循環(huán)水處理技術(shù)與化學(xué)水處理培訓(xùn)指導(dǎo)資料

1、循環(huán)水處理技術(shù)與化學(xué)水處理培訓(xùn)指導(dǎo)資料水基本知識1、水的理化性質(zhì) 2、水中的主要陰陽離子對水質(zhì)影響及危害3、什么是水中的懸浮物質(zhì)4、什么是水中的膠體物質(zhì)5、什么是水中的溶解物質(zhì)6、天然水中的雜質(zhì)對水質(zhì)的影響及危害 7、水中CO2對碳鋼的腐蝕8、水的硬度？ 9、水的硬度分類 10、硬水對工業(yè)生產(chǎn)的危害11、水的堿度及存在形式水基本知識水基本知識4水的預(yù)處理為什么水使用前要預(yù)處理工業(yè)水的技術(shù)要求預(yù)處理方法5被用作工業(yè)循環(huán)水的條件水溫在一定范圍內(nèi)盡可能的低水的濁度要低水質(zhì)不易結(jié)垢水質(zhì)對金屬設(shè)備不易產(chǎn)生腐蝕水質(zhì)不易滋生細(xì)藻水的預(yù)處理預(yù)處理 水的預(yù)處理是在水精制處理之前，預(yù)先進(jìn)行的初步處理，以便在水的精

2、處理時取得良好效果，提高水質(zhì)。因為自然界的水都有大量的雜質(zhì)，如泥沙、粘土、有機(jī)物、微生物、機(jī)械雜質(zhì)等，這些雜質(zhì)的存在，嚴(yán)重影響精制水的水質(zhì)與處理效果，因此必須在精處理之前將一些雜質(zhì)降低或除去，這就需要預(yù)沉、混凝、澄清、過濾、軟化、消毒等。用這些方法預(yù)處理之后，可以使水的懸浮物（濁度）、色度、膠體物、有機(jī)物、鐵、錳、暫時硬度、微生物、揮發(fā)性物質(zhì)、溶解的氣體等雜質(zhì)除去或降低到一定程度。 水的預(yù)處理過程 預(yù)沉：就是大容積、低流速的自然沉淀處理，如沉沙池、預(yù)沉池。 混凝：利用鐵鹽、鋁鹽、高分子等混凝劑，與水中的雜質(zhì)通過絮凝和架橋作用生成大顆粒沉淀物，然后通過其他設(shè)備，如澄清池、過濾池等，予以除去。 澄

3、清：通過混凝劑作用而形成的大顆粒沉淀物在澄清池內(nèi)分離，沉淀物除去，得到澄清水。 過濾：將被處理的水，流經(jīng)裝有特殊過濾材料裝置，如各種濾池等，截留水中雜質(zhì)，予以去除。 軟化：采用化學(xué)藥劑，如石灰水，蘇打粉等，使水中碳酸氫鹽硬度除去；或是采用陽離子交換樹脂等方法除去水中的鈣、鎂、鐵離子等，這一過程稱為軟化。 消毒：加入殺生劑，如液氯、漂白粉等，殺滅水中的微生物。910一 冷卻水系統(tǒng)1.直流冷卻水系統(tǒng)2.循環(huán)冷卻水系統(tǒng)A 封閉式循環(huán)冷卻水B 敞開式循環(huán)冷卻水二 冷卻塔1 自然通風(fēng)2 機(jī)械通風(fēng)三 敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)循環(huán)水量：系統(tǒng)中循環(huán)水的量對時間的函數(shù)，以R表示，單位t/h。保有水量：循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)所

4、有水容積的總和，等于水池容積及管道和水冷設(shè)備內(nèi)水的容積總和，以V表示，單位t。補(bǔ)充水量：用來補(bǔ)充循環(huán)水系統(tǒng)中由于蒸發(fā)、排污和飛濺的損失所需的水，以M表示，單位t/h。蒸發(fā)損失：在敞開式循環(huán)水系統(tǒng)中，從設(shè)備部分來的熱水回到冷卻塔，通過蒸發(fā)而冷卻，在此過程中，有水的損失，稱為蒸發(fā)損失，以E表示，單位t/h。滲漏損失：從系統(tǒng)中散失到大氣中的水，以L表示，單位t/h。風(fēng)吹損失：從系統(tǒng)中散失到大氣中的水，以D表示，單位t/h。 濃縮倍數(shù)：循環(huán)冷卻水中某離子濃度與補(bǔ)充水中某離子濃度之比，以K表示。排污水量：在確定的濃縮倍數(shù)條件下，需要從循環(huán)冷卻水系統(tǒng)排放的水量，以B表示，單位t/h。旁濾水量：從循環(huán)冷卻水

5、系統(tǒng)中分流出部分水量按要求進(jìn)行處理后，再返回系統(tǒng)的水量，以F表示，單位t/h。藥劑停留時間：藥劑在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的有效時間，以T表示，單位h。冷卻水進(jìn)出口溫差：冷卻塔入口與水池出口之間水的溫差，以t表示，單位。敞開式冷卻水系統(tǒng)水平衡關(guān)系式E=1%RK(t=410)M=E+D+B+L L0 D0 M=E+BB=E/(K-1)T=V/Bt=t2-t1K=M/B M=EK/(K-1)F=510%R濃縮倍數(shù)的計算濃縮倍數(shù)是循環(huán)冷卻水管理的一項重要指標(biāo)。目前水質(zhì)管理有二種方法，一般對補(bǔ)充水中含鹽量受季節(jié)變化不大的水質(zhì)以控制離子濃度為主。反之以控制循環(huán)水中離子強(qiáng)度為主。循環(huán)水中總固體濃度或不與其它離子起

6、反應(yīng)的某一離子濃度與補(bǔ)充水中總固體濃度或相應(yīng)離子濃度的比值稱濃縮倍數(shù)，以K表示。K=C/CM=M/B=(E+B)/B式中：C： 循環(huán)水中某離子濃度(mg/L) CM：補(bǔ)充水中某離子濃度(mg/L)當(dāng)循環(huán)水設(shè)備處于正常運(yùn)行時，蒸發(fā)水量E的值是一定的，所以濃縮倍數(shù)可以通過改變排污量B來調(diào)節(jié)。四 敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)產(chǎn)生的問題水系統(tǒng)常見問題冷卻水在循環(huán)使用過程中，由于水的不斷蒸發(fā)，水中的有害離子和鈣鎂離子成倍增加，會導(dǎo)致腐蝕、結(jié)垢和生物粘泥滋生等危害，產(chǎn)生以上危害的原因及對水冷設(shè)備的影響如下：1 腐蝕問題所謂腐蝕，即金屬和它所在環(huán)境之間的電化學(xué)反應(yīng)而引起金屬的破壞現(xiàn)象。在冷卻水系統(tǒng)中，腐蝕主要是由氧

7、引起的電化學(xué)腐蝕、有害離子引起的腐蝕和微生物引起的腐蝕，如下圖：電化學(xué)腐蝕敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，水與空氣能充分的接觸，因此水中溶解氧可達(dá)飽和狀態(tài)，當(dāng)碳鋼與溶解氧的冷卻水接觸時，由于金屬表面的不均一性和水的導(dǎo)電性，在碳鋼表面會形成許多腐蝕微電池，微電池的陽極區(qū)與陰極區(qū)分別發(fā)生下列的氧化還原反應(yīng)：陽極反應(yīng)是鐵溶解過程：2Fe2Fe2+4e陰極是氧的還原反應(yīng) ： O2+2H2O+4e4OH-在水中：Fe2+2OH-Fe(OH)2 Fe(OH)2+O2Fe(OH)3這些反應(yīng)促使微電池中的陽極區(qū)的金屬不斷溶解而被腐蝕。有害離子引起的腐蝕循環(huán)水在濃縮過程中，除重碳酸鹽濃度隨濃縮倍數(shù)增長而增長外，其他的鹽

8、類如氯化物、硫酸鹽等的濃度也會增加。當(dāng)Cl-和SO42-離子濃度增高時，會增加腐蝕速度。Cl-和SO42-會使金屬上保護(hù)膜的保護(hù)性能降低，尤其是Cl-的離子半徑小，穿透性強(qiáng)，容易穿過膜層加速陽極反應(yīng)的進(jìn)行使腐蝕加速。對于不銹鋼和銅換熱設(shè)備，Cl-是引起應(yīng)力腐蝕的主要原因，因此冷卻水中Cl-離子的含量過高，常使設(shè)備上應(yīng)力集中部分迅速受到腐蝕破壞。微生物引起的腐蝕微生物的滋生也會使金屬發(fā)生腐蝕，這是由于微生物排出的粘液、無機(jī)垢和泥沙雜物等形成的沉積物在金屬表面和沉積物之間由于卻氧一些厭氧菌得以繁殖更快，它分解水中的硫酸鹽，產(chǎn)生硫化氫引起碳鋼腐蝕。換熱器以及管道腐蝕圖片敞開式循環(huán)冷卻水沉積物問題2

9、結(jié)垢問題結(jié)垢是指在水中溶解或懸浮的無機(jī)物，由于種種原因，而沉積在金屬表面，敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的結(jié)垢主要成分有CaCO3和腐蝕產(chǎn)物二種，由于緩蝕劑使用使腐蝕產(chǎn)物大大減少，而以CaCO3垢、Ca3(PO4) 2垢、Zn垢等為主要成份。由于垢的產(chǎn)生會引起水冷設(shè)備換熱效率下降，管線的阻力增大，導(dǎo)致循環(huán)水量減少或列管的堵塞等，敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中影響結(jié)垢的主要因素是冷卻水pH、CaH、總堿度、水溫、流速及金屬表面狀況等。對電廠系統(tǒng)由于希望能在高濃縮倍數(shù)條件下運(yùn)行，所以對結(jié)垢問題將做為重點。結(jié)垢原理工業(yè)循環(huán)冷卻水中硬度物質(zhì)，其存在形態(tài)以鈣、鎂的重碳酸鹽Ca（HCO3）2和Mg（HCO3）2為主，都為易

10、溶鹽類。但在冷卻水中重碳酸鹽的濃度隨著蒸發(fā)濃縮而增高，當(dāng)其濃度達(dá)到飽和狀態(tài)，會從水中析出；或經(jīng)過換熱器傳熱表面使水溫升高時，發(fā)生如下反應(yīng)：Ca(HCO3)2=CaCO3+CO2+H2O冷卻水經(jīng)過冷卻塔時產(chǎn)生氣水分離，溶解在水中的游離CO2要逸出，這就促使上述反應(yīng)向右方進(jìn)行。反應(yīng)產(chǎn)物CaCO3為難溶物質(zhì)，且富有粘性，沉積在換熱器表面，形成致密的碳酸鈣水垢。水垢使換熱器效率下降，系統(tǒng)阻力增加，設(shè)備出力下降；嚴(yán)重時，會使換熱器堵塞，同時產(chǎn)生垢下腐蝕。循環(huán)冷卻水粘泥以及微生物問題3 粘泥問題粘泥是水中的懸浮物沉積而形成的，可能來自環(huán)境，也可能來自系統(tǒng)內(nèi)部。多數(shù)證據(jù)表明：粘泥的沉積來自低流速區(qū)或流速受限

11、地區(qū)。粘泥包括各種形式，如：昆蟲、軟體動物、泥沙、鐵銹、油和油脂、其它部位形成的垢和其它各種碎片。軟性物質(zhì)，如：油/油脂/生物團(tuán)的存在，通過捕獲懸浮物質(zhì)，形成粘泥團(tuán)，會加速沉積物的增長。生物粘泥主要由于細(xì)菌及藻類等微生物分泌產(chǎn)物同時粘附了水中懸浮雜質(zhì)而形成，生物粘泥產(chǎn)生的后果與結(jié)垢一樣會影響傳熱，堵塞列管，引起局部的腐蝕等危害，影響粘泥生成主要因素與水溫、pH、溶解氧、營養(yǎng)源及金屬表面特性等有關(guān)。系統(tǒng)工藝物料泄漏對生物粘泥繁殖更為有利。4 微生物問題微生物是系統(tǒng)存在的微小生物的總稱，其自身或其代謝產(chǎn)物生物粘泥，是系統(tǒng)產(chǎn)生故障的主要原因。冷卻水系統(tǒng)為微生物的生長提供了相當(dāng)適宜的生長和繁殖的環(huán)境，

12、這些有機(jī)物包括藻類、真菌和不同種類的細(xì)菌：好氧菌、厭氧菌和鐵細(xì)菌。最明顯的就是粘液、發(fā)臭物質(zhì)、生物團(tuán)在設(shè)備上的沉積。位于垢下的厭氧菌會通過造酸作用加速局部腐蝕。其它菌種，如真菌會惡化冷卻塔的木質(zhì)構(gòu)件。由于水質(zhì)為污水處理排放水，水中有機(jī)物COD和BOD含量可能較高，同時微生物和生物粘泥問題應(yīng)是這類水質(zhì)的主要問題。五 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)腐蝕控制一 腐蝕形態(tài)1.均勻腐蝕 又稱為全面腐蝕或普通腐蝕。特點是腐蝕過程在金屬的全部暴露表面上均勻的進(jìn)行，腐蝕過程中，金屬逐漸變薄，最后破壞。對碳鋼而言，均勻腐蝕主要發(fā)生在低PH值的酸性溶液中。例如，冷卻水系統(tǒng)中的碳鋼熱交換器在用鹽酸、硝酸、硫酸等無機(jī)酸進(jìn)行化學(xué)清洗劑

13、，如果沒有加緩蝕劑會發(fā)生明顯均勻腐蝕。又如，在加酸調(diào)節(jié)PH值的冷卻水系統(tǒng)，如果加酸過多，冷卻水的PH值降到很低，碳鋼設(shè)備也將發(fā)生均勻腐蝕。腐蝕形態(tài)2 電偶腐蝕又稱為金屬腐蝕或接觸腐蝕，當(dāng)兩種不同的液體浸在導(dǎo)電性的水溶液中時，兩種金屬之間通常存在電位差。如果這些金屬互相接觸或用導(dǎo)線連接，則該電位差會驅(qū)使電子在他們之間流動，從而形成一個腐蝕電池。與不接觸相比，耐蝕性較差的金屬（電位較低的金屬）在接觸后腐蝕速度通常會增加，而耐蝕性較好的金屬(電位較高的金屬）在接觸后腐蝕速度會降低。如換熱器中的黃銅換熱管和碳鋼管班或不銹鋼水室。腐蝕形態(tài)3.縫隙腐蝕浸泡在腐蝕性介質(zhì)中的金屬表面，當(dāng)其處在縫隙或其他隱蔽區(qū)

14、域內(nèi)時，常會發(fā)生強(qiáng)烈的局部腐蝕。這種腐蝕常常和孔穴、墊片底部、搭接縫、表面沉積物、金屬的腐蝕產(chǎn)物以及鉚釘鉚下的縫隙內(nèi)積存的少量靜止液體有關(guān)。因此，這種腐蝕形態(tài)被稱為縫隙腐蝕，有時也被稱為垢下腐蝕、沉積物腐蝕、墊片腐蝕。腐蝕形態(tài)產(chǎn)生縫隙腐蝕的沉積物有：冷卻水中的泥沙、塵埃、腐蝕產(chǎn)物、水垢、微生物粘泥和其他固體。沉積物的作用是屏蔽，在其下面形成縫隙，為液體不流動創(chuàng)造條件?？p隙腐蝕一般發(fā)生在縫隙寬度等于或小于的窄縫處。金屬和非金屬縫隙也可能發(fā)生縫隙腐蝕。縫隙腐蝕機(jī)理縫隙腐蝕總反應(yīng)包括金屬M氧化成金屬離子M2+的陽極過程和水中溶解氧還原為氫氧根離子的陰極過程。在縫隙中，金屬生成的離子M2+，而氧則由于

15、縫隙中溶液對流不暢而貧化，所以氧的還原反應(yīng)主要是在縫隙之外氧容易到達(dá)陽極區(qū)反應(yīng)，這樣，縫隙中有過剩的正電荷，這些過剩的正電荷需要帶負(fù)電的氯離子遷徙到縫隙里面去，以保持電中性。結(jié)果縫隙中的金屬氯化物的濃度增加。之后，金屬氯化物MCL2水解，生成不溶性的金屬氫氧化物沉淀和可溶性的鹽酸。鹽酸為強(qiáng)電解質(zhì)，在水中會全部電力H+和CL-會加速多數(shù)金屬和合金的腐蝕。腐蝕形態(tài)四 孔蝕又稱為點蝕或坑蝕?？孜g是在金屬表面的一種局部的腐蝕形態(tài)。孔蝕是循環(huán)水系統(tǒng)最常見的，又是破壞性和隱患性最大的腐蝕形態(tài)之一。孔蝕是一種金屬溶解的獨特形式，孔蝕中金屬的陽極溶解是一種自催化過程。冷卻水中大多數(shù)孔蝕和鹵素有關(guān)系。其中影響最

16、大的是氯離子、溴離子硫酸根離子和次氯酸根離子。腐蝕形態(tài)五 選擇性腐蝕又稱為選擇性浸出。選擇性腐蝕是一種固體金屬中有選擇的除去其中一種元素腐蝕。冷卻水系統(tǒng)中最常見的選擇性腐蝕的實例是電廠冷凝器中黃銅管脫鋅。黃銅管有原來的黃色變成紅色或銅的顏色。腐蝕形態(tài)六 磨損腐蝕又稱為沖擊腐蝕、沖刷腐蝕或磨蝕。磨損腐蝕是由于腐蝕性流體和金屬表面間的相對運(yùn)動的金屬加速破壞和腐蝕。他同時還包括機(jī)械磨耗和磨損作用。磨損腐蝕的外表特征是：腐蝕的部位呈槽、溝波紋和山谷型，還常常顯示有方向性。腐蝕形態(tài)七 應(yīng)力腐蝕是指由拉力和特定腐蝕介質(zhì)的共同作用而引起金屬或合金破裂。引力腐蝕的特點是，大部分表面實際上未遭破壞，只有一小部分

17、細(xì)裂紋穿透金屬或合金內(nèi)部。應(yīng)力可以有各種來源：外加應(yīng)力、殘余應(yīng)力、焊接應(yīng)力以及腐蝕產(chǎn)物產(chǎn)生的應(yīng)力。六 冷卻水中金屬腐蝕的因素值 2.陰離子3.絡(luò)合劑4.硬度5.金屬離子6.溶解性氣體（氧 二氧化碳 氨 硫化氫 二氧化硫 氯）7 濃度8.懸浮固體9.流速10.電偶11.溫度污垢的控制1.降低補(bǔ)充水的濁度2.做好循環(huán)冷卻水水質(zhì)處理3.投加分散劑4.增加旁濾設(shè)備阻垢和分散機(jī)理阻垢機(jī)理1.晶格畸變論2.增加成垢后化合物的溶解度聚羧酸的阻垢和分散機(jī)理1.增溶作用2.晶格畸變作用3.靜電斥力作用循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的微生物控制1.微生物是所有個體微小的單細(xì)胞和結(jié)構(gòu)極為簡單的多細(xì)胞以及沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的低等生物的統(tǒng)稱

18、。2.微生物的特點：微生物個體一般都是能自我增殖的、多功能的和小體積的單細(xì)胞系統(tǒng)。a 體積小 b 吸收多、轉(zhuǎn)化快 c 生長旺、繁殖快 d 易變異、適應(yīng)性強(qiáng) e 種類多、分布廣冷卻水中微生物問題1.細(xì)菌 a 產(chǎn)粘泥細(xì)菌又稱為粘液形成菌、粘液異養(yǎng)菌，在冷卻水系統(tǒng)中數(shù)量最多。b 鐵沉積細(xì)菌簡稱鐵細(xì)菌。特點：在含鐵的水中生長，通常被包裹在鐵的化合物中，生成體積很大的紅棕色的粘性沉積物，鐵細(xì)菌是好氧菌。c 產(chǎn)硫化細(xì)菌又稱硫酸還原菌。d 產(chǎn)酸細(xì)菌 硝化細(xì)菌 硫桿菌循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的微生物控制1.微生物是所有個體微小的單細(xì)胞和結(jié)構(gòu)極為簡單的多細(xì)胞以及沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的低等生物的統(tǒng)稱。2.微生物的特點：微生物個體一般都