水處理技術(shù)基礎(chǔ)

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,水處理技術(shù)基礎(chǔ),冷卻水系統(tǒng)發(fā)生的問題,冷卻水系統(tǒng)發(fā)生的問題一般有以下3種,腐蝕問題,結(jié)垢問題,粘泥問題(粘泥附著污泥堆積),以上問題有時會單獨發(fā)生，但在多數(shù)情況下會幾種問題同時發(fā)生，導(dǎo)致設(shè)備的熱交換能力降低等具體問題。,問題發(fā)生的難易程度,一過式,密閉循環(huán)式,開放循環(huán)式,腐蝕,水垢,粘泥,此符合表示由難到易,。,由上表可以看出在水循環(huán)利用和由于蒸發(fā)而導(dǎo)致水濃縮的開放循環(huán)水系統(tǒng)最容易出現(xiàn)問題。,由腐蝕及水垢產(chǎn)生的問題,熱交換率的降低,熱交換器的泄漏,材質(zhì)強(qiáng)度的降低,熱交換器的堵塞,流量降低，泵壓上升,促進(jìn)腐蝕

2、,處理藥劑吸著浪費(fèi),腐蝕,水垢,由粘泥產(chǎn)生的問題,熱交換率的降低,熱交換器的堵塞,泵壓上升，流量降低,促進(jìn)腐蝕,冷卻塔效率降低,填充材變形脫落,處理藥劑吸著浪費(fèi),外觀臟（視覺公害）,污泥堆積,粘泥附著,污泥堆積,碳鋼的腐蝕,冷卻水系統(tǒng)中碳鋼的腐蝕有種種原因，主要是由在碳鋼的表面形成的,局部電池,，陽極析出的鐵離子與在陰極得到的電子發(fā)生氧化還原反應(yīng)而形成的電化學(xué)反應(yīng)。,（陰極）Fe Fe,2+,+2e,-,（陽極）1/2O,2,+H,2,O+2e,-,2OH,-,上述反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行下式反應(yīng)將產(chǎn)生腐蝕生成物。,Fe,2+,+OH,-,Fe（OH）,2,2Fe（OH）,2,+1/2O,2,+H,2,O

3、 3Fe（OH）,碳鋼的腐蝕,局部電池的形成原因,金屬組成的不均一性。,表面狀態(tài)的不均一性。,溶存氧濃度的不均一性。,溫度的不均一性。,特別是由微生物和砂土等形成的污垢及腐蝕生成物若附著在金屬表面或沉積的話，在污垢物的下部溶存氧難以擴(kuò)散形成陽極，與溶存氧接觸較好的周邊部分形成陰極，從而促進(jìn)了腐蝕的加劇，在污垢物下產(chǎn)生點腐蝕。,銅和銅合金的腐蝕,銅和碳鋼同樣地會發(fā)生電化學(xué)腐蝕反應(yīng)，在陽極析出銅,。,Cu,Cu,2+,+2e,-,析出的Cu,2+,與在陰極生成的 OH,-,發(fā)生反應(yīng)，生成的Cu(OH),2,沉淀在銅的表面。,Cu,2+,+2OH,-,Cu(OH),2,在此生成的Cu(OH),2,在

4、銅的表面被還原，最終形成了腐蝕生成物Cu,2,O。,在銅的表面形成的Cu,2,O在淡水中較穩(wěn)定，可抑制腐蝕反應(yīng)，所以在淡水中銅的平均腐蝕速率較低，通常為1mdd左右。,但是在系統(tǒng)的其他地方形成的腐蝕生成物及懸浮物等的污垢一旦堆積在銅的表面，在其下面就會發(fā)生與碳鋼相同的點腐蝕。,采用防腐劑防止腐蝕,鐵和銅由于發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致金屬從陽極以離子的形態(tài)析出，所以所謂的防腐就是抑制腐蝕反應(yīng)。,防腐劑是通過在金屬表面形成防腐皮膜，使金屬的溶解反應(yīng)速度和腐蝕因子向溶存氧的金屬表面的擴(kuò)散速度大幅度地降低來抑制金屬的腐蝕。,推薦藥劑：KURITA S-系列連續(xù),皮膜的防腐,在冷卻水系統(tǒng)管道、熱交換器的銅材和

5、鋼材的表面形成疏水性皮膜，防止金屬表面與水的接觸而達(dá)到防腐蝕的目的。,冷卻水,疏水基,金屬,根據(jù)防腐皮膜種類將防腐劑分類,防腐皮膜的種類,代表性的防腐劑,氧化皮膜型,鉻酸鹽類,鉬酸鹽類,（亞硝酸鹽類）*,沉淀皮膜型,水中離子型,聚合磷酸鹽類,膦酸鹽類,鋅鹽類,金屬鹽型,三唑類,疏基苯丙噻唑（銅、銅合金）,吸附皮膜型,胺類,界面活性劑,*注：開放循環(huán)冷卻水系統(tǒng)不能使用,防腐劑應(yīng)用,目前在開放循環(huán)冷卻水系統(tǒng)被廣泛推廣的是沉淀皮膜型防腐劑。,防腐劑自身可以溶于水，與共存于水中的其他離子結(jié)合，就會在金屬表面形成難溶性或不溶性的皮膜，從而抑制腐蝕反應(yīng)。,通常在初期處理時投入高濃度的防腐劑（預(yù)膜處理），使

6、其形成防腐皮膜，以后為了修補(bǔ)皮膜而低濃度地投加防腐劑維持（保持濃度）。,無論多么好的防腐劑，若脫離了它的適用范圍就會出現(xiàn)問題。另外，若金屬表面較臟，會影響效果的充分發(fā)揮。因此，有必要采用防止粘泥處理或通過排水的方式將循環(huán)水中的污泥排到系統(tǒng)外,。,水垢問題,在開放循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，從補(bǔ)給水帶入的鈣或二氧化硅附著在熱交換器上就會產(chǎn)生降低傳熱效果的問題。,通常在冷卻水系統(tǒng)出現(xiàn)問題的水垢成分隨著和溫度的上升，導(dǎo)致溶解度降低，與非傳熱面相比，傳熱面的金屬表面溫度較高，水垢易析出，易附著。,水垢的傳熱效率比熱交換器材質(zhì)的熱傳導(dǎo)率要小得多，水垢的附著使熱交換器的熱效率明顯下降。,碳酸鈣垢,在冷卻水系統(tǒng)中最常見

7、的水垢是碳酸鈣。,補(bǔ)給水中的鈣離子和碳酸氫根離子由于冷卻水的循環(huán)使用而濃縮，溶存碳酸氣體的濃度也隨著碳酸氫根離子的上升而增高，與空氣接觸，碳酸氣就會從循環(huán)水中擴(kuò)散到大氣中。此時由于氫氧根離子殘留在循環(huán)水中使PH增高，碳酸氫根離子轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓岣x子。象這樣由于冷卻水被循環(huán)使用，水中的鈣離子和碳酸根離子升高，PH也升高，最終導(dǎo)致碳酸鈣的析出。,磷酸鈣和磷酸鋅,為抑制碳鋼的腐蝕，經(jīng)常用磷化合物和鋅鹽類的防腐劑，這些物質(zhì)一旦附著在防腐皮膜上就會形成水垢，從而導(dǎo)致熱交換器效率降低。因此，進(jìn)行防腐蝕處理的同時也必須考慮阻垢。,水垢防止對策,在水中的水垢成分是硬度成分（鈣、鎂）、二氧化硅。因此，水垢的防止方法

8、大致可分為以下3種。,將硬度成分和二氧化硅的濃度保持在基準(zhǔn)值以下,排水管理,采用阻垢劑抑制水垢,阻垢劑,加酸降低循環(huán)水中的PH,控制PH,目前較多使用的方法是上兩種。阻垢劑很少單獨使用，通常與防腐劑配合，發(fā)揮防腐、阻垢效果。,粘泥問題及對策,粘泥和污泥問題是細(xì)菌、霉、藻類等利用水中溶存的營養(yǎng)源加快繁殖，以這些微生物為主體，混入一些砂土等無機(jī)物或灰塵，導(dǎo)致軟泥狀的污濁物的附著和堆積。,粘泥和污泥的附著和堆積不僅使換熱效率降低和水質(zhì)惡化，還能引起設(shè)備、管線的局部腐蝕發(fā)生。,粘泥和污泥問題主要是由腐蝕和結(jié)垢混合在一起而發(fā)生。從混合在一起的污物中判斷出什么是導(dǎo)致問題的主要原因非常重要。,粘泥防止對策,

9、防止粘泥采用殺菌劑和粘泥控制劑并用是最有效的。,殺菌劑（NaClO）,一般殺菌處理使用氯系的藥品。以往殺菌處理的基本方法是1次/日連續(xù)23個小時向循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)殘留氯為0.51.0mgCl,2,的氯系藥品。但近年考慮到同時防止粘泥和點腐蝕，一般采用1.0mgCl,2,以下連續(xù)處理。,粘泥控制劑（KURITA F-5100）,除了殺菌作用外，還可以抑制細(xì)菌的繁殖。高濃度添加還可以起到粘泥剝離的作用。,與連續(xù)投加相比，間歇式投加（如12次/月）從效果和成本方面看到比較好。此藥劑與氯劑不同，它有可以長時間持續(xù)藥劑效果的特長。,在小型冷卻水系統(tǒng)，一般使用可同時處理腐蝕、結(jié)垢和粘泥的復(fù)合性藥劑。,系統(tǒng)水平

10、衡,強(qiáng)制排水量B,補(bǔ)給水量,(m,3,/h),（,m,3,/h,）,蒸發(fā)損失量E,(,m,3,/h),濃縮倍數(shù),N,循環(huán)水量,R(m,3,/h),飛散損失量W(,m,3,/h),水平衡的計算方法,水平衡的確認(rèn)對于濃縮倍數(shù)和藥劑成本的計算是必要的。,R:循環(huán)水量（m,3,/h）,T:冷卻塔出入口溫度差（）,W:飛散損失量（m,3,/h）,E:蒸發(fā)損失量（m,3,/h）,B:強(qiáng)制排水量（m,3,/h）,N:濃縮倍數(shù)（倍）,M:補(bǔ)給水量（m,3,/h）,E =Rt/(5.8100),N=1+E/(B+W)=冷卻水電導(dǎo)率/自來水電導(dǎo)率,B=E/(N1),全排水量 TB=B+W=E/(),M=E+B+W

11、,計算藥劑使用量除此以外還需要保有水量（m,3,）、運(yùn)轉(zhuǎn)時間等數(shù)據(jù)。,開放循環(huán)冷卻水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)與補(bǔ)給水量、排污水量的關(guān)系,蒸發(fā)水量：2%,飛散損失量：0.2%,蒸發(fā)水量：2%,飛散損失量：0.2%,補(bǔ)給水量,強(qiáng)制排污量,水質(zhì)項目,特 點,PH,PH值低有腐蝕傾向、PH值高有結(jié)垢傾向。,在冷卻水系統(tǒng)PH值一般控制在7.0 9.0內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)。,M堿度,冷卻水中HCO,3,-,和 CO,3,2-,的合計濃度。有防腐蝕的效能，但濃度高的話，鈣垢容易附著。,Ca硬度,有防腐的效能，但濃度高的話，鈣垢容易附著。,電導(dǎo)率,溶解于水的鹽類濃度越高電導(dǎo)率越高。主要對腐蝕有很大的影響。較多的時候用于濃縮倍數(shù)的計算。

12、,Cl,-,、SO,2-,腐蝕性因子，根據(jù)使用的防腐劑的種類有其濃度的上限。,全鐵,若系統(tǒng)內(nèi)有腐蝕，其有增高的傾向，但不能僅以全鐵的濃度來判斷腐蝕性，其僅供參考。,全磷酸,主要是防腐劑成分。一般用于藥劑濃度的計算。,水質(zhì)的影響,、自動管理的方法,由藥劑濃度分析儀實現(xiàn)防腐蝕劑的自動注入,。,由PH計實現(xiàn)硫酸的自動注入,。,由殘留氯計實現(xiàn)次氯酸鈉的自動注入,。,由電導(dǎo)率計實現(xiàn)排污調(diào)整的自動化。,、監(jiān)測,通過檢測點腐蝕，實現(xiàn)監(jiān)測水處理狀況,。,通過遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，實現(xiàn)24小時及時監(jiān)視冷卻水監(jiān)測狀況,。,通過設(shè)置連續(xù)測定器,、冷卻水監(jiān)測裝置、冷卻水處理自動化、進(jìn)行及時監(jiān)測。,管理裝置和監(jiān)測系統(tǒng)自動,排污

13、控制,監(jiān)測全磷酸計,、,殘留氯計,、,pH,計,、,電導(dǎo)率計,、,防腐劑泵,、,氯劑泵,、,硫酸泵的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況,。,全磷酸計,殘留氯計,pH,計,電導(dǎo)率計,防腐劑泵,次氯酸鈉泵,硫酸泵,冷卻水?dāng)?shù)據(jù),注藥,注藥,注藥,冷卻塔,收集水質(zhì),運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù),冷卻水自動管理系統(tǒng)概要,水質(zhì)報告中常見的名詞,-,以聚磷酸鹽為緩蝕劑的冷卻水系統(tǒng)正常運(yùn)行時的控制項目,PH值,-水體的酸堿度。,重要項目，必須加以嚴(yán)格控制。有助于聚磷酸鹽膜的生成和維持。pH高容易結(jié)垢，pH低對膜有破壞作用。,Cl,-,-水體中氯離子的濃度。（mg/L）,氯離子高，對膜有破壞作用，對不銹鋼易產(chǎn)生點蝕和應(yīng)力腐蝕，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)情況及原水的氯離子情況而定。,磷酸根離子,-反映聚合物的量，說明投加的藥劑量是否適合。,濃縮倍數(shù),-反映循環(huán)水相對補(bǔ)水的濃縮程度。,N=循環(huán)水中的鹽類濃度,/,補(bǔ)充水中的鹽類濃度,循環(huán)水電導(dǎo)率/補(bǔ)充水電導(dǎo)率,