循環(huán)冷卻水水質(zhì)處理 電子教案

1、水處理工程技術(shù)教案知識(shí)點(diǎn)循環(huán)冷卻水水質(zhì)處理學(xué)時(shí)2學(xué)時(shí)教學(xué)內(nèi)容防結(jié)垢處理、防污垢處理、防腐蝕處理、綜合處理教學(xué)重點(diǎn)防結(jié)垢處理、防污垢處理、防腐蝕處理教學(xué)難點(diǎn)處理原理綜合處理綜合處理參考資料水處理工程技術(shù)，張寶軍主編，重慶大學(xué)出版社出版水污染控制工程，胡亨魁主編，武漢理工大學(xué)出版社。水處理工程運(yùn)行與管理，朱亮、張文妍編，化學(xué)工業(yè)出版社。污水處理工程設(shè)計(jì)，徐新陽(yáng)、于鋒主編，化學(xué)工業(yè)出版社。給水廠處理設(shè)施設(shè)計(jì)計(jì)算，崔玉川等編，化學(xué)工業(yè)出版社。水處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)與計(jì)算，尹士君、李亞峰等編著，化學(xué)工業(yè)出版社。循環(huán)水處理包括對(duì)結(jié)垢、污垢(含粘垢)和腐蝕的控制。由于三者之間相互影響，故應(yīng)采用綜合處理方法。一、防

2、結(jié)垢處理（1）排污法減小濃縮倍數(shù)在循環(huán)水系統(tǒng)中，由式(3.4.20)知，提高排污率P4可減小K。即排除部分鹽濃度高的循環(huán)水，補(bǔ)充含鹽量少的新鮮水，可降低循環(huán)水中鹽的濃度，使其不超過(guò)允許值。由式(3.4.20)可推出排污量為： P4 由上式可知，補(bǔ)充水含鹽量SB越大，排放量P4越大。如果P4太大則不經(jīng)濟(jì)，一般P4 35。排污法適用于SB遠(yuǎn)小于S且新鮮補(bǔ)充水水源充足的條件下。（2）降低補(bǔ)充水碳酸鹽硬度通過(guò)水的軟化法可使水的硬度降低，從而降低SB。此法只適用于補(bǔ)充水質(zhì)很差或必須提高濃縮倍數(shù)的情況。酸化法是在水中加入硫酸或鹽酸，使碳酸鹽硬度轉(zhuǎn)化為非碳酸鹽硬度： Ca(HCO3)2 + H2SO4CaS

3、O4+ 2CO2+ 2H2O Ca(HCO3)2 +2HCl CaCl2+2CO2+ 2H2O CaSO4和CaCl2的溶解度遠(yuǎn)大于CaCO3，故加酸處理有助防垢。經(jīng)加酸處理后應(yīng)滿足下列條件： KHBH 式中 HB、H分別為酸化后的補(bǔ)充水碳酸鹽硬度及循環(huán)水碳酸鹽硬度；酸化法適用于補(bǔ)充水的碳酸鹽硬度較大時(shí)。采用酸化法時(shí)，應(yīng)注意設(shè)備及管道的防腐。（3）提高循環(huán)水中允許的極限碳酸鹽硬度提高循環(huán)水的極限碳酣硬度的常用方法是向水中投加阻垢劑。常用的阻垢劑有聚磷酸鹽、聚丙烯酸鹽等。聚磷酸鹽常用的有六偏磷酸鈉和三聚磷酸鈉，它們既有阻垢作用也有緩蝕作用。它們可以與Ca2+、Mg2+絡(luò)合，將之掩蔽起來(lái)，阻止它們

4、生成碳酸鹽或非碳酸鹽垢，從而提高了水中允許的極限碳酸鹽硬度。另外，磷酸鹽還是一種分散劑，具有表面活性，可以吸附在碳酸鈣微小晶坯的表面上，使碳酸鹽以微小的晶坯形式存在于水中，從而防止產(chǎn)生結(jié)垢。聚丙烯酸鈉是陽(yáng)離子型分散劉，它可增大Ca3(PO4)2的溶解度，并且使CaCO3形成微小結(jié)晶核形式絮狀物,容易被冷卻水帶走。有機(jī)磷酸鹽具有良好的熱穩(wěn)定性，有抗氧化性；在較高pH值時(shí)(pH等于78.5)，仍有阻垢作用，而且還有緩蝕作用。（4）加CO2 通入CO2氣體，使循環(huán)水中含量達(dá)到平衡的需要量。CO2的來(lái)源可利用廢煙道氣。二、防污垢處理及微生物控制微生物產(chǎn)生粘垢，它是污垢的一種。最近研究認(rèn)為：生物膜往往是

5、腐蝕、污垢和結(jié)垢出現(xiàn)的原因之一，所以，對(duì)微生物必須控制。循環(huán)水中的微生物與污垢的處理及防止方法是多方面的，如對(duì)補(bǔ)充水進(jìn)行處理；冷卻構(gòu)筑物及其周圍環(huán)境的保護(hù)；循環(huán)系統(tǒng)工藝及管道的完善以及循環(huán)水的處理。此處主要了解去除水中懸浮雜質(zhì)和防止循環(huán)冷卻水中生物滋長(zhǎng)的方法。（1）旁濾設(shè)旁濾池是防止懸浮物在循環(huán)水中積累的有效方法。循環(huán)水的一部分連續(xù)經(jīng)過(guò)旁濾池過(guò)濾后返回循環(huán)系統(tǒng)。一般，旁濾池過(guò)濾流量占循環(huán)水量的15。旁濾池的構(gòu)造與常用的濾池相同。為了簡(jiǎn)化流程，可采用壓力濾池。（2）化學(xué)藥劑處理常用的化學(xué)藥劑有氧化型殺菌劑、非氧化型殺菌劑及表面活性劑殺菌劑等，其作用主要防止水中微生物的滋長(zhǎng)。氧化型殺菌劑主要采用液

6、氯、次氯酸鈉、次氯酸鈣等。由于氯在冷卻塔中易于流失，不能持續(xù)殺菌，故可與非氧化型殺菌劑聯(lián)合使用。注意：氧化型殺菌劑不能與有機(jī)及其它還原性水處理劑同時(shí)使用。非氧化型殺菌劑，常用的有硫酸銅和氯酚。硫酸銅般不單獨(dú)使用。使用時(shí)常需同時(shí)投加銅的螯合劑。以防止銅質(zhì)沉淀在鐵質(zhì)表面形成腐蝕電池；另外，需同時(shí)投加表面活性劑，以使銅離子能滲進(jìn)附著在塔體上的藻類內(nèi)部、氯酚殺菌劑，特別是五氯酚鈉C6Cl5ONa廣泛地應(yīng)用于工業(yè)冷卻水處理。氯酚投量約為每升幾十毫克。利用不同藥劑對(duì)不同菌種殺菌效率不同的特點(diǎn)，可以把數(shù)種氯酚化合物組成復(fù)方殺菌劑，發(fā)揮增效作用，從而降低殺菌劑的用量。通常用氯酚和銅鹽混合控制藻類，間歇投藥；表

7、面活性劑殺菌劑主要以季銨鹽類為代表。帶正電的季銨鹽與帶負(fù)電的細(xì)菌、真菌和藻類產(chǎn)生選擇性吸附，并聚積在微生物的體表上，改變?cè)钨|(zhì)膜的物理化學(xué)性質(zhì)，使細(xì)胞活動(dòng)異常；它的疏水基能溶解微生物體表的脂肪壁，從而殺死微生物；一部分季胺化合物透過(guò)細(xì)胞壁，進(jìn)入菌體內(nèi)，與構(gòu)成菌體的蛋白質(zhì)反應(yīng)，使微生物代謝異常，導(dǎo)致微生物死亡。殺菌劑可以連續(xù)使用也可間歇或瞬時(shí)投加。在可能條件下，為增加藥效，可以兩種或兩種以上藥劑配合使用。另外，殺菌劑應(yīng)選幾種，輪換使用防止微生物逐漸適應(yīng)殺菌劑而產(chǎn)生抗藥性。三、防腐蝕處理利用緩蝕劑，使它在金屬表面形成一層薄膜，將金屬表面覆蓋起來(lái)，與腐蝕介質(zhì)隔絕，防止金屬腐蝕。它是防止循環(huán)水系統(tǒng)腐蝕

8、的主要方法。根據(jù)緩蝕劑成膜的類型可以將其分為：氯化膜、沉淀物膜和吸附膜型三種。根據(jù)緩蝕劑對(duì)電化學(xué)腐蝕的控制部位不同，可分為陽(yáng)極緩蝕劑和陰極緩蝕劑。(1)氧化膜型緩蝕劑氧化膜型緩蝕劑形成的防蝕膜薄面致密，與基體金屬粘附性強(qiáng)，能阻礙溶解氧的擴(kuò)散，使腐蝕反應(yīng)速度降低，而且當(dāng)保護(hù)膜到達(dá)一定厚度時(shí)，膜的厚度幾乎不再增長(zhǎng)，因此防腐效果較好。此類緩蝕劑都是重金屬含氧酸鹽，污染環(huán)境。亞硝酸鹽類借助水中的溶解氧在金屬表面形成氯化膜面成陽(yáng)極型緩蝕劑。此類緩蝕劑在長(zhǎng)期使用后，系統(tǒng)內(nèi)硝化細(xì)菌繁殖，氧化亞硝酸鹽為硝酸鹽，防腐效果降低。(2)水中離子沉淀膜型緩蝕劑此類緩蝕劑與溶解于水中的離子生成難溶鹽或溶合物，在金屬表面

9、上析出沉淀，形成防腐蝕膜。所形成的膜多孔、較厚、較松散，且基體密合件差。同時(shí)，藥劑投量過(guò)多，垢層加厚，影響傳熱。此類緩蝕劑有聚磷酸鹽和鋅鹽。聚磷酸鹽是生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)必須采取措施控制微生物；鋅鹽由于對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，使用上應(yīng)加以限制。（3）金屬離子沉淀膜型緩蝕劑這種緩蝕劑是使金屬活化溶解，并在金屬離子濃度高的部位與緩蝕劑形成沉積，產(chǎn)生致密的薄膜，緩蝕效果良好，在防蝕膜形成之后即使在緩蝕劑過(guò)剩時(shí)，薄膜也停止增厚。這種緩蝕劑如巰基苯并噻唑(簡(jiǎn)稱MBT)是銅的很好的陽(yáng)極緩蝕劑，劑量?jī)H為l2mg/L。因?yàn)樗阢~的表面進(jìn)行整合反應(yīng)，形成一層沉淀薄膜，抑制腐蝕。這類緩蝕劑還有其它雜環(huán)硫醇。巰基苯并噻唑與磷酸鹽

10、共向使用，對(duì)防止金屬的點(diǎn)蝕有良好的效果。(4)吸附膜型緩蝕劑這種有機(jī)緩蝕劑的分子具有親水性基和疏水性基。親水基即極性基能有效地吸附在潔凈的金屬表面上，而將疏水基團(tuán)朝向水側(cè)，阻礙水和溶解氧向金屬擴(kuò)散，以抑制腐蝕。防蝕效果與金屬表面的潔凈程度有關(guān)。這種緩蝕劑主要有胺類化合物及其它表向活性劑類有機(jī)化合物。這種緩蝕劑的缺點(diǎn)在于分析方法復(fù)雜，因而難于控制濃度。價(jià)格較貴，在大量用水的冷卻系統(tǒng)中使用還有困難，但有發(fā)展前途。緩蝕膜種類及其性質(zhì)、應(yīng)用于各種冷卻水系統(tǒng)的代表性緩蝕劑，參見(jiàn)表3.4.7、表3.4.8。 表3.4.7 緩蝕劑的種類及其性質(zhì)緩蝕劑類型緩蝕劑膜的特性鈍化膜型鉻酸鹽鉬酸鹽鎢酸鹽亞硝酸鹽致密，

11、膜?。?0300）埃與金屬結(jié)合緊密沉淀膜型水中離子型聚磷酸鹽鋅鹽多孔、膜厚，與金屬接合不太緊密金屬離子型苯并三氮唑巰基苯并噻唑較致密，膜較薄吸附膜型有機(jī)胺硫醇類表面活性劑木質(zhì)素葡萄糖酸鹽在非清潔表面上吸附性差表3.4.8 應(yīng)用于各種冷卻水系統(tǒng)的代表性緩蝕劑冷卻水系統(tǒng)分類代表性緩蝕劑敞開(kāi)式循環(huán)水系統(tǒng)鉻酸鹽聚磷酸鹽系鉻酸鹽金屬鹽系（鋅鹽）鉻酸鹽有機(jī)物系（有機(jī)磷）聚磷酸鹽金屬鹽系（鋅鹽）聚磷酸鹽有機(jī)物系（有機(jī)磷）有機(jī)物系金屬鹽系（鉬、鎢）密閉式循環(huán)水系統(tǒng)鉻酸鹽系亞硝酸鹽有機(jī)物系可溶性油四、循環(huán)冷卻水的綜合處理(1)循環(huán)水系統(tǒng)的預(yù)處理清潔和預(yù)膜循環(huán)水在運(yùn)行之初，根據(jù)緩蝕原理要在金屬表面形成一層保護(hù)膜，起抑制腐蝕作用。保護(hù)膜的形成過(guò)程叫預(yù)膜。為了有效地預(yù)膜，必須對(duì)金屬表面進(jìn)行清潔處理。循環(huán)水系統(tǒng)的預(yù)處理包括：化學(xué)清洗劑清洗沖洗干凈預(yù)膜。然后轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。常用的化學(xué)清洗劑有很多，根據(jù)所清除的污垢成分選用：以粘垢為主的污垢應(yīng)選用以殺菌刑為主的清垢劑；以泥垢為主的選用混凝劑或分散劑為主的清垢劑；以結(jié)垢為主的應(yīng)選用螯合劑、滲透劑、分散劑為主的清垢劑；以腐蝕產(chǎn)物為主的，應(yīng)采用滲透劑、分散劑等表面活性劑。預(yù)膜的好壞往往決定緩蝕效果的好壞。預(yù)膜在循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)