论工业循环冷却水处理的重要性

我国是世界上水资源匮乏的国家之一。据报道，我国669个城市中有400个面临供水不足。随着经济的迅猛发展，人口的增长，缺水现象和水质恶化问题越来越突出。因此，节约用水，搞好水处理，提高工业用水的重复利用率至为重要。

对工业循环水的处理，其核心问题就是要选择采用优质安全的水处理药剂。因而对水处理药剂的研究和应用一直是当前水处理工作的热点。全面认识和用好水处理药剂，也是电力、冶金、化工、食品等企业负责水处理的技术人员及操作人员最为关心的内容。

工业循环水给水为天然水，而天然水中不管是地表水(如河水、湖水、水库水)，还是地下水(如井水、泉水、自来水)都含有杂质，如悬浮物、藻类物质，如不采取预防措施(即水处理)，就会在热交换面上沉积，结生成水垢。一旦结垢，就会降低热交换率，腐蚀设备和危及安全生产。因此对工业循环水进行处理是很必要的，也是节能减排所必须的。

天然水分为两大类，一是地表水，如河水、湖水、水库水等。此类水含泥沙、藻类、动植物残骸及可溶性盐类物质，水质随季节变化而波动。二是地下水，包括井水、泉水和自来水。地下水水质一般比较稳定，受季节变化影响较小，含杂质种类及多寡与流经地层有关，灰岩地层含Ca2+、Mg2+离子较高，即硬度较高，花岗岩地层含Ca2+、Mg2+离子较低，而含SiO3-2相对较高。

天然水不是纯净水，都含有杂质，这些杂质分为三类：

其一，悬浮物质。主要是一些比重小于1的细小微粒的泥土、动植物腐物，这些杂质通过沉淀可除去；

其二，胶体物质。胶体微粒粒度较小(直径在1mm以下，10°以上)，此类物质不会自行沉淀，主要是一些腐植物，铁、铝、硅的化合物；

其三，溶解物质。如各种矿物质离子，如K+、Na+、Ca+2、Mg+2、NH4+、Fe+2、Mn+2等阳离子，HCO3-、Cl-、F-、SO4-2、SiO3-2、NO3-、NO2-等阴离子，在中性水中，阴阳离子总和是相等的。

天然水中还含有一些溶解的气体，如O2、CO2等。

⑴悬浮物(也称浊度)：单位mg/L，1mg/L称一度，标准要求，给水浊度小于5mg/L。浊度高时水呈浑浊状态。

⑵溶解固形物：单位mg/L，指水中溶解盐类和有机物总和。水指标要求小于2500～5000mg/L。

⑶硬度：单位mmol/L，指水所含Ca+2、Mg+2离子的总量。

硬度的表示单位：

a.毫摩尔 mmol/L 1 mmol/L=50mg CaCO3

b.德国度 G° 1G°=10mg CaCO3

c.以碳酸钙(CaCO3)表示，即ppm浓度。ppm是百万分数的符号。

1ppmCaCO3=1/50mmol/L

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

以上三种硬度表示之间的关系为：

1mmol/L=2.804G°=50ppmCaCO3
⑷总碱度：总碱度是指水中的OH-(氢氧根)、CO3-2(碳酸根)、HCO3-(碳酸氢根)的总含量。这些阴离子在水中都呈碱性。总碱度的表示单位与酸度相同。

总碱度是指用甲基橙作指示剂(pH=4.4)测得的碱度，也称甲基橙碱度。

水中所含PO4-3、HSiO3-也有碱度，但由于含量甚微，故忽略不计。

碱度与硬度的关系：

a. 总碱度>总硬度 此时，永硬为0

总碱度-总硬度=负硬度 此时，水呈碱性(pH>7)；

b. 总碱度=总硬度 此时，总碱度=暂时硬度；

c. 总碱度<总硬度 此时，总硬度-总碱度=永硬总碱度=暂硬；

⑸pH值：pH值是氢离子的负对数，表示水的酸碱程度。

pH值与碱度的关系：

碱度相同的水(或溶液)，其pH值不一定相同。反之，pH值相同的水(或溶液)，其碱度也不一定相同。原因是pH值直接反映水中H+或OH-的含量，而碱度除包括OH-外，还包括CO3-2、HCO3-等碱性物质的含量。

如：碱度0.1mmol/L的NaOH液，pH=13

碱度0.1mmol/L的NaHCO3液，pH=8.3

碱度0.1mmol/L的NH3-H2O液，pH=11

其他水质指标，如相对碱度、含油量、溶解氧、磷酸根(PO4-3)、Cl-根、SO4-2根、亚硫酸根等，这里就不介绍了。

由于水中所含各种杂质，特别是悬浮物，硬度杂质如不采取预防措施(即水处理)，就会在热交换面上沉积，形成水垢。

⑹水垢的危害

设备的热交换面上一旦结生水垢，就将产生以下危害：

第一，大大降低热交换效率，降低冷却效果，结水垢与不结水垢对钢铁材质而言，其热交换效率相差40倍以上。如焦化厂用于降低煤气的热交换器，一旦结生水垢后，其煤气的温度就会升高3～5℃，体积增大，严重影响生产；

第二，腐蚀设备。结垢后会产生垢下电化学腐蚀，增加维修量，缩短设备使用寿命，造成人力、物力、财力的浪费；

第三，危及安全生产。结垢严重时会导致穿孔、泄漏，发生安全事故，影响生产正常进行。

因此，对循环冷却水，必须进行处理，以防止结生水垢及藻类，这是非常必要的一项措施。

循环冷却水防垢处理方法有多种，选用时应根据给水水质条件、水资源短缺情况及水价等因素，因地制宜地选择有效、安全、经济、简便的方法。

循环水防垢处理方法的作用分类为：

石灰处理

降低结垢物质含量 离子交换法

酸化法

磷化(无机聚磷酸盐)法

防垢处理方法 稳定结垢物质(硬度) 含有机稳定处理法

复合(无机-有机药剂处理)法

综合处理 酸化磷化法

酸化-有机药剂处理
离子交换法是目前使用较为广泛的循环冷却水处理方法，正确处理和控制下能有效降低水中的阳离子含量(所以该法也称为阳离子交换法。阴离子处理费用昂贵，一般的循环冷却水不宜采用)。但随着水处理技术的不断发展和国家对环境问题重视的提高，该法所带来的环保问题越来越引起重视。

使用该法过程中需要大量使用工业盐作为交换介质使树脂再生，树脂再生处理要排放废盐液，这会造成环境的性污染，使地下水盐碱化。

国家出台了一系列文件，要做好节能减排工作。我们必须认真贯彻科学发展观的战略方针，在水处理工作上，采用绿色处理方法。

比较各种方法的优缺点及对环保的影响，采用复合药剂处理法为佳。复合药剂主要是无机和有机药剂，有多种配方，因而产品牌号也有多种。

循环冷却水处理不仅要防垢防腐，还要防微生物。微生物种类较多，在循环冷却水中引发问题的主要有三类：藻类、细菌和真菌。它们一是从补给水中带入，二是由空气中带入。

冷却水中的藻类主要有：蓝藻、绿藻和硅藻。

藻类的危害：一是死亡的藻类成为水中的悬浮物和沉淀物，二是藻类在冷却塔填料上的生长会影响水分散和通风量，降低冷却效果。

循环水中存在大量细菌，其在新陈代谢过程中能分泌黏液，把原来悬浮在水中的固体物和无机沉淀物粘合起来，附着于换热表面上，引起结生污垢和腐蚀。冷却中的细菌按其形状分为球菌、杆菌和螺旋菌。

冷却水中的真菌包括霉菌和酵母菌两类。真菌往往生成在冷却塔的木质构件上，水池壁上和换热器中。真菌会破坏木材中的纤维素，使构件腐朽，产生细菌状粘泥，影响冷却效果。

因此对这三类微生物，必须进行杀灭、控制，通用的方法就是定期投放杀菌灭藻剂进行杀灭。

常用的药剂有氯剂、溴剂和有机氮硫类药剂。

⒈ 对于给水浊度比较高的可以在加入复合水处理剂处理的同时，加入一定量的浊度处理剂，如聚氯化铝等，以增强防垢效果。

⒉ 旁流处理：旁流处理就是抽取部分循环水，按要求进行处理后再返回到循环水池中的处理方法。

1-蒸发损失；2-凝汽器；3-空气；4-补给水；5-排污；6-旁流过滤器；7-冷却塔

其二，为了提高循环水的浓缩倍率。通过旁流装置从循环水中过滤除去悬浮物及沉淀物，有利于浓缩倍率的提高，减少排污量，有利于经济运行。