循環(huán)冷卻水處理基礎(chǔ)概念

1、循環(huán)冷卻水處理基礎(chǔ)概念,李飛雁 2006年6月5日,循環(huán)冷卻水處理,水的基本知識(shí),水，是極性分子,溶解能力很強(qiáng),O-2,H+,H+,d+,d-,水中的主要物質(zhì),陰離子：SO4 -2 ,Cl-,HCO3-,SiO3-2 etc 陽離子：Ca2+,Mg2+,Na+,K+ Fe2+, etc 溶解氣體：O2,CO2,etc 有機(jī)物：微生物，油脂等 懸浮顆粒：泥沙膠體等 水中陰離子的總當(dāng)量數(shù)和陽離子的總當(dāng)量數(shù)相等,水質(zhì)分析項(xiàng)目及含義,電導(dǎo)率 總堿（M堿度） pH 硬度 鈣硬 濁度 總?cè)芄?電導(dǎo)率,電阻率的倒數(shù)稱為電導(dǎo)率，單位是s/cm2 電導(dǎo)率僅決定于水中離子的多少和性質(zhì)。代表了水中的含鹽量,因此電導(dǎo)

2、率越高水中含鹽量越高。 表示水中含鹽量的另一單位是總?cè)芙夤腆w（TDS），其單位是ppm 對(duì)普通水、爐水、冷卻水在20oC 、 pH 中性情況下，TDSppm0.7電導(dǎo)率s/cm,堿 度,堿度指水中能與強(qiáng)酸發(fā)生中和反應(yīng)物質(zhì)的總量。 一般水中堿度由氫氧化物、碳酸鹽、重碳酸鹽組成，稱為總堿度。 總堿度在甲基橙指示劑變色的等當(dāng)點(diǎn)時(shí)所需的酸量 HCO3- + CO32- + OH- M堿度 堿度只存在于pH=4.3以上,pH,pH = - log10(H+ mol/l),pH是水中氫離子濃度的負(fù)對(duì)數(shù),硬度,一般將水中鈣、鎂離子稱作硬度，鈣離子叫鈣硬度，鈣、鎂離子總量叫總硬度。 硬度分為碳酸鹽硬度和非碳酸

3、鹽硬度。 總硬度與總堿度之差叫負(fù)硬度。,濁度,濁度是表示水中的懸浮物及膠體對(duì)光透過時(shí)所發(fā)生的阻礙程度 濁度根據(jù)測(cè)量方法的不同分為三種 直射光測(cè)定：?jiǎn)挝粸閜pm 折射光測(cè)定：?jiǎn)挝粸?FTU 散射光測(cè)定：?jiǎn)挝粸?NTU 濁度的各單位間無法進(jìn)行換算,指水中溶解物質(zhì)的總量。它也可以理解 為水中的含鹽量。 溶解于水中的鹽類，陰離子的總當(dāng)量數(shù) 和陽離子的總當(dāng)量數(shù)相等。,總?cè)芄?水中碳酸鹽平衡,H2 O +CO2H2 CO3 H+HCO3- H+ CO3-2,PH與碳酸鹽平衡密切相關(guān),PH的變化會(huì)引起各類碳酸鹽比例變化，外界引起某種碳酸鹽的濃度變化也使PH變化,循環(huán)冷卻水處理,循環(huán)水系統(tǒng)類型 循環(huán)水系統(tǒng)中要

4、解決的問題 循環(huán)水處理效果的評(píng)價(jià) 水處理方案的實(shí)施 納爾科的水處理 循環(huán)水處理常見問題及處理,循環(huán)冷卻水系統(tǒng)類型,一次冷卻系統(tǒng) 閉路循環(huán)冷卻水 冷凍水系統(tǒng) 熱水系統(tǒng) 敞開式循環(huán)冷卻水,循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的問題,腐蝕,微生物,結(jié)垢,微生物,循環(huán)冷卻水的腐蝕及其控制,腐蝕的定義 腐蝕是金屬轉(zhuǎn)變成金屬氧化物的過程 陽極：Fe Fe2+2e 陰極：2H2OO24e 4OH- 金屬在水中的腐蝕是電化學(xué)腐蝕,e-,e-,e-,FexOy,OH-,OH-,O2,鐵腐蝕微電池,H2O,H2O,H2O,O2,Fe2+,陰極（氧減少）,陽極（金屬流失）,腐蝕的常見類型,腐蝕的形式：根據(jù)腐蝕時(shí)腐蝕面積的大小，可分為以

5、下幾種 一般腐蝕 局部腐蝕 點(diǎn)蝕 電偶腐蝕 氧濃差腐蝕 不銹鋼應(yīng)力破裂,影響腐蝕的因素,pH （堿度） 溫度 水的流速 含鹽量 腐蝕性氣體 微生物,pH對(duì)腐蝕的影響,腐蝕的危害,腐蝕產(chǎn)物成為軟垢的一部分，增加軟垢 損壞設(shè)備 縮短設(shè)備壽命 增加維修費(fèi)用,腐蝕的控制,使用耐腐蝕材料，不易被氧化 在金屬表面形成耐腐蝕層，隔斷與水的接觸。 采用陰極、陽極保護(hù)。 使用緩蝕劑，對(duì)金屬進(jìn)行鈍化。 避免不同金屬的直接接觸。,常用的緩蝕劑,緩蝕劑是在金屬表面形成一層膜，隔離金屬與水的接觸而達(dá)緩蝕目的。 緩蝕劑的類型有沉淀膜型、氧化膜型、金屬離子沉淀膜型、吸附膜型。,常用緩蝕劑,沉淀膜型 聚磷酸鹽(六偏磷酸鈉 三

6、聚磷酸鈉 ） 正磷酸鹽 焦磷酸 有機(jī)磷酸鹽 鋅鹽 硅酸鹽 氧化膜型 如鉻酸鹽 鉬酸鹽 亞硝酸鹽 鎢酸鹽 金屬離子沉淀膜型 苯并三氮唑 （BTA) 甲基苯并三唑 (TT) 巰基苯并噻唑(MBT),冷卻水中的沉積物及其控制,水中常見沉積物：水垢、污泥、生物粘泥,水垢是水中的溶解鹽類結(jié)晶析出沉積在金屬表面的物質(zhì)（主要是硬度成分）。 污泥是泥沙微生物殘骸黏土膠體等沉積物 生物粘泥是專指以微生物代謝物、殘骸及菌團(tuán)形成的沉積物,垢形成的原因,水中所含鹽類本身溶度積很小。 循環(huán)水溫度高，成垢鹽類的溶解度隨溫度的上升而下降 水在暴氣過程pH上升，鹽類溶解度下降 水被濃縮后，離子濃度上升，超過溶度積，并超過過飽

7、和度。,鈣、鎂、鈉離子的溶解度對(duì)照,水的結(jié)垢性判斷,Langlier飽和指數(shù)、Ryznar穩(wěn)定指數(shù) 飽和PHs 的計(jì)算 PHs =PK2_- PKps+PCa+2+P堿度 飽和指數(shù)PH PHs 0 有碳酸鈣沉積趨勢(shì) =0 既無沉積又無腐蝕 0 腐蝕 Ryznar穩(wěn)定指數(shù)2 PHsPH,水的結(jié)垢趨勢(shì)判斷（續(xù)）,結(jié)垢的危害,阻礙熱交換器的熱傳導(dǎo)效率 降低水流量甚至堵塞管路或換熱器 引起垢下腐蝕 增加能耗和維修費(fèi)用,結(jié)垢引起的制冷機(jī)能耗,制冷量（冷噸）：300制冷效率（千瓦/冷噸）0.55 電費(fèi)（元）：1循環(huán)量（噸/小時(shí)）200 作業(yè)時(shí)間（小時(shí)/天）：24年作業(yè)日：365 垢厚度增加能耗增加 費(fèi)用（

8、元/年） 0.01英寸/0.25毫米10%144,540.00 0.02英寸/0.5毫米20%289,080.00 0.03英寸/0.75毫米30%433,620.00 0.04英寸/1毫米40%578,160.00,微生物能量標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)熱率,菌膜是比碳酸鈣更好的絕緣體:,結(jié)垢形成機(jī)理,離子濃度超飽和生成沉積物分子 有結(jié)晶核可使結(jié)晶生成 碰撞接觸增多使結(jié)晶長(zhǎng)大 結(jié)晶長(zhǎng)大后形成沉積，附著金屬表面,阻垢分散劑作用原理,閥值效應(yīng)（Threshold) 阻垢分散劑控制垢沉積，并非按化學(xué)當(dāng)量進(jìn)行。 幾個(gè)ppm藥劑能控制幾百個(gè)ppm的鈣離子。,阻垢劑 作用原理,螯合作用 晶格崎變 分散作用,晶格畸變,常用阻垢

9、分散劑,含膦酸基團(tuán)的有機(jī)化合物，兼有阻垢緩蝕性能 常用的有膦酸鹽 膦酸酯等 聚羧酸類水溶性聚合物 丙稀酸的聚合物 馬來酸的聚合物,污泥,污泥是水中的懸浮物塵粒、微生物殘骸、油等沉積而成。 污泥通常沉積在水流慢的地方 表面粗糙處 有粘性的地方,污泥和生物粘泥的危害,非常類似于結(jié)垢 為結(jié)垢提供晶核 為微生物生長(zhǎng)提供條件 堵塞管道,污泥生物粘泥的控制,良好的緩蝕、阻垢和微生物控制方案可適當(dāng)減少污泥、粘泥 物理(旁濾，在線過濾等)和化學(xué)方法相互配合,旁濾裝置,旁濾裝置的過濾量通常為循環(huán)量的5,循環(huán)水中微生物及控制,微生物種類 細(xì)菌 真菌 藻類,微生物的危害,微生物引起的粘結(jié)物導(dǎo)熱性差難以清除 生物粘泥

10、導(dǎo)致垢下腐蝕。 微生物引起金屬的腐蝕 直接引起金屬腐蝕（鐵細(xì)菌、硫酸鹽還原菌） 產(chǎn)酸類細(xì)菌（硫桿菌、硝化菌）,微生物的控制方法,常用殺生劑 氧化性殺生劑 非氧化性殺生劑 生物分散劑,氧化性殺生劑,鹵素及鹵酸鹽 臭氧 二氧化氯 氯化異氰尿酸,鹵素類殺生劑在水中的反應(yīng),X = Cl, Br, or I X2 + H2O HOX + HX HOX H+ + OX-,ActiBrom -更好的氧化性殺菌劑,HOBr H+ + OBr HOBr + NH3 H2NBr + H2O HOBr + H2NBr HNBr2 + H2O HOBr + HNBr2 NBr3 + H2O,pH對(duì)殺生劑活性的影響,p

11、H,6.0,6.5,7.0,7.5,8.0,8.5,9.0,9.5,10.0,% HOCl or HOBr,0,10,20,30,40,50,60,70,80,90,100,Log Kill (cfu/ml),0,1,2,3,4,5,6,Chlorine Kill,Bromine Kill,非氧化性殺生劑,季胺鹽 酰胺 有機(jī)硫 異噻唑啉酮 醛類 生物酶制劑 生物分散劑,異噻唑啉酮,作用目標(biāo)：所有的好氧菌和厭氧菌，藻類、真菌 與微生物細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)或酶的硫基發(fā)生反應(yīng) 反應(yīng)速度：慢（412小時(shí)）但持續(xù)作用時(shí)間長(zhǎng),N7330殺生示意圖,-SH groups,- NH2 groups,Cell wal

12、l,Cytoplasmic membrane,Coagulation,-COOH groups,N-7330,DNA,殺生劑使用注意事項(xiàng),藥劑濃度、加藥周期 不同藥劑交替使用 季節(jié)因素 藥劑的相容性,循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的運(yùn)行,循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù),循環(huán)量 蒸發(fā)量 補(bǔ)充水量 排污量 保有水量 溫差 濃縮倍數(shù),參數(shù)間近似計(jì)算公式,E=R T / B=E/(K-1) M=EB,蒸發(fā),排污,補(bǔ)充水,冷卻水系統(tǒng)的運(yùn)行管理原則,盡可能高的濃縮倍數(shù) 保證處理效果的情況下盡量提高濃縮倍數(shù)，節(jié)約用水，降低水處理成本 良好的緩蝕、阻垢和微生物控制（化學(xué)處理） 保證設(shè)備使用壽命、延長(zhǎng)檢修周期 保持能耗水平,濃縮倍數(shù),濃縮

13、倍數(shù)循環(huán)水離子濃度/補(bǔ)充水離子濃度 補(bǔ)充水量/排污量 濃縮倍數(shù)代表水的再利用率,濃縮倍數(shù)的產(chǎn)生,補(bǔ)充水,循環(huán)水,蒸發(fā),排污,濃縮倍數(shù)與補(bǔ)水、排污量的關(guān)系,控制濃縮倍數(shù)的意義,提高濃縮倍數(shù)，補(bǔ)水、排污量下降，節(jié)約用水，降低藥劑成本 濃縮倍數(shù)與腐蝕結(jié)垢控制有直接關(guān)系,濃縮倍數(shù)的控制方法,控制排污水量（水表控制）消除直排水和泄漏 控制循環(huán)水電導(dǎo)率或離子濃度,循環(huán)冷卻水的化學(xué)處理,合適的緩蝕劑防止腐蝕 合適的阻垢劑防止結(jié)垢 合適的分散劑防止粘泥垢 合適的殺菌劑控制微生物生長(zhǎng),保持穩(wěn)定的藥劑濃度,自動(dòng)化的加藥設(shè)備 隨時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)中藥劑濃度并根據(jù)需要補(bǔ)充投加藥劑的模式,實(shí)施自動(dòng)化加藥的原因,由于循環(huán)水的運(yùn)行

14、和處理為一連續(xù)的過程，因此，化學(xué)水處理也必須適應(yīng)該過程 藥劑投加量過多或過少均會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成有害的影響及浪費(fèi) 人工加藥濃度波動(dòng)大，有安全方面的問題,普通的自動(dòng)加藥設(shè)備,回系統(tǒng),1,2,3,排污/取樣,控制效果,TRASAR/電導(dǎo)率控制自動(dòng)加藥,2,1,排污/取樣,回系統(tǒng),TRASAR,排放,是一種用于自動(dòng)加藥控制和系統(tǒng)診斷的熒光示蹤技術(shù),Excitation,Emission,熒光產(chǎn)生的原理,TRASAR因子是一種添加在納爾科化學(xué)品中的熒光物質(zhì),Product Dosage,Fluorescence Intensity,0,40,80,60,20,100,TRASAR的熒光強(qiáng)度與化學(xué)品濃度保持一

15、致,處理效果,USL LSL,水處理效果的評(píng)定指標(biāo),腐蝕監(jiān)測(cè)腐蝕率 方法：在線直讀腐蝕率儀腐蝕掛片測(cè)試； 監(jiān)測(cè)換熱器管 標(biāo)準(zhǔn)：（碳鋼） 國標(biāo)：小于0.125毫米/年（5 mpy） 中石化：化工0.075,煉油0.1毫米/年 納爾科：小于0.075毫米/年（3 mpy） 黃銅：0.004毫米/年 不銹鋼0.002毫米/年,水處理效果的評(píng)定指標(biāo)（續(xù)）,沉積速率（粘附速率） 方法：監(jiān)測(cè)換熱器管 國標(biāo)：結(jié)垢速率20MCM（mg/ cm2 .月） 中石化：化工15MCM 煉油20MCM 在線污垢熱阻儀測(cè)試 污垢熱阻3104m2小時(shí)。C/千卡,水處理效果的評(píng)定指標(biāo)（續(xù)）,微生物控制 細(xì)菌總數(shù): 標(biāo)準(zhǔn)：小于

16、105個(gè)/毫升 生物粘泥量： 標(biāo)準(zhǔn)： 5 ml/m3 中石化: 化工 3ml/m3 煉油 5ml/m3 Legionella:軍團(tuán)菌：10（新加坡）0.1(英國）,國內(nèi)水處理簡(jiǎn)介,藥劑使用情況 加藥方式和監(jiān)測(cè) 藥劑供應(yīng) 存在問題 循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理 水處理效果不夠好 濃縮倍數(shù)不高 自動(dòng)化程度低,國內(nèi)水處理急需解決的問題,節(jié)省用水 提高水處理效果 加藥及管理自動(dòng)化,納爾科的水處理特點(diǎn),完善的水處理理論 多年研究并不斷發(fā)展的產(chǎn)品系列 先進(jìn)的監(jiān)測(cè)控制技術(shù) WELCHEM:自動(dòng)控制電導(dǎo)率排污 NCM100:在線腐蝕率監(jiān)測(cè) TRASAR3000&3D TRASAR：在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)、控制加藥 針對(duì)客戶條件

17、專門制定的水處理方案 適合不同水質(zhì)情況的多樣化的水處理化學(xué)品,納爾科的水處理特點(diǎn)（續(xù)）,現(xiàn)場(chǎng)專家服務(wù) 服務(wù)體系六個(gè)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn) 人員調(diào)查，系統(tǒng)調(diào)查，方案操作手冊(cè)，服務(wù)計(jì)劃，服務(wù)報(bào)告和業(yè)務(wù)總結(jié) 應(yīng)急服務(wù) 技術(shù)支持 蘇州、新加坡和美國的實(shí)驗(yàn)室和研究中心 電子 通訊,設(shè)計(jì)水處理方案要點(diǎn),了解用戶情況 水質(zhì)數(shù)據(jù)（包括豐水、枯水期） 循環(huán)水系統(tǒng)工況 裝置的工藝條件 現(xiàn)有水處理設(shè)施 水處理管理情況 用戶存在的問題,實(shí)施化學(xué)水處理方案的要點(diǎn),有針對(duì)性的水處理方案 適當(dāng)?shù)募铀幏绞?自動(dòng)加藥、加藥量平穩(wěn) 必要的監(jiān)測(cè)手段 監(jiān)測(cè)指標(biāo)和一定的頻率 控制 及時(shí)調(diào)整各個(gè)指標(biāo)確保受控 故障排除 準(zhǔn)確的判斷問題和解決問題。,水處

18、理方案的實(shí)施步驟,清洗預(yù)膜 清洗預(yù)膜注意事項(xiàng) 水質(zhì)的濁度、總鐵 PH值 鈣離子濃度 其它,水處理方案的實(shí)施步驟（續(xù)）,常規(guī)處理 常規(guī)處理任務(wù)是控制好水質(zhì)指標(biāo) 需控制的水質(zhì)指標(biāo)如下（控制指標(biāo)根據(jù) 選定的處理方案定）,需要監(jiān)測(cè)控制的水質(zhì)項(xiàng)目,水質(zhì)控制指標(biāo)與腐蝕、結(jié)垢的關(guān)系,PH 藥劑濃度 濁度 總鐵離子 鈣硬度和總堿度 氯離子 余鹵 細(xì)菌總數(shù) 濃縮倍數(shù),冷卻水處理常見問題的判斷和處理,腐蝕問題 狀況 ：監(jiān)測(cè)的腐蝕速率超標(biāo)，掛片呈局部腐蝕或點(diǎn)蝕明顯。；水中總鐵濃度持續(xù)升高；現(xiàn)場(chǎng)換熱設(shè)備布滿銹瘤，有泄漏，垢樣分析表明氧化鐵成分占7080。 建議的處理方法： 檢查水質(zhì)指標(biāo)指標(biāo)合格情況。緩蝕劑濃度、堿度、Ca+2 、Cl、異養(yǎng)菌等指標(biāo)是否不合格項(xiàng)多，及時(shí)糾正。確認(rèn)指標(biāo)合格的情況下再考慮修改配方：增加緩蝕劑用量；增加藥劑中抗點(diǎn)蝕的成分；提高水的堿度指標(biāo)；加強(qiáng)對(duì)微生物的殺滅。,結(jié)垢,現(xiàn)狀：監(jiān)測(cè)的粘附速率超標(biāo)；換熱設(shè)備超溫，結(jié)垢堵塞；循環(huán)水中Ca+2 與其他離子比例失調(diào)；垢樣分析表明CaO、P2O5 、CO2占百分比大。 建議的處理方法： 檢查循環(huán)水中 堿度Ca+2 是否超標(biāo)、粘泥量是否超標(biāo)；加藥不及時(shí)或分散劑少加；工藝條件是否變化；進(jìn)水閥門開度小，水量不足；濃縮倍數(shù)過高；對(duì)癥處理。增加阻垢分散劑的量或更換高效的阻垢分散劑；調(diào)低循環(huán)水中