循環(huán)水沉積物的控制

1、對于這些沉積物對于這些沉積物，該如何控制該如何控制？ 因?yàn)樘妓徕}垢最易生成，故主要討論碳酸因?yàn)樘妓徕}垢最易生成，故主要討論碳酸鈣垢的控制。鈣垢的控制。 1、使用含重碳酸鹽較多的水作為冷卻水，使用含重碳酸鹽較多的水作為冷卻水，當(dāng)它通過換熱器傳熱表面時(shí)，會受熱分解：當(dāng)它通過換熱器傳熱表面時(shí)，會受熱分解： Ca(HCO3)2=CaCO3+H2O+CO2 （加熱）（加熱） 2、冷卻水通過冷卻塔相當(dāng)于一個(gè)曝氣過冷卻水通過冷卻塔相當(dāng)于一個(gè)曝氣過程，溶解在水中的程，溶解在水中的CO2會逸出，因此，水的會逸出，因此，水的pH值會升高此時(shí)，重碳酸鹽在堿性條件下也會值會升高此時(shí)，重碳酸鹽在堿性條件下也會發(fā)生如下的

2、反應(yīng)：發(fā)生如下的反應(yīng)： Ca(HCO3)2+2OH-= CaCO3+2H2O+CO32- 由于重碳酸鹽在水中常呈下列平衡：由于重碳酸鹽在水中常呈下列平衡：(1)降低水中結(jié)垢離子的濃度使其保降低水中結(jié)垢離子的濃度使其保持在允許的范圍內(nèi)；持在允許的范圍內(nèi)；(2)穩(wěn)定水中結(jié)垢離子的平衡關(guān)系；穩(wěn)定水中結(jié)垢離子的平衡關(guān)系；(3)破壞結(jié)垢離子的結(jié)晶長大。破壞結(jié)垢離子的結(jié)晶長大。(一一)從冷卻水中除去成垢的鈣離子從冷卻水中除去成垢的鈣離子 它是形成碳酸鈣垢的主要原因，如能從水中除去，它是形成碳酸鈣垢的主要原因，如能從水中除去，使水軟化，則碳酸鈣就無法結(jié)晶析出，也就形不成使水軟化，則碳酸鈣就無法結(jié)晶析出，也就

3、形不成水垢。從水中除去鈣離子的方法主要有以下兩種。水垢。從水中除去鈣離子的方法主要有以下兩種。1.離子交換樹脂法離子交換樹脂法 離子交換樹脂法就是讓水通過離子交換樹脂，將離子交換樹脂法就是讓水通過離子交換樹脂，將Ca2+從水中置換出來并結(jié)合在樹脂上，達(dá)到從水中從水中置換出來并結(jié)合在樹脂上，達(dá)到從水中除去除去Ca2+目的。用不同性質(zhì)的離子交換樹脂，可以目的。用不同性質(zhì)的離子交換樹脂，可以很簡便的從硬水中除去很簡便的從硬水中除去Ca2+離子，使水軟化。離子，使水軟化。(Na型樹脂軟化法、氫型樹脂軟化、強(qiáng)酸型氫型樹脂型樹脂軟化法、氫型樹脂軟化、強(qiáng)酸型氫型樹脂軟化法、弱酸型氫型樹脂軟化法、氫鈉型樹脂軟

4、化軟化法、弱酸型氫型樹脂軟化法、氫鈉型樹脂軟化法）法） 以以鈉型陽離子交換樹脂鈉型陽離子交換樹脂為例為例。利用鈉型陽離子交換樹脂。利用鈉型陽離子交換樹脂上的鈉離子與補(bǔ)充水中的鈣離子進(jìn)行離子交換。結(jié)果是水上的鈉離子與補(bǔ)充水中的鈣離子進(jìn)行離子交換。結(jié)果是水中的鈣離子與樹脂結(jié)合中的鈣離子與樹脂結(jié)合,而樹脂上的鈉離子則進(jìn)入水中。其而樹脂上的鈉離子則進(jìn)入水中。其反應(yīng)式為反應(yīng)式為:R(SO3Na) 2 + Ca ( HCO3 ) =2R(SO3 ) 2 Ca + 2NaHCO3 (軟化反應(yīng)軟化反應(yīng)) 這樣一來這樣一來,補(bǔ)充水中的鈣硬度就降得很低補(bǔ)充水中的鈣硬度就降得很低,變成軟水。軟變成軟水。軟水中不含或

5、僅含少量的鈣離子水中不含或僅含少量的鈣離子,進(jìn)入冷卻水系統(tǒng)被濃縮成循進(jìn)入冷卻水系統(tǒng)被濃縮成循環(huán)水后環(huán)水后,水的鈣硬度仍很低水的鈣硬度仍很低,就不易結(jié)垢了。就不易結(jié)垢了。 失效后的離子交換樹脂可用失效后的離子交換樹脂可用5 %8 %食鹽溶液食鹽溶液將它再生將它再生,重新成為鈉型陽離子交換樹脂。其反應(yīng)式為重新成為鈉型陽離子交換樹脂。其反應(yīng)式為: R(SO3 ) 2 Ca + 2NaCl=R(SO3Na) 2 + CaCl2 (再生反應(yīng)再生反應(yīng)) 離離子子交換樹脂交換樹脂法軟化水的工藝法軟化水的工藝流程示意圖流程示意圖 如此軟化、再生交替進(jìn)行，就能簡便地得到軟水。如此軟化、再生交替進(jìn)行，就能簡便地得

6、到軟水。 用離子交換法軟化補(bǔ)充水，成本較高，因此只有補(bǔ)用離子交換法軟化補(bǔ)充水，成本較高，因此只有補(bǔ)充水量小的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)間或采用。充水量小的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)間或采用。2、石灰軟化法石灰軟化法 補(bǔ)充水補(bǔ)充水未進(jìn)入循環(huán)冷卻水系統(tǒng)前未進(jìn)入循環(huán)冷卻水系統(tǒng)前，在預(yù)處理時(shí)就投，在預(yù)處理時(shí)就投加適當(dāng)?shù)氖?，讓水中的碳酸氫鈣與石灰在澄清池加適當(dāng)?shù)氖遥屗械奶妓釟溻}與石灰在澄清池中預(yù)先反應(yīng)，生成碳酸鈣沉淀析出，從而除去水中中預(yù)先反應(yīng)，生成碳酸鈣沉淀析出，從而除去水中的的Ca2+。 反應(yīng)式：反應(yīng)式： Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3 + 2H2O 從而除去水中的從而除去水中的Ca (

7、HCO3 ) 2 ,水就不會結(jié)垢了。水就不會結(jié)垢了。22OHCaOHCaO(二二)加酸或通加酸或通CO2氣，降低氣，降低pH，穩(wěn)定重碳酸鹽，穩(wěn)定重碳酸鹽 1加酸加酸 通常是通常是加硫酸加硫酸。向循環(huán)冷卻水中加入少量的濃硫酸。向循環(huán)冷卻水中加入少量的濃硫酸,使使水中的部分或全部碳酸氫鈣轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徕}而保持在水中水中的部分或全部碳酸氫鈣轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徕}而保持在水中,從而控制了冷卻水的結(jié)垢。其反應(yīng)式可表示為從而控制了冷卻水的結(jié)垢。其反應(yīng)式可表示為:Ca ( HCO3 ) 2 + H2 SO4=CaSO4 + 2H2O + 2CO2 碳酸鈣在水中的溶解度約為碳酸鈣在水中的溶解度約為20mg/ L ,而硫酸鈣

8、的溶解度而硫酸鈣的溶解度為為2120mg/ L ,約為碳酸鈣溶解度的約為碳酸鈣溶解度的106倍。因此倍。因此,在循環(huán)在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中冷卻水系統(tǒng)中,人們很少遇到硫酸鈣垢。人們很少遇到硫酸鈣垢。 加酸法目前仍有使用，由于加酸法目前仍有使用，由于硫酸加入后，循環(huán)水硫酸加入后，循環(huán)水pH會下降會下降，如不注意控制而加酸過多，則會加速設(shè)，如不注意控制而加酸過多，則會加速設(shè)備的備的腐蝕腐蝕。加酸量過低，不能有效消除后沉淀現(xiàn)象。加酸量過低，不能有效消除后沉淀現(xiàn)象。因此，如果采用加酸法，因此，如果采用加酸法，最好配有自動加酸、調(diào)節(jié)最好配有自動加酸、調(diào)節(jié)pH的設(shè)備和儀表的設(shè)備和儀表。 2通通CO2氣氣 有些化

9、肥廠在生產(chǎn)過程中常有多余的有些化肥廠在生產(chǎn)過程中常有多余的CO2氣，而有些化工氣，而有些化工廠的煙道氣中也含有相當(dāng)多的廠的煙道氣中也含有相當(dāng)多的CO2氣。如果將氣。如果將CO2氣或煙氣或煙道氣通入水中，則可使下列平衡道氣通入水中，則可使下列平衡向左進(jìn)行向左進(jìn)行，從而穩(wěn)定了重，從而穩(wěn)定了重碳酸鹽：碳酸鹽： Ca ( HCO3 ) 2 =CaCO3 + H2O + CO2 如果我們向該冷卻水中通入如果我們向該冷卻水中通入CO2 ,則上述平衡反應(yīng)將則上述平衡反應(yīng)將向左邊移動向左邊移動, 使水中的使水中的CaCO3 生成生成Ca( HCO3 ) 2 而不再生成而不再生成水垢了。當(dāng)水進(jìn)入冷卻塔進(jìn)行曝氣時(shí)

10、水垢了。當(dāng)水進(jìn)入冷卻塔進(jìn)行曝氣時(shí),上述反應(yīng)將上述反應(yīng)將向右邊向右邊移動移動, 水中的水中的HCO-3 將放出將放出CO2 ,生成生成CaCO3 沉淀。水的結(jié)沉淀。水的結(jié)垢傾向又將恢復(fù)。因此本法現(xiàn)在使用不多。垢傾向又將恢復(fù)。因此本法現(xiàn)在使用不多。 （三）投加阻垢劑（三）投加阻垢劑 從水中從水中析出析出碳酸鈣等碳酸鈣等水垢的過程水垢的過程，就是，就是微溶性鹽微溶性鹽從溶從溶液中液中結(jié)晶結(jié)晶沉淀的一種沉淀的一種過程過程。按。按結(jié)晶動力學(xué)觀點(diǎn)結(jié)晶動力學(xué)觀點(diǎn)，結(jié)晶結(jié)晶的的過程首先是生成晶核，形成少量的過程首先是生成晶核，形成少量的微晶粒微晶粒，然后這種微，然后這種微小的晶體在溶液中由于熱運(yùn)動小的晶體在溶

11、液中由于熱運(yùn)動(布朗運(yùn)動布朗運(yùn)動)不斷地相互碰不斷地相互碰撞，和金屬器壁也不斷地進(jìn)行碰撞，碰撞的結(jié)果就提供撞，和金屬器壁也不斷地進(jìn)行碰撞，碰撞的結(jié)果就提供了晶體生長的機(jī)會，使小晶體不斷地變成了大晶體、也了晶體生長的機(jī)會，使小晶體不斷地變成了大晶體、也就是說形成了覆蓋傳熱面的垢層就是說形成了覆蓋傳熱面的垢層。 從從CaCO3的結(jié)晶過程看，如能的結(jié)晶過程看，如能投加投加某些某些藥劑而破壞其藥劑而破壞其結(jié)晶增長結(jié)晶增長，就可達(dá)到控制水垢形成的目的。，就可達(dá)到控制水垢形成的目的。所以一所以一般在循環(huán)冷卻水中加入少量（幾個(gè)般在循環(huán)冷卻水中加入少量（幾個(gè)毫克毫克/升升）阻垢劑，）阻垢劑，通過歪曲晶格、絡(luò)合

12、和分散等多種作用，阻止垢的通過歪曲晶格、絡(luò)合和分散等多種作用，阻止垢的生成。生成。 污垢主要是由塵土、雜物碎屑、污垢主要是由塵土、雜物碎屑、菌藻尸體及其分泌物和細(xì)微水垢、菌藻尸體及其分泌物和細(xì)微水垢、腐蝕產(chǎn)物等構(gòu)成。腐蝕產(chǎn)物等構(gòu)成。 因此欲控制好污垢，須做到以因此欲控制好污垢，須做到以下幾點(diǎn)。下幾點(diǎn)。 1.1.降低補(bǔ)充水濁度降低補(bǔ)充水濁度2.2.做好循環(huán)冷卻水水質(zhì)處做好循環(huán)冷卻水水質(zhì)處理理。3.3.投加分散劑投加分散劑4.4.增加旁濾設(shè)備增加旁濾設(shè)備(一一)降低補(bǔ)充水濁度降低補(bǔ)充水濁度 天然水中的天然水中的泥砂、腐植質(zhì)泥砂、腐植質(zhì)以及以及各種懸浮物和膠體物各種懸浮物和膠體物構(gòu)成構(gòu)成了水的濁度。

13、作為循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)充水，其濁度愈低，帶了水的濁度。作為循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)充水，其濁度愈低，帶入系統(tǒng)中可形成污垢的雜質(zhì)就愈少。干凈的循環(huán)水不易形入系統(tǒng)中可形成污垢的雜質(zhì)就愈少。干凈的循環(huán)水不易形成污垢。成污垢。當(dāng)補(bǔ)充水濁度低于當(dāng)補(bǔ)充水濁度低于5mg/L，如城鎮(zhèn)如城鎮(zhèn)自來水、井水自來水、井水等，等，可以不作預(yù)處理直接進(jìn)入系統(tǒng)可以不作預(yù)處理直接進(jìn)入系統(tǒng)。當(dāng)補(bǔ)充水濁度高時(shí)，。當(dāng)補(bǔ)充水濁度高時(shí)，必須進(jìn)行預(yù)處理，使其濁度降低。為此中華人民共和國必須進(jìn)行預(yù)處理，使其濁度降低。為此中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn) 工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定，工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定，循環(huán)循環(huán)冷卻水中懸浮物濃度不宜大于

14、冷卻水中懸浮物濃度不宜大于20mg/L。當(dāng)換熱器的型式為。當(dāng)換熱器的型式為板式、翅片管式和螺旋板式時(shí)，不宜大于板式、翅片管式和螺旋板式時(shí)，不宜大于10mg/L。 (二二)做好循環(huán)冷卻水水質(zhì)處理做好循環(huán)冷卻水水質(zhì)處理 冷卻水在循環(huán)使用過程中，如冷卻水在循環(huán)使用過程中，如不進(jìn)行水質(zhì)處理不進(jìn)行水質(zhì)處理，必，必然會產(chǎn)生水垢或?qū)υO(shè)備腐蝕，生成腐蝕產(chǎn)物。同時(shí)然會產(chǎn)生水垢或?qū)υO(shè)備腐蝕，生成腐蝕產(chǎn)物。同時(shí)必然會有大量菌藻滋生，從而必然會有大量菌藻滋生，從而形成污垢形成污垢。如果循環(huán)。如果循環(huán)水進(jìn)行了水質(zhì)處理，但水進(jìn)行了水質(zhì)處理，但處理得不太好時(shí)處理得不太好時(shí)，就會使原，就會使原來形成的水垢因阻垢劑的加入而變得

15、松軟，再加上來形成的水垢因阻垢劑的加入而變得松軟，再加上腐蝕產(chǎn)物和茵藻繁殖分泌的粘性物，它們就會粘合腐蝕產(chǎn)物和茵藻繁殖分泌的粘性物，它們就會粘合在一起，在一起，形成污垢形成污垢。因此，做好水質(zhì)處理，是減少。因此，做好水質(zhì)處理，是減少系統(tǒng)產(chǎn)生污垢的好方法。系統(tǒng)產(chǎn)生污垢的好方法。 (三三)投加分散劑投加分散劑 在進(jìn)行阻垢、防腐和殺生水質(zhì)處理時(shí)，投加一定量在進(jìn)行阻垢、防腐和殺生水質(zhì)處理時(shí)，投加一定量的分散劑，也是控制污垢的好方法。的分散劑，也是控制污垢的好方法。分散劑能將粘分散劑能將粘合在一起的泥團(tuán)雜質(zhì)等分散成微粒使之懸浮于水中合在一起的泥團(tuán)雜質(zhì)等分散成微粒使之懸浮于水中，隨著水流流動而不沉積在傳熱

16、表面上，從而減少污隨著水流流動而不沉積在傳熱表面上，從而減少污垢對傳熱的影響，同時(shí)部分懸浮物還可隨排污水排垢對傳熱的影響，同時(shí)部分懸浮物還可隨排污水排出循環(huán)水系統(tǒng)。出循環(huán)水系統(tǒng)。 (四四)增加旁濾設(shè)備增加旁濾設(shè)備即使在水質(zhì)處理較好、補(bǔ)充水濁度也較低的情況下，即使在水質(zhì)處理較好、補(bǔ)充水濁度也較低的情況下，循循環(huán)水系統(tǒng)中的濁度仍會不斷升高，從而加重污垢的形成。環(huán)水系統(tǒng)中的濁度仍會不斷升高，從而加重污垢的形成。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在穩(wěn)定操作情況下濁度會升高的原因穩(wěn)定操作情況下濁度會升高的原因是：是： a、空氣中小于空氣中小于0.01mm的塵埃顆粒洗滌進(jìn)入水中；的塵埃顆粒洗滌進(jìn)入水中； b、

17、水中某些有機(jī)物的聚集或脫穩(wěn)，腐蝕產(chǎn)物、微生水中某些有機(jī)物的聚集或脫穩(wěn)，腐蝕產(chǎn)物、微生物的新陳代謝物；物的新陳代謝物； c、泄漏的工藝介質(zhì)等；泄漏的工藝介質(zhì)等； 循環(huán)水的濁度隨著運(yùn)行時(shí)間的延長而增加。循環(huán)水的濁度隨著運(yùn)行時(shí)間的延長而增加。降低水中濁度的方法降低水中濁度的方法 a、排污排污 特點(diǎn)：加大排污的結(jié)果降低了運(yùn)行的濃縮倍率，增加特點(diǎn)：加大排污的結(jié)果降低了運(yùn)行的濃縮倍率，增加了水和水處理藥劑的消耗。了水和水處理藥劑的消耗。 b、過濾過濾 特點(diǎn)：對全部循環(huán)水實(shí)行過濾，無論是工程投資還是特點(diǎn)：對全部循環(huán)水實(shí)行過濾，無論是工程投資還是運(yùn)行動力消耗都是不能接受的。運(yùn)行動力消耗都是不能接受的。 c、 通常在循環(huán)水系統(tǒng)的管路上引出一部分水進(jìn)行過濾，通常在循環(huán)水系統(tǒng)的管路上引出一部分水進(jìn)行過濾，過濾后的清水返回循環(huán)水系統(tǒng)，截