循環(huán)冷卻水的化學(xué)處理基本知識(shí)

1、要解決的問(wèn)題要解決的問(wèn)題 1 冷卻設(shè)備冷卻設(shè)備腐蝕、結(jié)垢、微生物腐蝕、結(jié)垢、微生物的控制的控制 日常管理：水質(zhì)報(bào)表、設(shè)備運(yùn)行狀況日常管理：水質(zhì)報(bào)表、設(shè)備運(yùn)行狀況 問(wèn)題問(wèn)題：水質(zhì)報(bào)表有哪些主要信息？：水質(zhì)報(bào)表有哪些主要信息？ 2 節(jié)水：濃縮倍數(shù)節(jié)水：濃縮倍數(shù) 問(wèn)題：如何提高濃縮倍數(shù)？問(wèn)題：如何提高濃縮倍數(shù)？對(duì)于你的冷卻設(shè)備主要問(wèn)題對(duì)于你的冷卻設(shè)備主要問(wèn)題? 如何判定發(fā)生了如何判定發(fā)生了腐蝕、結(jié)垢、微腐蝕、結(jié)垢、微生物垢問(wèn)題生物垢問(wèn)題？ 冷卻設(shè)備的材質(zhì)冷卻設(shè)備的材質(zhì) 黃銅黃銅-含銅和鋅的合金含銅和鋅的合金-可能的問(wèn)題可能的問(wèn)題? 每天看水質(zhì)分析結(jié)果和掛片監(jiān)測(cè)每天看水質(zhì)分析結(jié)果和掛片監(jiān)測(cè)相結(jié)合相結(jié)合

2、水質(zhì)控制指標(biāo)和分析頻次水質(zhì)控制指標(biāo)和分析頻次序號(hào)控制項(xiàng)目 頻次 控制指標(biāo) 1 水溫 1次/h 28.0(冬季);32 (夏季) 2 COD 1次/d 10mg/l 3 Ca2+ 1次/d 75mg/lCa2+500mg/l 4 濁度 1次/d 10FTU 5 pH 2次/d 8.09.0 6 藥劑濃度 4-6次/d 總磷2.03.0mg/L 7 異養(yǎng)菌總數(shù) 2次/7d 1.0105個(gè)/ml 8 生物粘泥 2次/7d 4ml/m3 9 濃縮倍數(shù) 1次/d 3.06.0 10 Cu2+ 2次/7d 0.1 mg/L 11 銅腐蝕速率月度 0.005mm/a水質(zhì)指標(biāo) 重要指標(biāo)：重要指標(biāo)： 1.與結(jié)垢

3、有關(guān)的指標(biāo)與結(jié)垢有關(guān)的指標(biāo) 鈣硬度鈣硬度+總堿度、端差、藥劑量總堿度、端差、藥劑量(總磷、正磷、鋅鹽總磷、正磷、鋅鹽) 2.2.與腐蝕有關(guān)的指標(biāo)與腐蝕有關(guān)的指標(biāo) 總鐵、銅離子、總鐵、銅離子、藥劑量藥劑量(總磷、正磷、鋅鹽總磷、正磷、鋅鹽) 、氯離子氯離子與硫酸根、與硫酸根、總?cè)芄?、電?dǎo)率、余氯、總?cè)芄獭㈦妼?dǎo)率、余氯、 3.腐蝕結(jié)垢相關(guān)的腐蝕結(jié)垢相關(guān)的指標(biāo)指標(biāo) 濁度與懸浮物、藥劑量濁度與懸浮物、藥劑量(總磷、正磷、鋅鹽總磷、正磷、鋅鹽) 、余氯、余氯、異養(yǎng)菌數(shù)、異養(yǎng)菌數(shù)、 4.4.藥劑控制藥劑控制 總磷（總磷（mg/L） 余氯余氯(0.2-0.5mg/L) 5.與污水回用及泄漏有關(guān)的指標(biāo)與污水回

4、用及泄漏有關(guān)的指標(biāo) 含油量、含油量、溶解氧、氨溶解氧、氨水質(zhì)分析如何從分析結(jié)果看腐蝕結(jié)垢傾向如何從分析結(jié)果看腐蝕結(jié)垢傾向1.與結(jié)垢有關(guān)的指標(biāo)與結(jié)垢有關(guān)的指標(biāo)鈣離子與硬度、總堿度與鈣離子與硬度、總堿度與pH值、值、主要的垢主要的垢?碳酸鈣垢、碳酸鈣垢、磷酸鈣垢、鋅垢磷酸鈣垢、鋅垢、鐵垢、鐵垢 、微、微生物垢：生物垢：控制碳酸鈣垢形成的指標(biāo)鈣硬鈣硬 + +總堿度1000mg/L1000mg/L 總堿度包括碳酸氫根、碳酸根、氫氧根，總堿度包括碳酸氫根、碳酸根、氫氧根，主要為碳酸氫根主要為碳酸氫根 總堿度和總堿度和pHpH高抑制腐蝕、產(chǎn)生硬垢高抑制腐蝕、產(chǎn)生硬垢 不加酸，循環(huán)水鈣硬總堿度不加酸，循環(huán)水

5、鈣硬總堿度1000mg/L1000mg/L，pHpH約約9 9 加酸，總堿度加酸，總堿度6060160mg/L160mg/L，pHpH約約7.57.58.28.2控制結(jié)垢的措施控制結(jié)垢的措施 水的軟化水的軟化 加酸或通加酸或通CO2 氣體氣體 增加旁濾設(shè)備增加旁濾設(shè)備 電子處理電子處理 投加阻垢劑、分散劑投加阻垢劑、分散劑 阻垢劑的阻垢機(jī)理阻垢劑的阻垢機(jī)理 主要的阻垢劑：磷系、共聚物主要的阻垢劑：磷系、共聚物 增溶機(jī)理增溶機(jī)理 晶格畸變的機(jī)理晶格畸變的機(jī)理 分散機(jī)理分散機(jī)理 自解脫膜機(jī)理自解脫膜機(jī)理 自然界中的碳酸鹽水中的垢循環(huán)水中金屬的腐蝕 碳鋼主要碳鋼主要:氫（酸）腐蝕和由溶解氧而引氫（酸

6、）腐蝕和由溶解氧而引起的腐蝕起的腐蝕 黃銅(含銅和鋅的合金含銅和鋅的合金)：析鋅腐蝕 電偶腐蝕: 由于不同金屬組合在一起而由于不同金屬組合在一起而引起的電偶腐蝕引起的電偶腐蝕 由氯離子而引起的腐蝕由氯離子而引起的腐蝕 其它腐蝕因素其它腐蝕因素由溶解氧而引起的腐蝕 陽(yáng)極過(guò)程：陽(yáng)極過(guò)程：MM22e（Fe2eFe2） 陰極過(guò)程：陰極過(guò)程：1/2O2 H2O2e2OH- Fe2 2OH- Fe(OH)2 4Fe(OH)2 2H2 OO2 4Fe(OH)3電偶腐蝕-封頭處 異類材料連接在一起，由于電極電位不同而發(fā)生異類材料連接在一起，由于電極電位不同而發(fā)生的電化學(xué)腐蝕。的電化學(xué)腐蝕。發(fā)生電偶腐蝕電偶腐蝕

7、時(shí),電極電位較負(fù)的金屬通常會(huì)加速腐蝕,而電極電位較正的金屬的腐蝕則會(huì)減慢 陽(yáng)極過(guò)程：陽(yáng)極過(guò)程：Fe2eFe2 陰極過(guò)程：陰極過(guò)程：Cu2 2eCu由氯離子而引起的腐蝕（螺栓處螺栓處） 都發(fā)生在孔蝕或縫隙腐蝕中都發(fā)生在孔蝕或縫隙腐蝕中 氯離子對(duì)不銹鋼和合金的腐蝕比對(duì)普通氯離子對(duì)不銹鋼和合金的腐蝕比對(duì)普通碳鋼快得多碳鋼快得多 其它腐蝕因素 垢下腐蝕垢下腐蝕 垢、雜物導(dǎo)致的腐蝕氧濃差腐蝕 磨損腐蝕磨損腐蝕 腐蝕速率 碳鋼管厚度0.8-2mm 碳鋼腐蝕速率：0.075mm/y；用10年左右 黃銅腐蝕速率：0.005mm/y水質(zhì)報(bào)表中與腐蝕有關(guān)的水質(zhì)報(bào)表中與腐蝕有關(guān)的指標(biāo)指標(biāo) 總鐵、銅離子總鐵、銅離子

8、氯離子與硫酸根、氯離子與硫酸根、總?cè)芄獭㈦妼?dǎo)率總?cè)芄?、電?dǎo)率 加藥量加藥量(總磷、正磷、鋅鹽、余氯總磷、正磷、鋅鹽、余氯) 濁度與懸浮物濁度與懸浮物 異養(yǎng)菌數(shù)異養(yǎng)菌數(shù)水質(zhì)報(bào)表中總磷、正磷、鋅鹽水質(zhì)報(bào)表中總磷、正磷、鋅鹽 藥劑帶入藥劑帶入 緩蝕阻垢劑緩蝕阻垢劑 正磷和鋅鹽的沉積正磷和鋅鹽的沉積 對(duì)碳鋼設(shè)備為主的循環(huán)水中，總磷對(duì)碳鋼設(shè)備為主的循環(huán)水中，總磷 39mg/L，正磷正磷 05mg/L，鋅離子，鋅離子 03mg/L 對(duì)銅設(shè)備為主的循環(huán)水中，總磷為主的循環(huán)水中，總磷 0 03mg/L，水質(zhì)報(bào)表中的總鐵水質(zhì)報(bào)表中的總鐵 補(bǔ)充水帶入和系統(tǒng)腐蝕，包括三價(jià)鐵和補(bǔ)充水帶入和系統(tǒng)腐蝕，包括三價(jià)鐵和兩價(jià)鐵

9、，以三價(jià)鐵為主兩價(jià)鐵，以三價(jià)鐵為主 總鐵高，總鐵高，加劇腐蝕加劇腐蝕 腐蝕后導(dǎo)致黏附速率超標(biāo)，難以清除腐蝕后導(dǎo)致黏附速率超標(biāo)，難以清除 亞鐵離子是鐵細(xì)菌繁殖的營(yíng)養(yǎng)源亞鐵離子是鐵細(xì)菌繁殖的營(yíng)養(yǎng)源 自然自然pHpH值運(yùn)行時(shí)總鐵含量低（濃縮倍數(shù)值運(yùn)行時(shí)總鐵含量低（濃縮倍數(shù)低、氧化鐵沉積），加酸運(yùn)行時(shí)總鐵高。低、氧化鐵沉積），加酸運(yùn)行時(shí)總鐵高。 控制指標(biāo)？ 要求要求 0.5mg/L0.5mg/L水質(zhì)報(bào)表中的氯離子與硫酸根水質(zhì)報(bào)表中的氯離子與硫酸根 補(bǔ)充水帶入，氯類殺菌劑、硫酸補(bǔ)充水帶入，氯類殺菌劑、硫酸 腐蝕性離子，氯離子引起不銹鋼應(yīng)力腐蝕、腐蝕性離子，氯離子引起不銹鋼應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)蝕點(diǎn)蝕 硫酸根是硫酸

10、鹽還原菌的營(yíng)養(yǎng)源硫酸根是硫酸鹽還原菌的營(yíng)養(yǎng)源 不銹鋼設(shè)備：氯離子不銹鋼設(shè)備：氯離子700mg/L（2000化工標(biāo)） 300mg/L（95國(guó)標(biāo)） 硫酸根氯離子硫酸根氯離子1500mg/L控制腐蝕的措施控制腐蝕的措施 采用耐腐蝕的金屬和合金采用耐腐蝕的金屬和合金 用耐腐蝕的材料涂覆用耐腐蝕的材料涂覆 提高循環(huán)水的提高循環(huán)水的pH 電子處理電子處理 與電化學(xué)保護(hù)與電化學(xué)保護(hù) 添加緩蝕劑添加緩蝕劑 垢與腐蝕產(chǎn)物輕松一刻水質(zhì)報(bào)表中與微生物有關(guān)的指標(biāo)水質(zhì)報(bào)表中與微生物有關(guān)的指標(biāo) 余氯、異養(yǎng)菌數(shù)、鐵細(xì)菌、硫酸鹽還原菌余氯、異養(yǎng)菌數(shù)、鐵細(xì)菌、硫酸鹽還原菌 循環(huán)水中細(xì)菌的控制循環(huán)水中細(xì)菌的控制 危害危害: :

11、微生物產(chǎn)生粘泥和沉積物微生物產(chǎn)生粘泥和沉積物 帶來(lái)嚴(yán)重的腐蝕帶來(lái)嚴(yán)重的腐蝕 要求要求: : 循環(huán)水中，余氯循環(huán)水中，余氯 0.51mg/L，保持兩個(gè)，保持兩個(gè)小時(shí)；異養(yǎng)菌數(shù)小時(shí)；異養(yǎng)菌數(shù) 1.0105個(gè)個(gè)/ml/ml ，鐵細(xì)菌，鐵細(xì)菌 100個(gè)個(gè)/ml/ml ，硫酸鹽還原菌，硫酸鹽還原菌 50個(gè)個(gè)/ml/ml 。循環(huán)水中的微生物循環(huán)水中的微生物 藻類藻類 ：藍(lán)藻、綠藻和硅藻藍(lán)藻、綠藻和硅藻 真菌腐蝕真菌腐蝕 腳氣食品發(fā)霉 細(xì)菌細(xì)菌 （異養(yǎng)菌）（異養(yǎng)菌） 產(chǎn)粘泥細(xì)菌產(chǎn)粘泥細(xì)菌 腐蝕性細(xì)菌：硫酸鹽還原菌腐蝕性細(xì)菌：硫酸鹽還原菌 、硝化細(xì)菌、硝化細(xì)菌、鐵細(xì)菌鐵細(xì)菌 微生物生長(zhǎng)帶來(lái)的危害微生物生長(zhǎng)帶來(lái)

12、的危害 產(chǎn)生大量粘泥，降低換熱器的冷卻效果，惡化產(chǎn)生大量粘泥，降低換熱器的冷卻效果，惡化水質(zhì)條件水質(zhì)條件 使水質(zhì)穩(wěn)定劑失效使水質(zhì)穩(wěn)定劑失效 微生物粘泥使緩蝕阻垢劑因無(wú)法到達(dá)金屬表面微生物粘泥使緩蝕阻垢劑因無(wú)法到達(dá)金屬表面 某些緩蝕阻垢劑成為一些微生物的營(yíng)養(yǎng)源而被分解某些緩蝕阻垢劑成為一些微生物的營(yíng)養(yǎng)源而被分解 引起設(shè)備的腐蝕引起設(shè)備的腐蝕 影響人體健康和產(chǎn)品質(zhì)量影響人體健康和產(chǎn)品質(zhì)量水質(zhì)分析結(jié)果與問(wèn)題分析 微生物的判斷微生物的判斷余氯余氯 0-1mg/L 0-1mg/L 細(xì)菌總數(shù)細(xì)菌總數(shù)10105 5個(gè)個(gè)mlml 粘泥量粘泥量2ml/mHEDP ATMP六偏磷酸鈉逆流塔橫流塔雙曲線塔（自然通風(fēng)

13、）問(wèn)題：水質(zhì)指標(biāo)超標(biāo)了怎麼辦？ 總磷低-加藥 濁度高-排污、旁濾、殺菌、加藥 鈣硬度加堿度高-排污 異養(yǎng)菌高- 銅離子高- 腐蝕速率高-影響濃縮倍數(shù)的主要原因分析影響濃縮倍數(shù)的主要原因分析 部分循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致濃部分循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致濃縮倍數(shù)低縮倍數(shù)低 冬、夏季蒸發(fā)量差異導(dǎo)致濃縮倍數(shù)冬、夏季蒸發(fā)量差異導(dǎo)致濃縮倍數(shù)的差異的差異 部分循環(huán)水溫差小導(dǎo)致濃縮倍數(shù)低部分循環(huán)水溫差小導(dǎo)致濃縮倍數(shù)低部分循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)部分循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致濃縮倍數(shù)低致濃縮倍數(shù)低 具體表現(xiàn)在以下兩點(diǎn)： 1） 系統(tǒng)沒(méi)有旁濾設(shè)備，導(dǎo)致系統(tǒng)濁度超標(biāo)，不得不強(qiáng)制排污； 2）系統(tǒng)容量大、循環(huán)量小、溫差小的循環(huán)

14、水。部分循環(huán)水溫差小導(dǎo)致濃部分循環(huán)水溫差小導(dǎo)致濃縮倍數(shù)低縮倍數(shù)低 循環(huán)水系統(tǒng)溫差直接影響系統(tǒng)水的蒸發(fā)量，溫差小，系統(tǒng)水的蒸發(fā)量就小，特別在冬季，由于環(huán)境溫度低，濃縮倍數(shù)就上不去。假定循環(huán)水量R為10000t/h，系統(tǒng)不強(qiáng)制排污，僅靠旁濾過(guò)濾器排污，排污量為20t/h，溫差與濃縮倍數(shù)的關(guān)系見(jiàn)表4。 表4 溫差與濃縮倍數(shù)的關(guān)系 T， 4 8 排污量B，t/h 20 20 濃縮倍數(shù) 4.4 7.9 由此可見(jiàn)，對(duì)一些溫差較小的系統(tǒng)，即使不人為排污，濃縮倍數(shù)也很難上去。冬、夏季蒸發(fā)量差異導(dǎo)致濃縮冬、夏季蒸發(fā)量差異導(dǎo)致濃縮倍數(shù)的差異倍數(shù)的差異 環(huán)境溫度的差異導(dǎo)致了循環(huán)水系統(tǒng)蒸發(fā)量的不同，蒸發(fā)量E=RT/，其中R:循環(huán)水量；：蒸發(fā)潛熱；T：溫差；設(shè)定循環(huán)水量為10000噸/小時(shí),溫差8，冬季和夏季的蒸發(fā)量比較差別將近一倍，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。 表2 冬季和夏季的循環(huán)水蒸發(fā)量比較 -10 0 20 40 1/ 0.0008 0.001 0.0014 0.0016 蒸發(fā)量，噸/小時(shí) 64 80 112 128 由于大部分循環(huán)水系統(tǒng)有旁濾系統(tǒng)，而旁濾