工業(yè)冷卻循環(huán)水實(shí)驗(yàn)報(bào)告

實(shí)驗(yàn)報(bào)告中國靈泉環(huán)?？萍加邢薰径﨩O九年十月概述本方案遵照中華人民共和國GB/50050-2007《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》（以下簡稱GB/50050-2007）規(guī)定的原則和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行擬定。“工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)，應(yīng)控制循環(huán)冷卻水系統(tǒng)內(nèi)由水質(zhì)引起的結(jié)垢和腐蝕，保證設(shè)備的換熱效率和使用年限，做到技術(shù)可靠，經(jīng)濟(jì)合理”。2.水質(zhì)穩(wěn)定指數(shù)判斷項(xiàng)目單位補(bǔ)充水PH—7.32總堿度mmol/L1.51Ca2+mmol/L1.21總硬度mmol/L1.56Cl-mg/L13.5電導(dǎo)率us/cm3201水質(zhì)數(shù)據(jù)2.2水質(zhì)評(píng)價(jià)根據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果，分別對(duì)其朗格利爾（Langlier）飽和指數(shù)和雷茲納（Ryzner）穩(wěn)定指數(shù)判定：2.2.1Langlier飽和指數(shù)（SI）飽和指數(shù)ISI為系統(tǒng)補(bǔ)充水實(shí)測(cè)PH值與碳酸鈣飽和時(shí)PHs之差值，即：SI=pH—pHs；pHs=(9.7+A+B)-(C+D)2.2.2Ryzner穩(wěn)定指數(shù)(Ir)由于碳酸鈣飽和pHs是根據(jù)平衡理論推導(dǎo)出來的，對(duì)實(shí)際作用中各種復(fù)雜因素考慮不全面，沒有考慮結(jié)晶、電化學(xué)過程和水中膠體影響，而且把碳酸鈣即作延緩腐蝕又促進(jìn)結(jié)垢來考慮，所以水質(zhì)腐蝕和結(jié)垢問題應(yīng)該將飽和指數(shù)SI與穩(wěn)定指數(shù)Ir配合作用，用來分析循環(huán)冷卻水補(bǔ)水系統(tǒng)和在不同濃縮倍率下的水質(zhì)結(jié)垢或腐蝕傾向。IR=2pHs-PH；pHs=(9.7+A+B)-(C+D)則:SI〉0時(shí)結(jié)垢SI=0時(shí)穩(wěn)定SIV0時(shí)腐蝕Ir<3.7結(jié)垢Ir=7.5-9.0嚴(yán)重腐蝕Ir=5.0-6.0輕結(jié)垢Ir=7.0-7.5輕微腐蝕Ir=6.0-7.0水質(zhì)較穩(wěn)定為了對(duì)循環(huán)水濃縮后的水質(zhì)有一定的了解，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室蒸發(fā)濃縮原水，后測(cè)其水質(zhì)情況，并計(jì)算出相應(yīng)的L、R的質(zhì)。溫度C補(bǔ)充水K=3.5K=4.0SIIRsiIRsiIR250.295.421.983.262.653.23450.93.182.562.263.181.65從取回水樣分析數(shù)據(jù)看該補(bǔ)水在水溫為45°C時(shí)屬于結(jié)垢型水質(zhì)，當(dāng)補(bǔ)水濃縮到3.5倍時(shí)系統(tǒng)將嚴(yán)重結(jié)垢；又因結(jié)垢和腐蝕是相互關(guān)聯(lián)的，在高濃縮倍率下運(yùn)行時(shí)由于含鹽量的升高，腐蝕性離子Cl-、so42-、nh4-等也相應(yīng)升高，易使腐蝕加劇，且結(jié)垢嚴(yán)重時(shí)易產(chǎn)生垢下腐蝕，故高效的阻垢緩蝕劑和良好的管理水平，是保證設(shè)備安全運(yùn)行的關(guān)鍵。因此我們?cè)谂浞胶Y選是主要側(cè)重于選擇性能優(yōu)良、對(duì)鈣容忍度高、阻垢能力較強(qiáng)的阻垢分散劑。但水中存在溶解氧等因素，也有可能對(duì)金屬結(jié)構(gòu)產(chǎn)生腐蝕的可能性，因此我們?cè)诳紤]水處理整體方案充分考慮阻垢的同時(shí)，也綜合考慮對(duì)系統(tǒng)緩蝕的治理。擬定以下實(shí)驗(yàn)程序；鼓泡法快速篩選實(shí)驗(yàn)；靜態(tài)阻垢分散實(shí)驗(yàn)；旋轉(zhuǎn)掛片緩蝕實(shí)驗(yàn)。阻垢緩蝕劑配方篩選實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)?zāi)康睦鋮s水中的結(jié)垢，通常是由于水中碳酸氫鈣在受熱和曝氣條件下分解，發(fā)生反應(yīng)為：Ca2++2HCO3-CaCO3I+CO2f+H2O從而生成難溶的碳酸鈣在傳熱面上結(jié)晶出來。測(cè)定水處理劑阻垢性能的方法，是以含有一定量碳酸氫根和鈣離子的配制水和水處理劑制備成試液，在加熱條件下，促成碳酸氫鈣加速分解為碳酸鈣，達(dá)到平衡后測(cè)定試液中的鈣離子濃度，鈣離子濃度愈大，則該水處理劑的阻垢性能愈好，即為碳酸鈣沉積法。鼓泡法也是以上述方法為基礎(chǔ)，但在加熱過程中向試液中鼓入一定流量的空氣，以模擬冷卻水的曝氣過程，并使試液迅速達(dá)到自然平衡pH，此法因?yàn)樗俣瓤?，一般用于篩選藥劑阻垢性能配方。實(shí)驗(yàn)分為以下三部分進(jìn)行：利用鼓泡法快速測(cè)試儀通過正交實(shí)驗(yàn)對(duì)幾組不同配方的復(fù)配藥劑進(jìn)行重篩選，并以此結(jié)果調(diào)整配方并同時(shí)進(jìn)行性能測(cè)試；篩選出產(chǎn)品使用靜態(tài)沉淀法測(cè)定阻垢率并初步確定加濃度；再用旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕儀對(duì)以上篩選出的復(fù)配藥劑測(cè)定其緩蝕率來確定配方。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)不斷調(diào)整正交實(shí)驗(yàn)配方中各組份比例，篩選出最佳配方和最佳投加濃度。3.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3.2.1鼓泡法篩選實(shí)驗(yàn)3.2.1.1實(shí)驗(yàn)儀器KZC-I型快速阻垢測(cè)試儀3.2.1.2實(shí)驗(yàn)條件溫度：45±1°C；鼓氣量：84L/h；時(shí)間：6h；藥劑濃度：15mg/L、25mg/L。3.2.1.3實(shí)驗(yàn)方法3.2.1.3.1阻碳酸鈣垢量取約450ml的制備液體（分別含有15mg/L、25mg/L的不同藥劑、用6mmol/LCa2+和12mmol/LHCO：-的試液）于500ml三頸瓶中，將此瓶浸入的60±1C水中，同時(shí)以84L/H的流量鼓入空氣，并通過冷凝管保證水量盡量不損失經(jīng)6h后，停止鼓入空氣，放置室溫，測(cè)定溶液中的鈣離子穩(wěn)定濃度。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下:藥劑名稱藥劑濃度mg/L鈣離子穩(wěn)定濃度mmol/LJP-302A155.38255.82JP-302B155.56255.93JP-302C155.78255.97從上表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出：JP-302B的阻垢效果最好3.2.1.3.2對(duì)鋅離子穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)若水穩(wěn)劑中加鋅為緩蝕劑時(shí)，當(dāng)水的PH大于8.5時(shí)會(huì)產(chǎn)生氫氧化鋅沉淀，如果附在金屬表面，可形成濃差電池而造成腐蝕。在水中配置一定濃度的Zn2+、HCO3-,再分別取上述水樣450mml置于燒杯中，然后加入不同濃度的阻垢劑，攪勻置于45±1°C水浴鍋24小時(shí)后，過濾后測(cè)其中Zn2+含量，并計(jì)算對(duì)其抑制率，如下表：水穩(wěn)劑JP-302A15mmg/LJP-302A25mmg/LJP-302B15mmg/LJP-302B25mmg/LJP-302C15mmg/LJP-302C25mmg/L阻垢率％84.290.485.797.590.898.8從上表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出：JP-302B的對(duì)鋅抑制率最好。以JP-302B作為下一步實(shí)驗(yàn)的藥劑。3.3靜態(tài)碳酸鈣沉淀法3.3.1實(shí)驗(yàn)條件：溫度：45±1C；水質(zhì)：模擬現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)充水。3.3靜態(tài)碳酸鈣沉淀法3.3.1實(shí)驗(yàn)條件：溫度：45±1C；水質(zhì)：模擬現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)充水。3.3.2實(shí)驗(yàn)方法：實(shí)驗(yàn)采用靜態(tài)碳酸鈣沉淀法，模擬現(xiàn)場(chǎng)的補(bǔ)充水1000ml中加入不同濃度的藥劑，放置水浴鍋中進(jìn)行濃縮，加熱靜置20小時(shí)后，計(jì)算其阻垢率。阻垢率（%）=（C—B）/（A—B）X100%式中：A—實(shí)驗(yàn)前水樣中Ca2+濃度（mg/l）B—實(shí)驗(yàn)后空白水樣中Ca2+濃度（mg/l）C—實(shí)驗(yàn)后水樣中加藥Ca2+濃度（mg/l）3.3.3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：JP—302C加藥濃度（ppm）阻垢率（%）1590.82598.8實(shí)驗(yàn)結(jié)論：投加JP-302C濃度為25PPM時(shí)阻垢率可達(dá)98.8%3.4緩蝕性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)3.4.1實(shí)驗(yàn)儀器和條件實(shí)驗(yàn)儀器：旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)溫度：45±1°C實(shí)驗(yàn)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：120轉(zhuǎn)/分試片材質(zhì)：碳鋼、不銹鋼、銅試片面積：28cm23.4.2實(shí)驗(yàn)方法3.4.2.1將按規(guī)定方法處理好的試片掛入一定濃縮倍數(shù)的實(shí)驗(yàn)水樣中，在恒溫水浴條件下，以120轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)試片，96h后將試片從水中取出。按規(guī)定方法將其處理后，測(cè)其重量變化，按下面的公式計(jì)算其腐蝕速率：腐蝕速率=87600?W/（S?p?T）mm/a式中：W一試片的失重gS—試片的總表面積cm2P一試片材質(zhì)的密度g/cm3T—實(shí)驗(yàn)時(shí)間h3.4.2.2實(shí)驗(yàn)前試片的處理用砂紙將試片打磨光亮至無明顯的劃痕，然后用金相砂紙對(duì)其拋光，光潔度達(dá)到8—9。用蒸餾水沖洗，約15秒。立即置于有無水乙醇的燒杯中用脫脂棉擦洗兩遍。將濾紙將試片包好，放在干燥器中，24h后稱量待用。3.4.2.3實(shí)驗(yàn)后試片的處理：從實(shí)驗(yàn)水樣中取出試片，放入鹽酸洗液中（鹽酸洗液為1000ml的1+3鹽酸中加入5克六次甲基四胺），浸洗約2至3分鐘，同時(shí)做酸洗空白。用蒸餾水沖洗，約15秒。立即置于有無水乙醇的燒杯中用脫脂棉擦洗兩遍。將試片放在干凈濾紙上，用冷風(fēng)吹干。用濾紙將試片包好，放在干燥器中，24h后稱重待用。3.4.2.4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（實(shí)驗(yàn)時(shí)間t=96h）試驗(yàn)配方腐蝕速率mm/a碳鋼銅不銹鋼JP-303B10mg/l0.1520.00420.0056JP-303B15mg/l0.07260.00350.0038JP-303B20mg/l0.05240.00300.0031JP-303B25mg/l0.02320.00300.0011空白0.3570.01060.0027從上表可以看出，JP-303B投加25mg/l，腐蝕得到很好的控制，低于GB50050-27規(guī)定，能適合貴公司循環(huán)冷卻水處理要求。殺菌試驗(yàn)微生物繁殖、粘泥滋生是循環(huán)冷卻水產(chǎn)生的三大危害之一，通過合理的殺菌劑投加能有效地控制微生物繁殖。殺菌劑一般分為二大類型：一類為氧化性殺生劑，一類為非氧化性殺生劑。液氯是最為常用的氧化性殺生劑，由于貴廠現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)加氯裝置，建議采用非氧化型殺菌劑JP-402,JP-403殺生劑，具有廣譜、殺菌速度快等特點(diǎn)。非氧化性殺生劑不僅對(duì)各類微生物有良好的殺滅作用，還對(duì)生物粘泥具有良好的剝離作用。由于非氧化性殺生劑的使用濃度高，從經(jīng)濟(jì)運(yùn)行角度考慮為二種交替投加。4.1殺菌試驗(yàn)結(jié)果JP-402：濃度mg/l細(xì)菌總數(shù)個(gè)/mL殺滅率(%)06.3X105/402.9X10554.0601.7X10573.0806.1X10490.31002.6X10298.8JP-403：濃度mg/L細(xì)菌總數(shù)個(gè)/mL殺滅率(%)05.9X105/401.7X10571.2604.1X10493.1802.4X10294.41002.1X10299.44.2殺菌滅藻劑衰變?cè)囼?yàn):

JP-402衰變曲線如下圖從圖中結(jié)果可知JP-402投加100mg/L48h后，其殺生率仍然維持在95%以上。JP-403投加100mg/L48h后殺菌率也可維持在95%以上。4.3殺菌滅藻劑與阻垢緩蝕及相互影響試驗(yàn)殺菌滅藻劑不僅要有較好的殺菌效果，低毒廣譜，而且還與一起使用的阻垢緩蝕劑無相互影響。為此，我們將100mg/LJP-402和100mg/JP-403與篩選出的阻垢緩蝕劑25mg/JP-303B進(jìn)行交替使用，放置模擬水中，測(cè)定阻垢率、緩蝕率和殺菌率。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為：藥劑名稱使用濃度阻垢率（%）碳鋼腐蝕率（mm/a）黃銅腐蝕率（mm/a）殺菌率（%）JP-402100mg/L98.80.0510.00398.8JP-303B25mg/L0.0380.001JP-303B25mg/L98.80.0520.00399.4JP-403100mg/L0.0220.001從試驗(yàn)數(shù)據(jù)來看，同時(shí)添加殺菌滅藻劑與阻垢緩蝕劑，相互互不影響，都不降低藥劑效果。因現(xiàn)場(chǎng)與試驗(yàn)條件有一定區(qū)別，為保證殺菌效果，建議現(xiàn)場(chǎng)采用100mg/JP-402和100mg/JP-403交替采用沖擊式投加方法使用，每周加1次。添加我廠藥劑對(duì)環(huán)境的影響人口、資源、環(huán)境與發(fā)展是當(dāng)今世界關(guān)注的焦點(diǎn)，這些問題有著密切的聯(lián)系。人口增加是有限的資源加速消耗，同時(shí)帶來大氣、水體、地表環(huán)境的污染。近年來，工業(yè)發(fā)達(dá)國加緊了環(huán)境公害的治理，尤其是水環(huán)境的治理。我國近年來，對(duì)環(huán)境的保護(hù)意識(shí)也漸漸加強(qiáng)，已由宣傳轉(zhuǎn)為法制管理，加強(qiáng)所有一切排放污水、廢水的企事業(yè)單位必須執(zhí)行國家制定標(biāo)準(zhǔn)GB8978—96《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的管理，對(duì)有顯著污染的行業(yè)還必須執(zhí)行特定的工業(yè)污水排放標(biāo)準(zhǔn)，如鋼鐵行業(yè)必須執(zhí)行的GB13456—92《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。本方案篩選的我廠生產(chǎn)的阻垢緩蝕劑采取目前我國推廣的有機(jī)磷低磷系列，主要由膦羧酸聚合物、有機(jī)多元膦酸和磺酸鹽多元共聚物為主要成分組成，含磷較低，屬于低磷配方，藥劑中完全不含有對(duì)人體和環(huán)境有害的惡物質(zhì)，如銘酸鹽等，殺菌滅藻劑也不含有五氯酚鈉等對(duì)人體有害的物質(zhì)。本藥劑加入循環(huán)水中，循環(huán)水的排放完全符合GB13456—92《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求指標(biāo)的要求。GB8978—96《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中作為二類污染物的磷酸鹽在排人蓄水性河流和封閉性的水域時(shí)有控制，對(duì)于排入城鎮(zhèn)下水道進(jìn)入二級(jí)污水處理廠進(jìn)行生物處理的污水不作要求。但磷酸鹽存在富營養(yǎng)問題，日益也被人們所重視，我廠生產(chǎn)的阻垢緩蝕劑含磷較低，循環(huán)水排放時(shí)，僅作為鋼鐵公司污水排放時(shí)的一部分，所以