工業(yè)循環(huán)水處理

工業(yè)循環(huán)水處理第一頁，共四十九頁，2022年，8月28日工業(yè)循環(huán)水1.概述2.工業(yè)循環(huán)水水質(zhì)要求3.工業(yè)循環(huán)水的預(yù)處理4.冷卻水系統(tǒng)5.金屬腐蝕的控制技術(shù)6.污垢的控制技術(shù)7.微生物的控制技術(shù)8冷卻循環(huán)水的運(yùn)行于管理技術(shù)第二頁，共四十九頁，2022年，8月28日為什么要使冷卻水循環(huán)隨著工業(yè)的發(fā)展和生活的需要，水的用量急劇增加。因此，節(jié)約水資源成了當(dāng)務(wù)之急。采用循環(huán)冷卻水是節(jié)約水資源的重要途徑，而且高濃縮倍數(shù)運(yùn)行的循環(huán)冷卻水還可以減少環(huán)境的污染。3第三頁，共四十九頁，2022年，8月28日為什么要研究工業(yè)循環(huán)水循環(huán)冷卻水的結(jié)垢、腐蝕現(xiàn)象比較嚴(yán)重，容易滋生菌藻，以至影響設(shè)備的傳熱效率，威脅設(shè)備的使用壽命，因此需要對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行研究以避免這些可能的發(fā)生或減緩發(fā)生的時間。4第四頁，共四十九頁，2022年，8月28日水→廣泛用作循環(huán)冷卻介質(zhì)（1）來源豐富，價格低；（2）化學(xué)穩(wěn)定性好，不易分解；（3）熱容量大，在常用溫度范圍內(nèi)，不會產(chǎn)生明顯膨脹和壓縮；（4）流動性好，易于輸送和分配；（5）沸點(diǎn)較高，在通常使用情況下，在換熱器中不致汽化。5第五頁，共四十九頁，2022年，8月28日工業(yè)循環(huán)水的特點(diǎn)溶解氧含量高含有空氣中相關(guān)污染物和雜質(zhì)循環(huán)水對CO2的脫除率高冷卻水存在溶解固體的濃縮微生物的大量繁殖6第六頁，共四十九頁，2022年，8月28日被用作工業(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7第七頁，共四十九頁，2022年，8月28日工業(yè)用水水質(zhì)及指標(biāo)懸浮物：不穩(wěn)定，流速低或靜止時易沉淀，漂浮。膠體：分子離子的集合體溶解氣體：氮，氧，二氧化碳，二氧化硫，硫化氫，氨等。離子：Al3+、Fe2+、Fe3+、Ca2+、Mg2+、SO42-、HCO3-、CO32-、Cl-、K+、Na＋、Cu2+等。8第八頁，共四十九頁，2022年，8月28日水的預(yù)處理

在給水和廢水的預(yù)處理過程中經(jīng)常要對水進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理的主要目的：

1.減少后段處理和深度處理的負(fù)荷

2.延長裝置的壽面和減少藥劑的投加

3.減低總的費(fèi)用和成本在給水處理和廢水處理過程中通常采用的預(yù)處理方法有：混凝技術(shù)，澄清技術(shù)，過濾技術(shù)和軟化技術(shù)。第九頁，共四十九頁，2022年，8月28日混凝劑及其類型天然混凝劑：淀粉，樹膠，動物膠。無機(jī)混凝劑：鐵鹽，鋁鹽。有機(jī)高分子混凝劑：陰陽非離子混凝劑。10第十頁，共四十九頁，2022年，8月28日高分子混凝劑具有的一些性能：（1）易溶于水，即高分子混凝劑需能分散和溶解在水中，才能與水中的懸浮顆粒進(jìn)行混凝反應(yīng)；（2）在分子結(jié)構(gòu)上具有能反應(yīng)的官能團(tuán)，這種官能團(tuán)可以是非離子型、陰離子型或陽離子型；（3）當(dāng)溶解在水中時有較大的擴(kuò)展，因而需要有較高的分子量。近一個時期，聚丙烯酰胺－PAM是水處理中最常用的高分子混凝劑。11第十一頁，共四十九頁，2022年，8月28日影響混凝效果的因素水溫水的PH值堿度水中的雜質(zhì)水力攪拌條件12第十二頁，共四十九頁，2022年，8月28日澄清技術(shù)澄清過程是給水處理和廢水處理中的與處理過程通常在混凝過程之前，過濾技術(shù)之后的一個中間過程?？梢詾檫^濾過程創(chuàng)造一個快速過濾的有利條件。澄清過程重點(diǎn)考慮水流速度和沉降時間的選擇。13第十三頁，共四十九頁，2022年，8月28日過濾技術(shù)過濾技術(shù)是利用一些多孔介質(zhì)，即濾料從水中分離不溶解固體物質(zhì)的過程。使水通過過濾介質(zhì)常需要有一定的壓力這種壓力可以分為重度，真空或流體壓力；使用壓力的大小取決于過濾的面積時間和反沖洗的流量。過濾器可分為恒壓過濾和恒速過濾。濾料：沙粒，布，無煙煤，金屬絲網(wǎng)，多孔塑料，微孔陶瓷。14第十四頁，共四十九頁，2022年，8月28日過濾速度的控制取決于以下因素：（1）未過濾水的性質(zhì)，即進(jìn)水水質(zhì)；（2）濾出水的要求，即出水水質(zhì)；（3）濾床中濾料顆粒的大?。唬?）濾床中濾料的深度。15第十五頁，共四十九頁，2022年，8月28日軟化技術(shù)（防止水垢的沉積）原水軟化的方法：軟化沉淀法，離子交換法，蒸餾法。影響軟化方法的選擇因素有：1.要求軟化水的水質(zhì)2.水量大小3.軟化費(fèi)用4.設(shè)備和操作情況16第十六頁，共四十九頁，2022年，8月28日冷卻水循環(huán)系統(tǒng)冷卻水系統(tǒng)可分為直流冷卻和循環(huán)冷卻（敞開系統(tǒng)，密閉系統(tǒng)）從節(jié)約用水，合理利用能源和環(huán)境保護(hù)出發(fā)冷卻水必須循環(huán)，在水處理理論的指導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)高濃縮倍率的安全運(yùn)行。17第十七頁，共四十九頁，2022年，8月28日直流冷卻18第十八頁，共四十九頁，2022年，8月28日密閉式循環(huán)水處理系統(tǒng)19第十九頁，共四十九頁，2022年，8月28日敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的主要設(shè)備之一就是冷卻塔。冷卻塔的種類很多，按塔內(nèi)空氣流動的動力可分為自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)。自然通風(fēng)最常見的是風(fēng)筒式冷卻塔。機(jī)械通風(fēng)分為抽風(fēng)式和鼓風(fēng)式。20第二十頁，共四十九頁，2022年，8月28日典型敞開式冷卻循環(huán)系統(tǒng)21第二十一頁，共四十九頁，2022年，8月28日風(fēng)筒式冷卻塔風(fēng)筒式自然通風(fēng)冷卻塔有很高很高的風(fēng)筒，因而對空氣又很強(qiáng)的抽吸能力。這種冷卻塔常使用在冷卻水流量很大的系統(tǒng)，像發(fā)電廠的冷卻水系統(tǒng)一般使用這種冷卻水塔。22第二十二頁，共四十九頁，2022年，8月28日鼓風(fēng)式冷卻塔鼓風(fēng)式冷卻塔是由安裝在冷卻塔底部的鼓風(fēng)機(jī)將氣溫狀態(tài)的空氣壓入其中，與熱水逆流通過填料層進(jìn)行傳熱和傳質(zhì)。優(yōu)點(diǎn)：風(fēng)機(jī)的位置低，維護(hù)方便，風(fēng)機(jī)的工作不受濕熱空氣的影響，當(dāng)水質(zhì)較差或有腐蝕時可避免風(fēng)機(jī)的腐蝕，延長使用壽命。缺點(diǎn)：要有很高的塔身，塔內(nèi)空氣處于正壓狀態(tài)不利于蒸發(fā)。23第二十三頁，共四十九頁，2022年，8月28日鼓風(fēng)式冷卻塔示意圖24第二十四頁，共四十九頁，2022年，8月28日抽風(fēng)式冷卻塔應(yīng)用最為普遍，風(fēng)機(jī)安裝在塔頂。根據(jù)水與空氣流動的方向可分為：逆流式，橫流式和并流式。從熱交換效率來說逆流式最為優(yōu)越。優(yōu)點(diǎn)：抽風(fēng)時塔內(nèi)空氣處于負(fù)壓有利于水的蒸發(fā)散熱，傳熱效果好。缺點(diǎn)：風(fēng)機(jī)的消耗電能很大。25第二十五頁，共四十九頁，2022年，8月28日抽風(fēng)式冷卻塔示意圖26第二十六頁，共四十九頁，2022年，8月28日冷卻水系統(tǒng)的熱量平衡冷卻水系統(tǒng)的傳熱過程發(fā)生在冷卻水的全過程，但主要過程發(fā)生在換熱器和冷卻塔。換熱器：溫差，腐蝕。冷卻塔：傳導(dǎo)，對流。27第二十七頁，共四十九頁，2022年，8月28日冷卻水系統(tǒng)的水量平衡蒸發(fā)損失：換熱作用散失的水量風(fēng)吹損失：飄散的水量排污量：濃縮后不得不外排的水量28第二十八頁，共四十九頁，2022年，8月28日冷卻水的濃縮在敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，由于蒸發(fā)，系統(tǒng)中的水會愈來愈少，而水中各礦物質(zhì)和離子含量就會愈來愈濃，為了使水中含鹽量維持在一定的濃度，必須補(bǔ)入新鮮水，排出濃縮水。通常用濃縮倍數(shù)表示濃縮的程度。N=C濃∕C原離子電導(dǎo)率總固體含量29第二十九頁，共四十九頁，2022年，8月28日水量的平衡很顯然，一個循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的循環(huán)水量和冷卻水溫差設(shè)計(jì)確定后，控制運(yùn)行的濃縮倍率就是控制了系統(tǒng)的補(bǔ)充水量、排污水量，也就實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的水量基本平衡。30第三十頁，共四十九頁，2022年，8月28日R：循環(huán)量M：補(bǔ)加水N：濃縮倍率B：排污量D：風(fēng)吹損失CMCR：鹽溶度E：蒸發(fā)量M=E+B+DE=e△t(R-B)%D=（0.2～0.5%）RN=CR∕CMMCM=BCRB=MN31第三十一頁，共四十九頁，2022年，8月28日系統(tǒng)加藥通常加藥的參照依據(jù)有：（1）根據(jù)一個周期內(nèi)的補(bǔ)充水量，按配方濃度投加；（2）根據(jù)一個周期內(nèi)的排污水量，按配方濃度投加；（3）根據(jù)水質(zhì)藥劑濃度分析值與配方設(shè)定值的差乘以系統(tǒng)水量的數(shù)值。加藥方式有：間歇加藥、連續(xù)加藥。32第三十二頁，共四十九頁，2022年，8月28日旁濾技術(shù)降低水中濁度的方法是排污和過濾。。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)，截留的濁度組成物質(zhì)排出循環(huán)水系統(tǒng)外，這一過程稱為旁濾技術(shù)。根據(jù)運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，旁濾水量與循環(huán)水量之比（S:R）一般控制在2％～5％。33第三十三頁，共四十九頁，2022年，8月28日金屬的腐蝕和控制技術(shù)由于金屬和冷卻水溶液的作用，使金屬材料轉(zhuǎn)化成離子或化合物而遭受損害并且使其使用性能惡化的現(xiàn)象稱為冷卻水對金屬的腐蝕。實(shí)質(zhì)：是水中的懸浮物、膠體、溶解鹽類及溶解氣體等雜質(zhì)中氧化性的物質(zhì)對金屬發(fā)生物理的、化學(xué)的和電化學(xué)作用的結(jié)果。34第三十四頁，共四十九頁，2022年，8月28日金屬的腐蝕按反應(yīng)的機(jī)理腐蝕分為化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的區(qū)別35第三十五頁，共四十九頁，2022年，8月28日腐蝕的形式（1）均勻腐蝕：（1）在腐蝕介質(zhì)作用下，金屬表面發(fā)生的腐蝕破壞，基本上按相同的腐蝕速度進(jìn)行著。（2）局部腐蝕：局部腐蝕腐蝕破壞主要集中在金屬表面的一定區(qū)域，而其它部位幾乎沒有被破壞。（3）晶體腐蝕：發(fā)生置換反應(yīng)，活潑的金屬置換出不活潑的金屬。兩種金屬的活潑性相差越大，晶體的腐蝕越厲害。36第三十六頁，共四十九頁，2022年，8月28日碳鋼的腐蝕冷卻水對碳鋼的腐蝕是一個電化學(xué)過程。由于碳鋼組織和表面的不均一性，當(dāng)它與水接觸時，在其表面會形成許多微小的腐蝕電池。陽極：Fe→Fe2++2e-陰極：O2+2H2O+4e-→4OH-水中反應(yīng)：Fe2++2OH-→Fe(OH)237第三十七頁，共四十九頁，2022年，8月28日陽極區(qū)域Fe不斷失去電子，變成Fe2＋離子進(jìn)入溶液，也即Fe不斷被溶解而腐蝕，留下的電子通過金屬本體轉(zhuǎn)移到陰極表面，與水和溶解在水中的O2起反應(yīng)生成OH-離子，在水中有陽極和陰極反應(yīng)生成的Fe2＋和OH-相遇，生成不溶物氫氧化亞鐵，其溶解度很低，在20℃溫度下，溶解度為6mg/l，這種化合物極易氧化，在水中溶解氧的作用下，氧化為氫氧化鐵4Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)338第三十八頁，共四十九頁，2022年，8月28日腐蝕的影響因素pH值：常溫4.3-10硬度：Ca2+Mg2+堿度：溶解鹽濃度：NaCl溶解氣體：CO2O2水溫：反應(yīng)，O2水流速度：O239第三十九頁，共四十九頁，2022年，8月28日微生物對碳鋼的影響微生物排出的氨鹽、硝酸鹽、有機(jī)物、硫化物和碳酸鹽等代謝物使水質(zhì)組成發(fā)生變化而引起腐蝕外，最主要的是由于鐵細(xì)菌和厭氧的硫酸鹽還原菌的存在所引起的腐蝕。鐵細(xì)菌存在時，這種細(xì)菌有助于亞鐵鹽的接觸氧化，促使在陽極附近形成氫氧化鐵和鐵銹的沉淀膜。當(dāng)這種沉淀膜進(jìn)一步增長時，將妨礙氧進(jìn)入，所以沉淀膜的下方因缺氧而成為陽極，而沉淀膜周圍的金屬則變成陰極，形成氧的濃差電池，加劇了腐蝕40第四十頁，共四十九頁，2022年，8月28日腐蝕的控制技術(shù)選擇適宜耐用金屬材料表明防腐涂層化學(xué)電鍍技術(shù)成膜處理鈍化處理電化學(xué)保護(hù)物理技術(shù)的應(yīng)用臭氧保護(hù)技術(shù)緩蝕劑的使用介質(zhì)處理41第四十一頁，共四十九頁，2022年，8月28日冷卻水中污垢及其控制技術(shù)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，會有各種物質(zhì)沉積在換熱器的傳熱管表面，這些物質(zhì)統(tǒng)稱為沉積物。它們主要是由水垢、淤泥、腐蝕產(chǎn)物和生物沉積構(gòu)成。通常，人們把它們統(tǒng)稱為污垢。污垢的危害：阻隔傳熱、阻塞水流、阻礙生產(chǎn)。42第四十二頁，共四十九頁，2022年，8月28日水垢冷卻水中的水垢一般都是具有反常溶解度的難溶或微溶鹽類，它們具有固定晶形的無機(jī)物，按結(jié)晶的規(guī)律最容易在金屬的傳熱面析出，很硬，厚實(shí)且致密，大部分呈白色或灰白色。它們的溶解度與一般的鹽類不同，不是隨著溫度的升高而升高，而是隨著溫度的升高而降低。當(dāng)水流速比較小或傳熱而比較粗糙時，這些結(jié)晶沉淀物就容易沉積在傳熱面上。43第四十三頁，共四十九頁，2022年，8月28日淤泥、腐蝕產(chǎn)物和生物沉積這些一般由顆粒細(xì)小的泥沙、塵土、不溶性鹽的泥狀物、膠狀氫氧化物、雜物碎屑、腐蝕產(chǎn)物、油污、特別是藻類的尸體及其黏性分泌物等組成。由于這些污垢體積較大，質(zhì)地疏松，故又稱為軟垢。他們是引起垢下腐蝕的主要原因。44第四十四頁，共四十九頁，2022年，8月28日污垢的控制技術(shù)源頭（1）補(bǔ)充水水質(zhì)的控制（2）離子交換樹脂（3）石灰軟化法過程中循環(huán)水水質(zhì)控制濃縮倍數(shù)碳化處理酸化處理表面處理物理處理投加阻垢劑45第四十五頁，共四十九頁，2022年，8月28日循環(huán)水中微生物及其控制技術(shù)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是一個特殊的生態(tài)環(huán)境，