循环冷却水处理技术

摘 要：循环冷却在在石油化工、饮料、食品等生产领域发挥相当重要的作用,事关工艺生产及安全的重要影响因素.且用水量也越来越大,给有限的自然水资源带来巨大挑战.循环冷却水水质变化带来的一系列影响不容忽视,随着当前国家对节能环保的高度重视,如何做到即能节约用水,减少环境污染又能保证工艺生产,延长设备寿命.成为水处理领域重要的研究课题.

关键字：现状；节水环保；创新

水循环系统水质的好坏可以对设备系统产生直接影响,不仅影响使用效果,而且缩短设备使用寿命；环境条件的影响直接导致循环水水质变化.工业冷冻系统中循环冷却水处理,最重要的是解决换热设备的结垢和设备腐蚀问题.结垢直接影响换热效率,造成水、电能源的过渡浪费.腐蚀会减少设备使用寿命,并存在安全隐患.因此保证设备的换热效率和使用年限,循环利用资源,不仅给企业省下了很大的成本浪费.也响应了国家节能降耗的号召.

一、循环冷却系统现状

将使用中的水循环冷却器拆解下来进行观察和分析,可以明显观察到厚重的结垢层及大量垢下腐蚀的两种情况：一种是锈垢.这种垢大多为瘤状,瘤周边为黑色,这些主要是水质PH值偏低,铁细菌和硫酸盐还原菌繁殖导致的结果；另一类是污垢与金属接触部位细菌繁殖导致的后果.主要是水的流速慢,换热面上或系统设备上积存污垢和杂质所造成.

在一些大企业集团,均有后勤保障的专业队伍,很多时候用人工物理清除结垢层或定时化学清洗,虽然可能解决换热问题,但这种方式既浪费水,又污染环境；通过人工清理降低设备使用寿命是难免的.一些大型化工企业价值昂贵的换热器,因频繁进行化学清洗或人工清除而提前报废.由此也说明污垢的危害性和循环冷却水处理中存在的问题.

二、原因分析

1、水垢的产生：由于循环流通冷却过程中水会不断蒸发,使水中含盐浓度不断增高,超过某些盐类的溶解度而沉淀.常见的有碳酸钙、磷酸钙、硅酸镁等垢.水垢比较致密是一个共性,虽然可以防止对金属面的腐蚀,但是却大大的阻碍了传热效率,0.6毫米的垢厚能使传热系数降低18%左右.

2、污垢产生：主要由水中的有机物、微生物菌和分泌物、空气中的粉尘等构成,污垢的质地虽然松软,但同样能降低传热效率而且还能引起垢与金属接触面的腐蚀.

3、电化腐蚀：循环冷却水对换热设备的腐蚀,主要是电化腐蚀,产生的原因有设备设计制造缺陷、水中所含的氧气、水中所含的腐蚀性Cl-、Fe2+、Cu2+以及微生物分泌的黏液所生成的污垢等因素,如果不加控制会极大地缩短设备使用寿命,提前报废设备.对企业成本控制造成不利影响.

4、微生物的孳生：因为循环冷却水中所含有的定量的氧气、适宜的温度及丰富的营养,给微生物的生长繁殖创造了条件,如不加以控制将迅速导致水质变化,主要表现为：臭味、变黑、黏垢沉积、设备腐蚀加剧等.因此循环冷却水处理的关键即是控制微生物的繁殖与生长.

5、浊度：即通常所说的颗粒胶体物质（粒径一般为1nm～1μm）,一般是利用光学原理来测定.因为胶体物质对循环冷却水产生污垢、菌藻孳生起着极为重要的作用,应将这一指标尽量控制在合理低位的水平.循环冷却水的浊度对换热设备的污垢热阻和腐蚀速率影响很大,这一指标要求越低越好.

三、相关技术要求

循环冷却水水流速度均有一定要求,走管程流速一般不宜小于1.2m/s,壳程循环冷却水流速一不宜小于0.9m/s.当流速无法满足上述要求时,可前置小型增压泵保证流速及流量,以保证冷却水流速及流量；在易沉积污垢低处部位设置排污器、排污阀或反冲洗阀,内表面同时做好必要的防腐.

一般情况下,工业冷冻循环水主要指标应控制为：

PH值6.5-8.5

电导率μs/cm<2500

总碱度（M）mg/L<500

总硬度（H）mg/L<500

氯离子（CI-）mg/L<250

铁离子（Fe-）mg/L≤0.5

铜离子（Cu+）mg/L<0.1

浊度FUN<20

氨氮mg/L≤25

硫化物mg/L≤0.5

四、磷系配方水处理技术

为了防止结垢和腐蚀,我们近年来一直大力推广使用磷系配方水处理技术,而且使用面较广,虽然有效控制了水垢和腐蚀.但实践证明磷系药剂存在诸多不容忽视的问题,主要有以下弊端：

1、磷是营养物质,可以加速水系统中菌藻类微生物的繁殖,所以必须附加氯和各类杀菌灭藻剂成为组合产品,静化循环处理一段时间后需要排放处理,导致有大量含磷和含杀菌灭藻剂废水排放,无形中造成工厂污水处理成本的增加.

2、磷系配方药剂在换热系统内停留时间有限制,水解成磷酸钙垢,循环水浓缩倍数低,不利于节约用水.

3、杀菌灭藻剂一般均为有毒或毒性较强.水域污染和富营养化程度成了公害性问题.对企业对社会环境危害影响较大.

4、磷系药剂处理配方由于碱度最高允许指标为500mg/L,为了防止碱度升高,必须加酸处理.但磷酸盐本身要增加碱度,因此只有不断排放循环水或控制低浓缩倍数,才能正常运行,很不利于节水和环保.

五、新型节水环保水处理技术

由于国家对节能环保的日益重视和加大支持力度,新型水处理技术不断开发,目前的聚合物LHE多功能水质稳定剂技术,更适应可持续发展的需要,也更受企业的欢迎.正在取代磷系配方的处理技术.

1、理论上的创新.变过去投加有机磷等富营养性水处理剂,改为投加可与水中多价离子络合、在设备系统水循环过程中经过一定时间的融合,循环后使之成为不溶物而沉淀分离的多功能LHE聚合物.使循环水中营养物质降低,消除微生物和菌藻之类难以大量繁殖生长的必须条件,而且不必再投加任何杀菌灭藻剂有毒元素,水处理管理变得简便,降低了相应成本和污水处理难度.

2、技术上的创新.过去的理论是防止循环水钙镁物质析出防止结垢,现在变成为加LHE聚合物后使钙镁物质络合后析出,使新生成的络合不溶物自动从循环水中分离,达到水质的自行净化,可以真正循环重复使用,减少废水排放.减少了人工除垢的劳动强度.

3、缓蚀机理上的创新.高分子有机聚合物在正常运行情况下,使水处理系统的金属面上逐渐形成一层有机保护膜,有效抵御了多种因素的腐蚀,延长了设备运行寿命,为工厂的高产、稳产、安全、低消耗、长周期经济运行提供了可靠的技术保障.

4、除垢方法上的创新.过去用人工剥离和化学清洗十分普遍.但是化学清洗废液污染环境、腐蚀设备.采用新型多功能LHE聚合物,由于是在循环水系统正常运行中实现的,不需停产,没有污染,也不腐蚀设备.垢物去除后,金属面上同时自然形成一层有机防护膜,以后只要正常投加聚合物药剂,系统再无结垢腐蚀之虑.对循环水系统和设备的安全运行十分有利.

上述四大创新,免去了要严格控制浓缩倍数、送检测定循环水繁杂的各类水质数据指标.使水处理操作变得既简便易操作,又节水环保,且对设备运转无损伤.

全面响应推进无磷、无有害金属水处理配方.减少有害废水的排放,减少腐蚀对设备带来的危害,无磷水处理配方尽早更多地大力推出,是企业对社会责任感的体现,不仅环境污染问题迎刃而解,而且节约了大量能源,给社会、为企业带来的效益非常巨大.重视科学,尊重人才.从可持续发展、以人为本的方针政策出发,我们应有所作为.