工业循环水处理

讲义章节
一、名词术语及其注释 二、冷却水循环后产生的问题 三、冷却水在循环过程中水量的损失 四、循环冷却水的几种处理方法 五、磷系药剂缓蚀阻垢机理 六、工业循环水处理药剂处理技术的运用 与发展 七、工业水处理阻垢剂的研究现状与进展

第一节名词术语及其注释
※工业循环冷却水处理术语
低含磷水处理药剂，如20世纪90年代后期开发研
第三节冷却水在循环过程中水量的损失
共有四部分水量损失： 蒸发水量： 冷却过程中，从冷却水中蒸发逸入大气的水蒸汽 量。 风吹损失水量： 由于空气流，被空气带走部分水滴。 排污水量： 为了控制冷却水循环过程中因蒸发损失而引起的 浓缩过程，必须人为地排掉的水量。 渗漏损失： 在管道和贮水系统中因渗漏而损失的水量。
※药剂
1.阻垢剂 Scale Inhibitor 阻碍或延缓水中不溶盐类沉积的药剂。 2.分散剂 Dispersant 使水中析出的微粒悬浮分散的药剂。 3.缓蚀剂 Corrosion Inhibitor 抑制或延缓金属腐蚀过程的药剂。 4.杀生物剂 Biocide 用以杀死水中生物的药剂。 5.预膜剂 Prefilming Agent 用于循环冷却水系统，使金属表面形成保护膜的药剂。 6.剥离剂 Stripping Agent 能将微生物及其生成的粘泥从换热设备的金属表面或冷却塔壁 上剥离的药剂。 7.表面活性剂 Surfactant 能显著降低液体表面张力的药剂。 8.消泡剂 Defoaming Agent 用于消除水处理过程中所产生的泡沫的一种表面活性剂。
7.稳定指数 stabilityindeｘ，Ryznerindeｘ 由经验公式得出的一个指数，以相对定量地预测水中碳酸钙沉淀 或溶解的倾向性。以水在碳酸钙处于平衡条件下理论计算的 pH 值的两倍减去水的实际pH值之差来表示。 8.冷却水处理 Cooling Water Treatment 泛指冷却水在系统内的各种处理。一般包括控制结垢、污垢、腐 蚀和微生物繁殖的处理。 9.旁流水处理 sidestream treatment 为控制循环冷却水水质不超过规定的指标，对系统中的旁流水进 行的处理。包括旁流过滤、软化和去除某种离子或其他杂质的处 理。 10.补充水处理 makeup Watertreatment 对循环冷却水系统的补充水进行的处理。除了通常为去除水中悬 浮物和胶体的沉淀、过滤处理以外，还可以包括杀菌、除藻、软 化或除盐和除气等处理。 11.加酸处理 acidification 阻垢的一种方法。一般用硫酸。冷却水中加硫酸后，可使水中碳 酸钙转化为溶解度较高的硫酸钙，以防止产生碳酸钙沉淀。
3、全有机配方处理方法
该药剂是当前最为普遍采用的循环水处理方 法。药剂分子中含有羧酸基、酯基、磺酸基、膦 酸基等多种特效官能团，对分散在水中的CaCO3、
Ca3(PO4)2、CaSO4及氢氧化铁等溶性效果良好，
并且水溶性好，特别与锌盐复配更有其独到之处。
4、新一代麟系药剂处理方法
新一代膦系缓蚀阻垢剂是近些年来新开发的
※常用名词
1.结垢 scale 由于水中的微溶性盐类沉积在换热面上而形成的垢 层。 2.污垢 fouling 冷却水系统中，任何不溶解物质的聚集。 3.生物粘泥 Slime，Biological fouling 由微生物及其产生的粘液，与其他有机的和无机的杂质混在 一起，粘着在物体表面的粘滞性物质。 4.污垢热阻 fouling resistance 换热面上沉积物所产生的传热阻力。 5.生物粘泥量 slime content 采用生物过滤网法测定的循环冷却水中所含粘泥的浓 度。 6.腐蚀 Corrosion 各种材料受环境介质作用而变质破坏的过程。冷却水处理中， 主要指金属表面受电化学或微生物作用所引起的破坏。
第五节循环冷却水的几种处理方法
在发达国家工业用水的重复使用率已达到80%90%，水的浓缩倍率已达到6-8倍。而我国水的利用 率平均不到50%，循环冷却水的浓缩倍率绝大多数在 2-3倍的水平，从节能节水来说，这无疑是资源的巨 大浪费，同时也加大了对环境水质的污染。因此， 提高水的利用率，减小环境污染已成为当今工业水 处理的一大课题。
12.菌藻处理 microbiological control 在冷却水系统中，为控制水中细菌和藻类的繁殖而引起金属腐 蚀与生成粘泥的处理。 13.旁流过滤 side stream filtration 对循环冷却水系统的旁流水进行过滤处理。简称旁滤。 14.预膜 prefilming 紧接冷却水系统清洗之后，投入预膜剂运行，使换热设备管道 的金属表面形成一层覆盖完整的保护膜的操作 15.降解 degradation 物质受生物作用引起的分解。 16.监测试片 monitoring Coupon 在冷却水系统中或试验室条件下，为获取腐蚀或沉积现象的资 料所采用的标准试片。 17.腐蚀试片 Corrosion Coupon 在流动的冷却水中，用来测试水的腐蚀性的监测试片。
7.全面腐蚀 （均匀腐蚀） General Corrosion 在整个金属表面上基本上是均匀的腐蚀。 8.局部腐蚀 localized corrosion 集中在金属表面某些部位的腐蚀。 9.垢下腐蚀 under deposit corrosion 金属表面沉积物下产生的腐蚀。 10.点蚀 pitting 金属表面相对地集中在一个很小部位的局部腐 蚀。 11.腐蚀率 Corrosion rate 单位时间内，单位面积上金属材料损失的重量，或单位 时间内，金属材料损失的平均厚度。 12.点蚀系数 pitting factor 金属材料或腐蚀试片的最大点蚀深度与以重量损失计算 的表面平均损失深度的比值。
※再循环使用的给水系统
1.阻垢 scale inhibition 利用化学的或物理的方法，防止换热设备的受热面产生沉积物的 处理过程 2.缓蚀 Corrosion Inhibition 抑制或延缓金属被腐蚀的处理过程。 3.防腐蚀 Corrosion prevention 泛指防止各种材料在各种环境中被腐蚀的处理过程。 4.浓缩倍数 Cycleof Concentration 循环冷却水中，由于蒸发而浓缩的溶解固体与补充水中溶解固体 的比值，或指补充水流量对于排污水流量的比值。 5.系统容积 volume Triccontent of System 在敞开式循环冷却水系统中冷却水容量的总和。包括系统中换热 设备、冷却塔、水池、管道和水泵等设备在运行过程中所有水量 的总和。 6.饱和指数 saturation indeｘ，langelier indeｘ 由理论推导公式得出的一个指数，以定性地预测水中碳酸钙沉淀 或溶解的倾向性。以水的实际 pH值减去其在碳酸钙处于平衡条 件下理论计算的pH值之差来表示。
第四节硬水对工业生产的危害
硬水作为工业生产用的冷却水，会使热交 换器结水垢，严重的不仅会阻碍水流通道，使 热交换效果大大降低，影响生产的顺利进行， 甚至被迫停产。结垢还会产生垢下腐蚀。会使 热交换器穿孔而损坏，不仅物料漏损，而且增 加设备投资费用，浪费钢材。硬水用于洗涤， 也往往影响产品质量，如纺织印染会造成织物 的斑点，不仅影响美观，而且影响强度。硬水 作为锅炉用水，在锅内加热后。经过蒸发浓缩 过程，使锅护受热面结水垢，而水垢的导热性 能极差。
2、有机磷酸盐处理方法
20世纪70年代后期我国相继开发研制出有机磷 系阻垢剂羟基乙叉二膦酸(HEDP)、氨基三甲叉膦酸 (ATMP)等，并被广泛应用。有机磷系药剂的优点为 化学热稳定性好，不易水解，易与二价金属离子形 成稳定的络合物，在200℃以下有良好的阻垢性能。 但这些药剂单一使用的效果并不很理想，对铜 材设备的缓蚀效果欠佳，同时单位重量的含磷量仍 然偏高，大量的排放同样给环境带来很大的压力。 近几年该药剂也在逐渐被低磷的全有机配方药剂所 替代。
1、单一的聚磷酸盐处理方法
这种方法是美国20世纪50-60年代普遍采用的一 种水处理方式，而我国20世纪70年代末才应用这种水 处理方法。该方法的缺点是聚磷酸盐热稳定性差、易 水解，与水中Ca2+形成Ca3(PO4)2沉淀，从而降低了 聚磷的缓蚀阻垢性能。另外聚磷的阐限值小，因此需 要较高的浓度才能维持聚磷酸盐的药效，并且磷酸盐 属于营养盐，对环境污染较严重，大量的排放会加速 刺激水中藻类的大量繁殖，导致水中大量的溶氧被消 耗，水中的生命体因缺氧而死亡。当前磷对环境的污 染，已引起各国的重视。因此，采用单一的磷酸盐处 理方法已逐渐被淘汰。
循环冷却水处理讲义
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目的


对于主要从事循环冷却水药剂生产及服务 的科技型企业，所有新入职员工应该接受 水处理相关知识的培训。以下材料供大家 了解一些水处理基础的知识，但更多的知 识还是要大家多读相关书籍、文献、专利， 并在工作中多交流、请教，在工作实践中 学习、吸收、提高。 内部资料，未经许可不得外传。
第二节冷却水循环后产生的问题
腐蚀：冷却水在循环使用中，水在冷却塔内和空 气充分接触，使水中的溶解氧得到补充，所以循环水 中溶解氧总是饱和的，水中溶解氧是造成金属电化学 腐蚀的主要原因。 结垢：水在冷却塔中蒸发，使循环水中含盐量逐 渐增加，加上水中二氧化碳在塔中解析逸散，使水中 碳酸钙在传热面上结垢析出的倾向增加。 粘泥：冷却水和空气接触，吸收了空气中大量的 灰尘、泥沙、微生物及其孢子，使系统的污泥增加。 冷却塔内的光照、适宜的温度、充足的氧和养分都有 利于细菌和藻类的生长，从而使系统粘泥增加，在换 热器内沉积下来，造成了粘泥的危害。
6.旁流 Side Stream 从循环冷却水中分流出来，经适当处理后，再返回系统。 7.排污 Blowdown 在冷却水系统中，为避免由于蒸发而产生盐类的过量浓缩，必须 排掉的水。 8.循环冷却水系统 Recirculating Cooling Water System 冷却水换热并经降温，再循环使用的给水系统，包括敞开式和密 闭式两种类型。 9.直流冷却水系统 Once Through Cooling Water System 冷却水只使用一次即被排掉的给水系统。 10.敞开式循环冷却水系 Opened Recirculating Cooling Water System 冷却水换热后，借水的蒸发作用得到降温，再循环使用的给水 系统。 11.密闭式循环冷却水系统 Closed Recirculating Cooling Water System 冷却水（通常为软化水或除盐水）在密闭的系统中换热，通过空 气换热设备或水—水换热设备降温，
冷却水的循环使用对换热器带来的腐蚀、结 垢和粘泥问题要比使用直流水严重得多。因此， 循环冷却水如果不加以处理，则以上问题的发生 将使换热设备的水流阻力加大，水泵的电耗增加， 传热效率降低，并使生产工艺条件处于不正常状 况。一些工厂，为了提高传热效率的需要，换热 器的管壁很薄，并且严格控制污垢的厚度，换热 器一旦发生腐蚀或结垢，尤其是局部腐蚀的发生， 后果相当严重！因此，换热系统必须综合解决腐 蚀、结垢和微生物粘泥三个问题。 冷却水的化学处理是用加入化学药品的方法 来防止循环冷却水系统腐蚀、结垢和粘泥等问题 的产生。常用的处理药剂有缓蚀剂、阻垢剂和杀 生剂等。
1.循环冷却水 Recirculating Cooling Water 经换热而返回冷却构筑物降温，并经必要的处理后，再循环使用 的冷却水。 2.直流冷却水 Once Through Cooling Water 在冷却过程中，只使用一次就被排掉的冷却水。 3.直接冷却水 Direct Cooling Water 与被冷却物质直接接触换热的冷却水。 4.间接冷却水 Indirect Cooling Water 与被冷却物质通过换热设备间接换热的冷却水。 5.补充水 Make up Water 循环冷却水系统中，由于蒸发、风吹、渗漏和排污损失，而需不 断补充的水。