工業(yè)循環(huán)水處理方案新

1、工業(yè)循環(huán)水處理技術(shù)工業(yè)循環(huán)水處理技術(shù)PPT講義工業(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)水的運行于管理技術(shù)3為什么要使冷卻水循環(huán)v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。v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)運行的循環(huán)冷卻水還可以減少環(huán)境的污染。4為什么要研究工業(yè)循環(huán)水v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。5水廣泛

2、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） 沸點較高，在通常使用情況下，在換熱器中不致汽化。6工業(yè)循環(huán)水的特點v溶解氧含量高v含有空氣中相關(guān)污染物和雜質(zhì)v循環(huán)水對CO2的脫除率高v冷卻水存在溶解固體的濃縮v微生物的大量繁殖7被用作工業(yè)循環(huán)水的條件v水溫在一定范圍內(nèi)盡可能的低v水的濁度要低v水質(zhì)不易結(jié)垢v水質(zhì)對金屬設(shè)備不易產(chǎn)生腐蝕v水質(zhì)不易滋生細(xì)藻8工業(yè)用水水質(zhì)及指標(biāo)v懸浮物：不穩(wěn)定，流速低或靜止時易沉淀，漂浮。v膠體：分子離子的集合體v溶解氣體：氮，氧，二氧化碳，

3、二氧化硫，硫化氫，氨等。v離子：Al3+、Fe2+、Fe3+、Ca2+、 Mg2+ 、SO42-、 HCO3- 、 CO32-、 Cl-、 K+、Na、 Cu2+等。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)。10混凝劑及其類型v天然混凝劑：淀粉，樹膠，動物膠。v無機(jī)混凝劑：鐵鹽，鋁鹽。v有機(jī)高分子混凝劑：陰陽非離子混凝劑。11高分子混凝劑具有的一些性能：（1）易溶于水，即高分子混

4、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。v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。12影響混凝效果的因素v水溫v水的PH值v堿度v水中的雜質(zhì)v水力攪拌條件13澄清技術(shù)v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。v澄清過程重點考慮水流速度和沉降時間的選擇。14過濾技術(shù)v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

5、過程。v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。v過濾器可分為恒壓過濾和恒速過濾。v濾料：沙粒，布，無煙煤，金屬絲網(wǎng)，多孔塑料，微孔陶瓷。15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??；（4） 濾床中濾料的深度。16軟化技術(shù)（防止水垢的沉積）v原水軟化的方法：軟化沉淀法，離子交換法，蒸餾法。v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.軟化費用 4.設(shè)備和操作情況17冷卻水循環(huán)系統(tǒng)v冷卻水系統(tǒng)可分為直流冷卻

6、和循環(huán)冷卻（敞開系統(tǒng)，密閉系統(tǒng)）v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)下實現(xiàn)高濃縮倍率的安全運行。18直流冷卻19密閉式循環(huán)水處理系統(tǒng)20敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)v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。v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)。v自然通風(fēng)最常見的是風(fēng)筒式冷卻塔。v機(jī)械通風(fēng)分為抽風(fēng)式和鼓風(fēng)式。21典型敞開式冷卻循環(huán)系統(tǒng)22風(fēng)筒式冷卻塔v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。v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。23鼓風(fēng)式冷卻塔v鼓風(fēng)式冷卻塔是由

7、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)。v優(yōu)點：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。v缺點：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)。24鼓風(fēng)式冷卻塔示意圖25抽風(fēng)式冷卻塔v應(yīng)用最為普遍，風(fēng)機(jī)安裝在塔頂。v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。v從熱交換效率來說逆流式最為優(yōu)越。v優(yōu)點：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。v缺點：風(fēng)機(jī)的消耗電能很大。26抽風(fēng)式冷卻塔示意圖27冷卻水系統(tǒng)的熱量平衡v冷卻水系統(tǒng)的傳熱過程發(fā)生在冷卻水的全過程，但主

8、要過程發(fā)生在換熱器和冷卻塔。v換熱器：溫差，腐蝕。v冷卻塔：傳導(dǎo)，對流。28冷卻水系統(tǒng)的水量平衡v蒸發(fā)損失：換熱作用散失的水量v風(fēng)吹損失：飄散的水量v排污量：濃縮后不得不外排的水量29冷卻水的濃縮v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，必須補入新鮮水，排出濃縮水。v通常用濃縮倍數(shù)表示濃縮的程度。vN=C濃C原 離子 電導(dǎo)率 總固體含量30水量的平衡v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)計確定后，控制運行的濃縮倍率就是控制了系統(tǒng)的補充水量、排污水量，也就實現(xiàn)了系統(tǒng)的水量基本平衡。31vR：循

9、環(huán)量 M：補加水 N：濃縮倍率vB：排污量 D：風(fēng)吹損失 CMCR：鹽溶度vE：蒸發(fā)量vM=E+B+DvE=e t(R-B)%vD=（0.20.5%）RvN=CRCMvMCM=BCR B=MN32系統(tǒng)加藥v通常加藥的參照依據(jù)有：（1）根據(jù)一個周期內(nèi)的補充水量，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。v加藥方式有：間歇加藥、連續(xù)加藥。33旁濾技術(shù)v降低水中濁度的方法是排污和過濾。v。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

10、術(shù)。v根據(jù)運行的經(jīng)驗，旁濾水量與循環(huán)水量之比（S:R）一般控制在25。34金屬的腐蝕和控制技術(shù)v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。v實質(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。35金屬的腐蝕v按反應(yīng)的機(jī)理腐蝕分為化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕v化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的區(qū)別36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

11、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。37碳鋼的腐蝕v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。v陽極：FeFe2+2e-v陰極：O2+2H2O+4e-4OH-v水中反應(yīng)： Fe2+ 2OH- Fe(OH)238v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，

12、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v4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)339腐蝕的影響因素vpH值：常溫4.3-10v硬度：Ca2+ Mg2+v堿度：v溶解鹽濃度：NaClv溶解氣體：CO2 O2v水溫：反應(yīng)， O2v水流速度： O240微生物對碳鋼的影響v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。v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

13、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41腐蝕的控制技術(shù)v選擇適宜耐用金屬材料v表明防腐涂層v化學(xué)電鍍技術(shù)v成膜處理v鈍化處理v電化學(xué)保護(hù)v物理技術(shù)的應(yīng)用v臭氧保護(hù)技術(shù)v緩蝕劑的使用v介質(zhì)處理42冷卻水中污垢及其控制技術(shù)v循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在運行的過程中，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。v污垢的危害：阻隔傳熱、阻塞水流、阻礙生產(chǎn)。43水垢v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

14、在金屬的傳熱面析出，很硬，厚實且致密，大部分呈白色或灰白色。v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。44淤泥、腐蝕產(chǎn)物和生物沉積v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。v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。45污垢的控制技術(shù)v源頭（1）補充水水質(zhì)的控制（2）離子交換樹脂（3）石灰軟化法v過程中v循環(huán)水水質(zhì)控制v濃縮倍數(shù)v碳化處理v酸化處理v表面處理v物理處理v投加阻垢劑46循環(huán)水