂等，當其陰、陽離子溶度的乘積超過其本身溶度積時，也會生成沉淀沉積在傳熱表面上。 以上所述的此類沉積物通稱為水垢。因這些水垢都是由無機鹽組成，故又稱為無機垢；由于這些水垢結晶致密，比較堅硬，故又稱為硬垢。它們通常牢固地附著在換熱表面上，不易被水沖洗掉。 大多數情況下，換熱器傳熱表面上形成的水垢是以碳酸垢為主的。,二、循環冷卻水系統中沉積物的控制 2-1 水垢的控制 冷卻水中如無過量的PO43-或SiO2，則磷酸鈣垢和硅酸鹽垢是不容易生成的。循環冷卻水系統中最易生成的水垢是碳酸鈣垢，在此談沉積物控制主要是指如何防止碳酸鹽水垢的析出。 控制水垢析出的方法，大致有下圖中的幾類： 離子交換樹脂法 從冷卻水中除去成垢的鈣離子 石灰軟化法 控制 水垢 加酸或通CO2氣，降低PH，穩定重碳酸鹽 加酸 析出 通CO2氣 投加阻垢劑,2-2 污垢的控制 污垢的形成主要是由塵土、雜物碎屑、菌藻尸體及其分泌物和細微水垢、腐蝕產物等構成。因此，欲控制好污垢，必須做到下圖幾點： 降低補充水的濁度 控制 做好循環冷卻水水質處理 水垢 析出 投加分散劑 增加旁濾設備 在介紹藥劑的時候我們再詳細的對阻垢、分散劑進行介紹。,第二節 循環冷卻水系統中金屬的腐蝕及其控制一、循環冷卻水中金屬腐蝕的機理 工業循環冷卻水系統中大多數的換熱器是由碳鋼制造的，又因為種種原因，碳鋼的金屬表面并不是均勻的。當他與冷卻水接觸時，會形成許多微小的腐蝕電池（微電池）。其中活潑的部位成為陽極，腐蝕學上稱為陽極區；而不活潑的部位則成為陰極，腐蝕學上稱為陰極區。 在陽極區，碳鋼氧化生成亞鐵離子進入水中，并在碳鋼的金屬基體上留下兩個電子。與此同時，水中的溶解氧則在陰極區接受從陽極區流過來的兩個電子，還原為OH。兩個去可以表示為： 在陽極區 Fe Fe 2+ +2e 在陰極區 02+H2O+2e 2OH- 當亞鐵離子和氫氧根離子在水中相遇時，就會生成Fe(OH)2沉淀： Fe 2+ + 2OH- Fe(OH)2,二、冷卻水中金屬腐蝕的形態 在冷卻水系統的正常運行過程中以及化學清洗過程中，金屬常常會發生不同形態的腐蝕。 現將發生的金屬腐蝕形態歸納為以下幾種： 均勻腐蝕（全面腐蝕、普通腐蝕） 電偶腐蝕（雙金屬腐蝕、接觸腐蝕） 縫隙腐蝕（垢下腐蝕、沉積腐蝕、墊片腐蝕） 腐蝕形態 孔蝕（點蝕、坑蝕） 選擇性腐蝕（選擇性浸出） 磨損腐蝕（沖擊腐蝕、沖刷腐蝕、磨蝕） 應力腐蝕破裂,三、循環冷卻水中金屬腐蝕的影響因素 冷卻水中金屬換熱設備腐蝕的影響因素很多，概括起來可以分為化學因素、物理因素和微生物因素。先僅討論其中的一些化學因素和物理因素，微生物方面待在談微生物時再詳細討論。 PH值 陰離子 絡合劑 硬度 影響 金屬離子 因素 溶解的氣體 濃度 懸浮固體 流速 電偶 溫度,四、循環冷卻水中金屬腐蝕的控制指標 工業冷卻水系統中的金屬設備有各種換熱器（水冷器、冷凝器、凝汽器等）、泵、管道、閥門等。由于換熱器腐蝕后更換的費用較大，更重要的是由于換熱器管壁腐蝕穿孔和泄漏造成的經濟損失更大，因此冷卻水系統中的腐蝕控制主要是各種換熱器或換熱設備的腐蝕控制。 （GB 50050-95）中對循環冷卻水系統中腐蝕控制指標規定：碳鋼換熱器管壁的腐蝕速度宜小于0.125mm/a；銅、銅合金和不銹鋼換熱器管壁的腐蝕速度宜小于0.005mm/a. 由此可見，對冷卻水系統中金屬的腐蝕控制不是要求金屬絕對不發生（即腐蝕速度為零），而是要求把金屬的腐蝕速度控制在一定范圍，從而把換熱器的使用壽命控制在一定的范圍之內。,五、循環冷卻水中金屬腐蝕的控制方法 循環冷卻水系統中金屬腐蝕的控制放法甚多。常用的主要有以下四種： 添加緩蝕劑 控制 提高冷卻水的PH值 方法 選用耐蝕材料的換熱器 用防腐涂料涂覆 在介紹藥劑的時候我們再詳細的對緩蝕劑進行介紹。,第三節 循環冷卻水系統中的微生物及其控制,在敞開式循環冷卻水系統中，人們經常可以看到微生物大量生長的情景。含有微生物的補充水不斷進入循環冷卻水系統，以此同時，冷卻塔中從上面噴淋下來的冷卻水又從逆流相遇的空氣中捕集了大量的微生物進入冷卻水系統。冷卻水系統中充沛的水量為這些進入的微生物的生長提供了可靠的保障。冷卻水的水溫通常被設計在3242之間，這一溫度范圍又特別有利于某些微生物的生長。冷卻水在冷卻塔內的噴淋曝氣過程中溶入了大量的氧氣，為好氧性微生物提供了必要的條件；而冷卻水懸浮物形成的淤泥又為厭氧性微生物提供了庇護所，冷卻水中的硫酸鹽則成為厭氧性微生物硫酸鹽還原菌所需能量的來源。因此，有些冷卻水系統成了一些微生物的一個巨大的捕集器和培養器。 微生物的生長對冷卻水系統的日常運行有沒有不良的影響？是不是所有的微生物都會使冷卻水系統產生故障？如果會引起故障，那么有哪些方法可以控制它們？我們將在下面逐一討論,一、冷卻水系統中引起故障的微生物 冷卻水系統中并不是所有的微生物都會引起故障，但在工業冷卻水系統運行時，常會遇到一些引起故障的微生物。它們是細菌、真菌和藻類。先分別對它們作一扼要的介紹： 1-1 細菌 與藻類和霉菌相比，細菌顯得微小。除非有大的菌落存在，否則就需要借助顯微鏡才能察見或鑒別。 產粘泥細菌（粘液形成菌、粘液異養菌） （不直接引起腐蝕） 鐵細菌能在冷卻水系統中產生大量氧化鐵沉淀 鐵沉積細菌 是由于它們能把可溶于水中的亞鐵離子轉變為 細菌 不溶于水的三氧化二鐵的水合物。 產硫化物細菌 硫酸鹽還原菌是在無氧或缺氧狀態下用硫酸鹽 中的氧進行氧化反應而得到能量的細菌。 產酸細菌 硝化細菌 硫桿菌,1-2 真菌 冷卻水系統中的真菌包括霉菌和酵母兩類。 真菌破壞木材中的纖維素，使冷卻塔的木質構件朽蝕。 真菌對冷卻水系統中的金屬并沒有直接的腐蝕性，但它們產生的粘狀沉積物會在金屬表面建立差異腐蝕電池而引起金屬的腐蝕。粘狀沉積物覆蓋在金屬表面，使冷卻水中的緩蝕劑不能到那里去發揮它的防護作用。1-3 藻類 冷卻水中的藻類主要有藍藻、綠藻和硅藻。藻類的生長需要陽光，所以它們常常停留在陽光和水分充足的地方。 死亡的藻類團塊進入換熱器中后，會堵塞換熱器中的管路，降低冷卻水的流量，從而降低其冷卻作用。 藻類本身并不直接引起腐蝕，但它們生成的沉積物所覆蓋的金屬表面則由于形成差異腐蝕電池而常會發生沉積物下腐蝕。,二、冷卻水系統中金屬的微生物腐蝕 冷卻水系統中金屬微生物腐蝕的形態可以是嚴重的均勻腐蝕，也可以是縫隙腐蝕和應力腐蝕破裂，但主要是點蝕。 鐵細菌可以將二價鐵氧化為三價鐵，使之以 鐵和低碳鋼 鞘的形式沉淀下來，同時還產生大量的粘液 構成銹瘤。硫酸鹽還原菌能使碳鋼和低合金 鋼產生點蝕，生成黑色的硫化鐵沉積物。 不銹鋼 不銹鋼的微生物腐蝕形態主要是點蝕和晶間 腐蝕。金屬的 銅和銅合金 銅腐蝕后生成的銅離子或銅鹽對微生物具有微生物 一定的毒性，但也存在著耐銅離子的細菌。腐蝕 鎳和鎳合金 鎳合金耐微生物腐蝕的能力較強，但也能產 生嚴重的點蝕。 鈦和鈦合金 唯一已知有耐微生物腐蝕能力的合金。 非金屬材料 一些專門“食”烴類或有機涂料的微生物能破壞 有機涂層。,三、冷卻水系統中的微生物粘泥 微生物粘泥（簡稱粘泥）是指由于水中溶解的營養源而引起細菌、絲狀菌（霉菌）、藻類等微生物群的增殖，并以這些微生物為主體，混有泥砂、無機物和塵土等，形成附著的或堆積的軟泥性沉積物。 冷卻水系統中的微生物粘泥不僅會降低換熱器和冷卻塔的冷卻作用、惡化水質，而且還會引起冷卻水系統中設備的腐蝕和降低水質穩定劑的緩蝕、阻垢和殺生作用。 微生物粘泥的組成：以微生物菌體及其粘結在一起的粘性物質（多糖類、蛋白質等）為主體組成,3-1 粘泥微生物的種類和特點 在決定粘泥的處理方法時，必須了解構成粘泥的微生物種類、性質和特點： 藍藻類 細胞內含有葉綠素，利用光能，進行 藻類 綠藻類 碳酸同化作用。在冷卻塔和熱水池、 硅藻類 冷水池等接觸光的場所最常見 產粘泥細菌 是塊狀瓊脂，細菌分散于其中 球衣細菌 在有機物污染的水系中呈棉絮狀集聚粘 鐵細菌 氧化水中的亞鐵離子，使之成為高鐵化泥 合物沉積在細胞周圍微 細菌類 硫細菌 一般在體內含有硫磺顆粒，使水中的硫 生 化氫、硫代硫酸鹽、硫磺等氧化物 硝化細菌 將氨氧化成亞硝酸的細菌和使亞硝酸氧 化成硝酸的細菌 硫酸鹽還原菌 使硫酸鹽還原，生成硫化氫的厭氣性 細菌 真菌類 藻菌類 在菌絲中沒有隔膜，全部菌絲成為一個細胞 不完全菌類 在菌絲中有隔膜,3-2 微生物粘泥引起的故障 降低熱交換效率 堵塞熱交換器 泵壓上升、流量減少 加速腐蝕粘泥 降低冷卻塔的效率 填料變形、脫落 處理藥劑的吸附、浪費 外觀污染（環境公害）,粘泥和淤泥故障發生的部位,3-3 影響微生物和粘泥的環境因素 影響微生物和粘泥的環境因素很多，下表逐一列出： 微生物的營養源 營養源滲入冷卻水系統的途徑主要是：補充水、大氣 和設備泄漏。 水溫 影響微生物生長的繁殖的水溫，因微生物種類而異。 PH值 通常冷卻水的PH值宜控制在7.09.2的范 圍，該范圍正處 在微生物繁殖的最佳范圍。 溶解氧 敞開式循環冷卻水系統冷卻塔里的曝氣過程為微生物的生長 提供了充分的溶解氧，具備了微生物繁殖的最佳條件環境 光 生成的微生物中，藻類需要光能。因素 細菌數 細菌數103個/ml 以下，故障少；104個/ml以上，容易發生。 懸浮物 循環冷卻水的懸浮物不宜大于20NTU 。 粘泥量 粘泥量在10mL/m3以上的冷卻水系統中，粘泥故障發生率高。 粘泥附著度 粘泥附著度是衡量冷卻水粘泥附著性的有效指標。 流速 凡冷卻水流經殼層的換熱器以及立式換熱器等都是低流速部位， 粘泥或淤泥容易在那里堆積。,3-4 冷卻水系統中微生物的控制指標 冷卻水系統中微生物的控制主要是通過對微生物生長的控制來實現的，即通過控制冷卻水中的微生物的數量來實現。 循環冷卻水系統中微生物控制的指標及監測頻率,3-5 冷卻水系統中微生物的控制方法 冷卻水系統中微生物引起的腐蝕、粘泥及其生長的控制方法主要有以下一些： 選用耐蝕材料 控制水質 采用殺生涂料 陰極保護控制方法 清洗 防止陽光照射 旁流過濾 混凝沉淀 噬菌體法 添加殺生劑 在介紹藥劑的時候我們再詳細的對殺生劑進行介紹。,循環冷卻水數據采集,冷卻塔參數水質加藥系統補水及排污水收費情況，發電成本及電價 調查表,第四章 循環冷卻水系統的日常運行,一、運行過程中水質的變化 循環冷卻水在其運行過程中，補充水不斷進入冷卻水系統。此時，補充水中的一部分水被蒸發進入大氣，另一部分則留在冷卻水中而被濃縮，并發生以下一系列的變化。 二氧化碳含量降低 CO2大量逸出，使冷卻水的結垢傾向增大。 堿度的增加 冷卻水被濃縮，堿度升高，使冷卻水的結垢傾向增大。 PH值的升高 CO2大量逸出，冷卻水的PH值逐漸升高，直到與大氣的 CO2達到平衡。冷卻水PH值通常在8.59.3之間。 濁度的增加 冷卻水被濃縮，懸浮物和濁度升高；冷卻塔又不斷與大 發生 控制于1015 NTU 氣接觸，洗滌塵埃，形成懸浮物；腐蝕產物等等。變化 溶解氧濃度的增大 冷卻塔噴淋，空氣中的氧大量進入，增加了冷卻水的腐蝕。 含鹽量的升高 冷卻水被濃縮，無機鹽含量增加，增大結垢、腐蝕傾向。 有害氣體的進入 冷卻塔內與大氣接觸，大氣中的有害氣體進入增大腐蝕。 工藝泄漏物的進入 工藝泄漏可使水質惡化或PH值變化，增加腐蝕、結垢或微 生物生長的傾向。 微生物的滋長 冷卻水大都條件都有利于微生物的生長。微生物生成粘泥覆蓋在 換熱器金屬表面，降低換熱效果，引起垢下腐蝕和微生物腐蝕。,二、日常運行過程中的水質監測與控制2-1、日常運行過程中的公司需要控制的指標,2-2、日常運行過程中的監測與控制項目介紹 循環冷卻水系統中的腐蝕、結垢和微生物生長與冷卻水的水質水的化學組成和物理化學性質有著密切的關系。 循環冷卻水系統在正常運行時使用的水處理藥劑是否能發揮其最佳的作用也與冷卻水的水質有著十分密切的關系。 因此，在日常運行過程中需要對冷卻水系統的補充水和循環水的化學組成和化學性質進行監測和控制。 下面結合恒清公司需要監測和控制的一些項目進行介紹： （一）PH 循環冷卻水運行時的PH值通常被控制在7.0-8.5范圍內。大家知道，在25時PH=7.0的水為中性，故我們控制的范圍的水大體上屬于中性或偏堿性的范圍。在上述的控制范圍內，冷卻水的腐蝕性隨PH值的上升而下降。 在循環冷卻水的運行過程中，冷卻水的PH值會逐漸上升到自然平衡PH值，因此，有時循環冷卻水系統的PH值需要通過加酸來控制。,（二）懸浮物與濁度 懸浮物是顆粒較大而懸浮在水中的一類雜質的總稱。在水質分析中，常用濁度測定值來近似表示懸浮物和膠體的含量。國際單位：NTU 循環水中的懸浮物通常由砂子、塵埃、淤泥、粘土、腐蝕產物和微生物等組成。它們往往是由補充水帶入的，但也可以由空氣或風砂帶入，而有些則是在循環水系統運行過程中生成的。它們往往聚集在循環水流速較慢或流速突然降低的部位，從而影響換熱器的冷卻效果和造成垢下腐蝕。懸浮物還會吸附水中的鋅離子，降低鋅離子在水中的濃度。 因此，對補充水和循環水的濁度應該加以監測和控制。 在一般情況下，循環冷卻水的懸浮物濃度或濁度不應大于50NTU。 （三）含鹽量（電導率） 含鹽量是指水中溶解性鹽類的總濃度。含鹽量也可用電導率來表示。 含鹽量高的水中，cl-和SO42-的含量往往較高，因而水的腐蝕性較高。含鹽量高的水中如果Ca2+、Mg2+和HC03-的含量較高，則水的結垢傾向較大。因此，循環冷卻水中含鹽量高時，水的腐蝕或結垢傾向將增大。 循環冷卻水的含鹽量一般不宜大于3500mg/L。,（四）鈣離子濃度 從腐蝕的角度來看，軟水雖不易結垢，但軟水的腐蝕性較強。因此，循環水中鈣離子濃度的低限不宜小于30mg/L。 從結垢的角度來看，鈣離子是循環水中最主要的成垢陽離子。因此，循環水中鈣離子濃度也不宜過高。在投加阻垢分散劑的情況下，鈣離子濃度的高限不宜大于1000mg/L。（五）鎂離子濃度 鎂離子也是冷卻水中一種主要的成垢陽離子。 由于鎂離子易與循環水中的硅酸根生成類似于蛇紋石組成的不易用酸除去的硅酸鎂垢，故要求循環水中鎂離子濃度遵從以下關系式： Mg2+(mg/L) SiO2(mg/L)15000 鈣離子與鎂離子都以CaCO3計，鈣離子與鎂離子之和為總硬度。,（六）總鐵（Fe2+、 Fe3+ ） 循環水中的鐵離子既可以是由補充水帶入的，也可以是由循環水系統中鋼設備腐蝕所產生的。它是循環水中的一種污垢生成物質。 一般把循環水中的總鐵濃度作為估計鋼鐵設備腐蝕情況的依據。 循環水中總鐵含量一般不宜大于1.0mg/L。（七）堿度 堿度是指水中能與強酸（HCl或H2SO4）發生中和作用的堿性物質的含量。天然水中的堿性物質主要是HCO3-，而循環冷卻水中的堿性物質則主要是HCO3-和CO32-。堿度的單位可用mg/L（CaCO3計）表示。 測定堿度時，根據所使用指示劑的不同，可將堿度分為酚酞堿度（P-堿度）和甲基橙堿度（M-堿度），后者又稱為總堿度。 總堿度是表征循環水中產生碳酸鹽垢的成垢陰離子數量和結垢傾向的一個重要參數。 在投加阻垢分散劑的情況下，總堿度不宜大于400mg/L。,（八）硫酸根濃度 硫酸根也是一種腐蝕性離子，硫酸根還是腐蝕性細菌硫酸鹽還原菌生命活動中不可缺少的物質。硫酸根還可能與循環水中的鈣離子生成硫酸鈣垢，因此需要對它進行監測。 循環冷卻水中的硫酸根離子即可能是由補充水帶入的，也可能是在控制循環冷卻水PH值時通過加濃硫酸而帶入的。 循環冷卻水中投加阻垢劑時，對于碳鋼換熱設備，水中硫酸根和氯離子的濃度之和不宜大于1500mg/L。（九）游離余氯濃度 在采用加氯方案控制循環水中的微生物生長時，通常要求有適量的剩余氯留在水中，以便能繼續控制循環水中的微生物生長。這種剩余的氯被稱為余氯、活性氯或游離余氯。 能有效控制循環水中微生物生長的余氯濃度隨循環冷卻水運行時的PH值而異。 我們要求，在回水管處，余氯濃度宜控制在0.2-0.5mg/L。,（十）磷酸鹽濃度 天然水中磷酸鹽的濃度很低，循環冷卻水中的磷酸鹽通常是作為水處理劑而被加入水中的。 循環冷卻水中的磷酸鹽通常有正磷酸鹽、聚磷酸鹽和有機膦酸鹽三類。 循環冷卻水中的正磷酸鹽通常是有聚磷酸鹽水解或膦酸鹽降解后產生的，也可能是正磷酸鹽作為緩蝕劑而被直接加入水中的。 聚磷酸鹽是一類廣泛使用且較為有效的緩蝕劑和阻垢劑。聚磷酸鹽易于水解為正磷酸鹽，從而使其緩蝕能力降低，阻垢作用消失，且易與水中鈣離子生成磷酸鈣垢。因此，需要對其在循環冷卻水中的濃度進行監測和控制。 我們要求控制正膦酸鹽在4.0-5.0mg/L。（根據公司藥劑來制定）（十一）濃縮倍數 提高循環冷卻水的濃縮倍數可以降低補充水量以節約水資源，可以降低排污水量以減少廢水處理量；還可以節約水處理藥劑的消耗量，降低處理成本。 根據具體進水水質等條件來制定。,第五章 冷卻水系統中的現場監測,實驗室的模擬條件比較單純和穩定，而現場生產中的條件則比較復雜和多變。因此，需要在冷卻水系統的日常運行期間對其中的腐蝕、沉積物和微生物的情況進行現場監測。一、設計規范的要求 （GB50050-95）規定： （1）敞開式循環冷卻水系統中換熱設備的碳鋼管壁的腐蝕速度宜小于0.125mm/a。 （2）敞開式循環冷卻水系統中換熱設備的水側管壁的年污垢熱阻值宜為1.7210-43.44 10-4m2K/W。 （3）敞開式循環冷卻水中的異養菌數宜小于5105個/mL ，粘泥量宜小于4mL /m3。 本次我們僅對日常運行期間的腐蝕與微生物的現場監測做介紹。,二、腐蝕的現場監測 冷卻水系統中常用的腐蝕監測方法有：試片法、旁路試驗管法、線性極化法和監測換熱器法。其中以試片法使用最為廣泛，我們本次只對試片法做詳細的介紹。 2-1、試片法 試片法是冷卻水系統中最簡便、最經濟、使用最廣泛和最經典的腐蝕監測方法。它可以測定腐蝕速度、蝕孔密度、蝕孔深度，并了解腐蝕形態。 2-1-1、試片的材質和規格 腐蝕試片的材質應與所監測的換熱器管子的材質相同。 標準腐蝕試片有兩種：型和型。我們監測時應盡可能采用型，因其邊緣的影響較小。 使用時，可按以下步驟進行操作：啟封后用不銹鋼鑷子把試片取出放在濾紙上；在盛有蒸餾水的小搪瓷盆中，用脫脂棉擦洗一遍，再用蒸餾水沖洗15秒鐘；立即置于盛有化學純無水乙醇的小搪瓷盆中，用脫脂棉擦洗兩遍；將試片放在干凈濾紙上，用冷風吹干；用濾紙將試片包好，放在干燥器中，24小時后稱重待用。,2-1-2、試片的安裝 試片應安裝在所監測的換熱器的回水管線上。2-1-3、監測時間 試片的監測時間一般為3090天，也可將同一組試片分不同時間取出。長年觀察時，每次放12個或24個試片，每月取出1或2片，分別測定腐蝕速度。最后繪出腐蝕速度時間曲線。2-1-4、監測內容 試片法監測的內容包括：外觀檢查、腐蝕速度測定和對孔蝕的監測。 外觀檢查-觀察并記錄腐蝕產物的顏色、形態、分布情況等。 腐蝕速度測定- 腐蝕速度87.6W/(SPT) mm/a監測 式中 W-試片的失重，mg內容 S-試片的總表面積，cm2； P-金屬的密度，g/ cm3(碳鋼7.85、不銹鋼7.85、黃銅8.5等) 對孔蝕的監測-蝕孔密度-單位面積上的蝕孔數。 蝕孔深度-通常以試片上出現的蝕孔最大深度為表示。,三、微生物的現場監測 冷卻水系統中全面的微生物現場監測對象應包括：異養菌、真菌、硫酸鹽還原菌、鐵細菌、氨化細菌、硝化細菌、藻類和粘泥量等。本次我們就其中最常用的監測項目：粘泥量的測定。 3-1、粘泥量的測定 微生物粘泥會堵塞冷卻水的管道，降低冷卻塔和冷卻水的冷卻效果，降低水質穩定劑的作用，引起金屬設備的腐蝕。因此冷卻水中微生物粘泥量的多少，直接反映了冷卻水系統中微生物活動的情況和危害。測定微生物粘泥量是監測冷卻水處理質量和微生物生長情況的主要方法之一。 設計規范要求，敞開式循環冷卻水中的粘泥量宜小于4mL /m3。 微生物粘泥量的測定常采用生物過濾網法。現將該法做扼要介紹：,3-1-1、概況 生物過濾網法是讓循環冷卻水以一定的流速流經轉子流量計后，再通過生物過濾網過濾；將過濾后的水導入水箱，測量水的體積，或由轉子流量計中的流速和通過水的時間來計算水的體積；然后將生物過濾網捕集的粘泥移入量筒，測定粘泥的體積，并以1m3冷卻水中含有的粘泥的體積（mL）表示粘泥量。3-1-2、測定的方法 （1）調解采集粘泥裝置中的閥門，是冷卻水的流速控制在0.8m/s左右，水量在1m3/h左右。然后關上浮游生物網的旋塞閥，過濾1m3水。 （2）關閉進水閥門，取下浮游生物網。打開浮游生物網上的旋塞閥，將粘泥收集在一個500mL量筒內，靜置30min使其沉淀后傾出上層清液。將剩余濁液轉移至25mL量筒內，靜置30min，記錄沉淀出的粘泥體積（mL）。 （3）粘泥量V按下式計算 V=V2/V1 式中 V-循環冷卻水中的粘泥量， mL /m3； V1-通過浮游生物網過濾的循環水量， m3； V2-量筒中的粘泥體積， mL 。,第六章 藥劑說明,在前面的篇幅中我們主要介紹了循環冷卻水中會出現的危害。在此，我們將對控制危害所使用的藥劑進行逐一的說明：一、阻垢分散劑 聚磷酸鹽 有機膦酸阻垢 膦羧酸分散劑 有機磷酸酯 聚羧酸 天然分散劑 我們重點介紹有機膦酸的阻垢、分散機理。,1-1、有機膦酸的阻垢、分散機理 有機膦酸阻垢機理比較復雜，說法也有多種，目前大致有以下兩種說法。 （1）晶格畸變論 碳酸鈣垢是結晶體，它的成長是按照嚴格順序，有帶正電荷的Ca2+與帶負電荷的CO32-相撞才能彼此結合，并按一定的方向成長。在水中加入有機膦酸時，它們會吸附到碳酸鈣晶體的活性增長點上與Ca2+螯合，抑制了晶格向一定的方向成長，因此使晶格歪曲，長不大，也就是說晶體被有機膦酸表面去活劑的分子所包圍而失去活性。這也是產生前述臨界值效應的機理。同樣，這種效應也可阻止其他晶體的沉淀。另外，部分吸附在晶體上的化合物，隨著晶體增長被卷入晶格中，使CaCO3晶格發生位錯，在垢層中形成一些空洞，分子與分子之間的相互作用減小，使垢變軟。 （2）增加成垢化合物的溶解度 有機膦酸在水中能離解出H+，本身成帶負電荷的陰離子，這些負離子能與Ca2+、 Mg2+等金屬離子形成穩定絡合物，從而提高了CaCO3晶粒析出時的過飽和度，也就是說增加了CaCO3在水中的溶解度。,1-2、藥劑實例說明 阻垢分散劑 （1）特點 阻垢分散劑是含有羧基、膦酸基、無機磷等的水溶性共聚物，對Ca3(PO4)2、CaCO3垢具有卓越的阻垢能力，對鐵、鋅離子有良好的穩定作用，對懸浮物的分散性能良好，其各項指標達到國外同類產品水平。可用作循環冷卻水和油田注水系統的防垢、分散作用。,二、阻垢緩蝕劑 循環冷卻水系統中控制金屬腐蝕的第一種方法是向冷卻水系統中添加阻垢緩蝕劑。可供冷卻水系統采用的緩蝕劑并不是很多，現將敞開式和密閉式冷卻水系統中幾種常用的阻垢緩蝕劑羅列如下。 鉻酸鹽 亞硝酸鹽 硅酸鹽 鉬酸鹽阻垢 鋅鹽緩蝕劑 磷酸鹽 聚磷酸鹽 有