工業(yè)水處理技術(shù)培訓(xùn)資料講述

1、工業(yè)循環(huán)水處理技術(shù)工業(yè)循環(huán)水處理技術(shù) 培訓(xùn)資料培訓(xùn)資料 北京拓凱化工技術(shù)有限公司北京拓凱化工技術(shù)有限公司 目錄 v第一章 循環(huán)水的基本知識(shí) v第二章 水處理的必要性 v第三章 循環(huán)水處理的基本知識(shí) v第四章 循環(huán)水處理的應(yīng)用領(lǐng)域 v第五章 解決方法-水處理藥劑介紹 v第六章 水處理達(dá)到的目標(biāo)-GB50050 v第七章 循環(huán)水處理技術(shù)方案的制定步驟 第一章 循環(huán)水的基本知識(shí) v什么是循環(huán)冷卻水 以水作為冷卻介質(zhì)，并循環(huán)運(yùn)行的一種給水系統(tǒng)，由換熱設(shè) 備、冷卻設(shè)備、處理設(shè)施、水泵、管道及其他相關(guān)設(shè)施組成。 v循環(huán)冷卻水的分類(lèi) 循環(huán)冷卻水分為：開(kāi)式循環(huán)冷卻水和閉式循環(huán)冷卻水 v循環(huán)冷卻水的作用 循環(huán)水

2、系統(tǒng)的功能是將冷卻水(河水/井水)送至換熱器去冷卻 爐體、汽輪機(jī)、工藝物料等。 循環(huán)冷卻水的作用過(guò)程 開(kāi)式冷卻水系統(tǒng)常用冷卻塔作為水的冷 卻設(shè)備，這種系統(tǒng)在鋼鐵、電力、石油化 工、煤化工、化肥、制藥等行業(yè)中有廣泛 使用。 在開(kāi)式循環(huán)水系統(tǒng)中，冷卻水通過(guò)熱交 換器后水溫提高成為熱水，熱水經(jīng)冷卻塔 曝氣與空氣接觸，由于水的蒸發(fā)散熱和接 觸散熱使水溫降低，冷卻后的水再循環(huán)使 用。 v循環(huán)水系統(tǒng)基本流程為：吸取井循環(huán)水 泵房前池?cái)r污柵濾網(wǎng)循環(huán)水泵出 口閥供水管路換熱設(shè)備回水管路 冷卻塔攔污柵濾網(wǎng)供水管路循環(huán) 水泵房前池。 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)流程圖 水 源 預(yù) 處 理 冷水池 泵 換 熱 器 排污水 熱水

3、涼水 冷卻塔 第二章 水處理的必要性 第一節(jié) 水處理的必要性 v天然水中含有較多雜質(zhì)，若直接將此水用于冷卻系 統(tǒng)，則會(huì)在設(shè)備傳熱面上析出結(jié)晶物，即發(fā)生結(jié)垢 現(xiàn)象，大大降低換熱效率，影響設(shè)備的正常使用。 水中溶解氧常引起設(shè)備管線或傳熱面腐蝕，成為腐 蝕因素，縮短金屬材料的壽命。 v地表水或敞開(kāi)式循環(huán)水與大氣接觸機(jī)會(huì)較多，適宜 微生物生長(zhǎng)，往往因此生成粘泥影響設(shè)備性能。因 此為了使設(shè)備安全、高效運(yùn)行對(duì)用于工業(yè)生產(chǎn)的循 環(huán)水必須進(jìn)行水處理。 第二節(jié) 循環(huán)水在冷卻塔中運(yùn)行 所帶來(lái)以下變化 v水分不斷蒸發(fā), 水中的溶解鹽類(lèi)不斷被濃縮, 鹽度不斷增加。 v水和空氣充分接觸, 大量灰塵被洗滌到水中, 造成污

4、泥的增加。 v空氣中的氧氣很容易溶解在水中, 引起腐蝕。 溶解氧的腐蝕機(jī)理 污垢的沉積 v冷卻水中溶解有各種成垢鹽類(lèi)，如碳酸鹽、碳酸氫鹽、硫酸 鹽和磷酸鹽，這些兩價(jià)金屬鹽的溶解度很小，并且是負(fù)的溫 度效應(yīng)，隨濃度和溫度的升高很容易形成難溶性結(jié)晶從水中 析出，附著在水冷器傳熱面上成為水垢。如冷卻水中的碳酸 氫根離子濃度較高，當(dāng)冷卻水經(jīng)過(guò)水冷器的換熱面時(shí)，受熱 發(fā)生分解，發(fā)生如下反應(yīng)： Ca(HCO3)2 CaCO3 + H2O + CO2 當(dāng)冷卻水通過(guò)冷卻塔時(shí)，溶解于水中的二氧化碳溢出，水的 pH值升高，碳酸氫鈣在堿性條件下發(fā)生如下反應(yīng)： Ca(HCO3)2 + 2OH- CaCO3 + 2H2

5、O + CO32- 難溶性碳酸鈣可以是無(wú)定型碳酸鈣、六水 碳酸鈣、一水碳酸鈣、六方碳酸鈣、文石 和方解石。方解石屬三方晶系，是熱力學(xué) 最穩(wěn)定的碳酸鈣晶型，也是各種碳酸鈣晶 型在水中轉(zhuǎn)變的終態(tài)產(chǎn)物。 當(dāng)冷卻水中有過(guò)量磷酸根離子時(shí)，發(fā)生 如下反應(yīng)： Ca2+ + PO43- Ca3 (PO4 ) 2 嚴(yán)重結(jié)垢的管道嚴(yán)重結(jié)垢的管道 第三節(jié) 循環(huán)水處理的方法 v物理處理：過(guò)濾 v化學(xué)處理：投加水處理劑 第四節(jié) 敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水處理的重要性 v冷卻水在循環(huán)系統(tǒng)中不斷循環(huán)使用，由于水的溫度 提高，水流速度的變化，水的蒸發(fā)，各種無(wú)機(jī)離子 和有機(jī)物質(zhì)的濃縮，冷卻塔和冷水池在室外受到陽(yáng) 光照射、風(fēng)吹雨淋、灰塵雜

6、物的進(jìn)入，以及設(shè)備結(jié) 構(gòu)和材料等多種因素的綜合作用，會(huì)產(chǎn)生比直流系 統(tǒng)更為嚴(yán)重的沉積物的附著、設(shè)備腐蝕和微生物的 大量滋生，以及由此形成的黏泥污垢塞堵管道等問(wèn) 題，它們會(huì)威脅和破壞工廠長(zhǎng)周期的安全生產(chǎn)，甚 至造成經(jīng)濟(jì)損失，因此必須要重視循環(huán)冷卻水的水 處理問(wèn)題。 第五節(jié) 水處理能帶來(lái)的好處 v穩(wěn)定生產(chǎn) v節(jié)約水資源 v減少環(huán)境污染 v延長(zhǎng)換熱設(shè)備壽命、提高經(jīng)濟(jì)效益 第三章 循環(huán)水處理的重要參數(shù) v 蒸發(fā)損失量（E） 在敞開(kāi)式循環(huán)水處理系統(tǒng)中，熱水經(jīng)過(guò)冷卻塔蒸發(fā)達(dá)到冷卻 目的，在這個(gè)過(guò)程中損失的水量稱(chēng)為蒸發(fā)量。 關(guān)于蒸發(fā)損失量可用如下公式進(jìn)行粗略計(jì)算： E=KtR （m3/h） 式中：t一冷卻塔

7、進(jìn)出水溫差，； R一循環(huán)水量，m3/h； K一系數(shù)，夏季采用0.16%；春秋季采用0.12%；冬 季采用0.08%。 風(fēng)吹損失量(F) 指循環(huán)水在冷卻塔處的飛濺和霧沫夾帶 損失的水量，此量與冷卻塔的型式和當(dāng)?shù)?風(fēng)速有關(guān)。 一般來(lái)說(shuō)，自然通風(fēng)冷卻塔的飛散損失 量占循環(huán)水量的0.1%（有捕水器）；0.3- 0.5% （無(wú)捕水器）。 強(qiáng)制排污量（B） 為防止水系統(tǒng)腐蝕和結(jié)垢而保持系統(tǒng)中濃縮 倍數(shù)的要求而從系統(tǒng)中不斷排出的水量。 B=E/（N-1） 補(bǔ)充水量(M) 相當(dāng)于單位時(shí)間內(nèi)，因蒸發(fā)、飛散、排污損 失的總和。 M=E+B+W 濃縮倍數(shù)（N） 循環(huán)水中的鹽類(lèi)濃度與補(bǔ)充水中鹽類(lèi) 濃度之比，其值用式定

8、義。 N= CR /CM CR：循環(huán)水中鹽類(lèi)濃度； CM：補(bǔ)充水中的鹽類(lèi)濃度。 第四章 循環(huán)水處理的應(yīng)用領(lǐng)域 v鋼鐵冶金 v電力 v石油化工 v化肥 v煤化工 v制藥 鋼鐵冶金 v鋼鐵行業(yè)是冷卻水用水量最大的行業(yè)，特點(diǎn) 為單套系統(tǒng)循環(huán)用水量不大，但系統(tǒng)多總用水 量大，系統(tǒng)間差別大，處理方法迥異；周邊環(huán) 境差空氣中粉塵污染水質(zhì)。 鋼鐵行業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng) 焦化廠凈環(huán)水系統(tǒng) 制氧廠凈環(huán)水系統(tǒng) 球團(tuán)廠凈環(huán)水系統(tǒng) 燒結(jié)廠凈環(huán)水系統(tǒng) 煉鐵廠凈環(huán)水系統(tǒng)、高爐熱風(fēng)爐密閉軟水系統(tǒng) 煉鋼廠凈環(huán)水系統(tǒng)、結(jié)晶器密閉或開(kāi)式軟水系統(tǒng)、轉(zhuǎn)爐除塵 濁環(huán)水系統(tǒng)、連鑄二冷濁環(huán)水系統(tǒng) 軋鋼廠凈環(huán)水系統(tǒng)、濁環(huán)水系統(tǒng) 發(fā)電廠凈環(huán)水系統(tǒng)

9、 汽化冷卻（鍋爐）水系統(tǒng) 電力 v電力開(kāi)式冷卻系統(tǒng)具有以下不同點(diǎn)： 冷卻水量大 冷卻系統(tǒng)簡(jiǎn)單、換熱器數(shù)量少-凈環(huán)水系統(tǒng) 無(wú)工藝泄漏污染冷卻水質(zhì) 煤化工 v一般煤化工只有凈環(huán)水系統(tǒng)，特點(diǎn)為冷卻水量不大，冷卻 統(tǒng)簡(jiǎn)單、換熱器數(shù)量少，工藝泄漏、空氣中飄塵污染冷卻水質(zhì)。 采用德士古氣化爐或航天爐的煤化工企業(yè)還有灰水系統(tǒng)?；?水循環(huán)系統(tǒng)特點(diǎn)： 高溫150-250 高壓4.0-8.7MPa 高硬（CaO的加入增加了鈣硬） 高懸浮物（煤種復(fù)雜多變，灰分大） 高堿 灰水系統(tǒng)工藝流程灰水系統(tǒng)工藝流程 石油化工 v開(kāi)式冷卻系統(tǒng)具有以下不同點(diǎn)： 單套冷卻水量較大 冷卻系統(tǒng)簡(jiǎn)單、換熱器數(shù)量少-凈環(huán)水系統(tǒng) 工藝泄漏經(jīng)常

10、發(fā)生污染冷卻水質(zhì) 化肥 v開(kāi)式冷卻系統(tǒng)具有以下不同點(diǎn)： 單套冷卻水量不大 冷卻系統(tǒng)簡(jiǎn)單、換熱器數(shù)量少-凈環(huán)水系統(tǒng) 工藝泄漏經(jīng)常發(fā)生污染冷卻水質(zhì) 制藥 v開(kāi)式冷卻系統(tǒng)具有以下不同點(diǎn)： 單套冷卻水量小 冷卻系統(tǒng)簡(jiǎn)單、換熱器數(shù)量少-凈環(huán)水系統(tǒng) 工藝泄漏經(jīng)常發(fā)生污染冷卻水質(zhì) 第五章 解決方法-水處理藥劑介紹 v清洗劑：新投產(chǎn)設(shè)備或老設(shè)備經(jīng)檢修重新啟 動(dòng)在預(yù)膜之前對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)備和管道進(jìn)行清 潔的藥劑，根據(jù)設(shè)備、管道表面污物的不同， 會(huì)采用相應(yīng)的清洗劑。公司通常采用的藥劑有 陽(yáng)離子表面活性劑、殺菌剝離劑、酸和堿等。 預(yù)膜劑 v磷系配方處理的循環(huán)水系統(tǒng)，運(yùn)行前加大緩 蝕劑的投加量，可以很好地抑制設(shè)備和管道

11、的 初期腐蝕，這種大量的緩蝕劑成為預(yù)膜劑，有 資料說(shuō)明未預(yù)膜的碳鋼腐蝕速率為0.12- 0.17mm/a;預(yù)膜后碳鋼腐蝕速率降低到為0.006- 0.008mm/a。公司常用的預(yù)膜劑為六偏磷酸鈉 和七水硫酸鋅。 消泡劑 v在清洗或殺菌剝離過(guò)場(chǎng)中，使用的水處理劑 為表面活性劑，有泡沫產(chǎn)生，大量的泡沫會(huì)影 響換熱效果，投加消泡劑用以抑制泡沫的產(chǎn)生。 公司使用的消泡劑為硅氧烷類(lèi)消泡劑。 緩蝕劑 v添加到水中，能抑制或降低金屬腐蝕過(guò)程的 藥劑。 循環(huán)水中常用的緩蝕劑屬于陰極沉淀膜或 吸附膜緩蝕劑，公司常用的緩蝕劑有碳鋼、不 銹鋼用磷酸鹽和鋅鹽、銅及銅合金用MBT和 BTA，清潔表面用有機(jī)胺。 阻垢分散

12、劑 v具有溶限效應(yīng)的一類(lèi)藥劑，通過(guò)螯合、絡(luò)合、晶格 畸變達(dá)到阻止CaCO3、MgCO3等微溶鹽類(lèi)沉積的目的。 這類(lèi)物質(zhì)主要是低分子量的水溶性丙烯酸共聚物或 馬來(lái)酸聚合物。頭架構(gòu)會(huì)抑制污垢在換熱器表面上的 沉積，同時(shí)使緩蝕劑更好的發(fā)揮作用。公司的產(chǎn)品有 三元、聚馬和馬丙共聚物。 殺菌劑 v氧化性殺菌劑：具有強(qiáng)烈氧化性的殺生劑， 通常是一種強(qiáng)氧化劑，對(duì)水中微生物的殺生 作用強(qiáng)烈。常用的殺生劑有：含氯化合物， 過(guò)氧化物等，具體的產(chǎn)品有液氯、二氧化氯、 次氯酸鈉、次氯酸鈣（漂白粉）、氯化異氰 尿酸（優(yōu)氯凈）、臭氧、過(guò)氧化氫（雙氧 水）、活性溴殺生劑、DBNPA、溴氯二甲基 海因、二溴二甲基海因等 。

13、非氧化性殺生劑：非氧化性殺生劑不是以 氧化作用來(lái)殺死微生物，而是致毒作用于 微生物的特殊部位，因此不受水中還原物 的影響。非氧化性殺生劑通常是季胺鹽、 異噻唑啉酮。 非氧化性殺生劑是對(duì)殺生作用有一定持 久性，對(duì)沉積物和粘泥有滲透剝離作用， 受硫化氫、氨等還原物質(zhì)和水中PH值影響 較小等優(yōu)點(diǎn)。但處理費(fèi)用相對(duì)氧化性殺生 劑要高，容易引起環(huán)境污染，微生物容易 產(chǎn)生抗藥性。 復(fù)合阻垢緩蝕劑 v復(fù)合阻垢緩蝕劑是集分散、阻垢和緩蝕性能于一體的高效藥 劑，含有有機(jī)磷酸鹽、丙烯酸磺酸多元共聚物，藥劑通過(guò)吸附 在結(jié)晶表面，使之不能正常生成，而發(fā)生晶格畸變阻止了傳熱 表面水垢的生成；或者是與Ca2+、Mg2+形成

14、穩(wěn)定的絡(luò)合物增 加CaCO3等的溶解度，這種成分還可以對(duì)微小晶粒起到有效的 分散作用。 復(fù)合藥劑中的有機(jī)膦及碳鋼緩蝕劑活化后的金屬表面形成一 層致密的沉淀型保護(hù)膜或表面絡(luò)合物，而有效抑制碳鋼的腐蝕。 混凝劑 v濁環(huán)水中含有懸浮物、油、這些物質(zhì)在水中呈現(xiàn)膠體狀態(tài)， 通常不能依靠自身重力自然沉降去除，需要向水中加入化學(xué)藥 劑，使微粒之間的靜電斥力減弱或小時(shí)，膠體微粒相互容易吸 附結(jié)成大顆粒，此過(guò)程稱(chēng)為凝聚。進(jìn)一步由高分子物質(zhì)對(duì)這些 懸浮物大顆粒起架橋吸附作用，最終破壞膠體的沉降穩(wěn)定性和 聚合穩(wěn)定性,使膠體逐漸形成絮狀沉淀物，此過(guò)程稱(chēng)為絮凝。混 凝是這兩個(gè)過(guò)程同時(shí)發(fā)生的總成，所用藥劑稱(chēng)為混凝劑。公司 常使用的混凝劑為聚合氯化鋁及不同分子量和水解度的聚丙烯 酰胺。 汽化冷卻（鍋爐）水處理劑 v鍋爐內(nèi)或鍋爐外使用的藥劑稱(chēng)為鍋爐水處理 劑。一般有抑制或降低氧腐蝕的除氧劑-聯(lián)氨、 催化亞硫酸鈉、或羥基胺；防結(jié)垢的磷酸鹽-磷 酸三鈉；調(diào)節(jié)爐水酸堿度的調(diào)節(jié)劑-