水處理技術(shù)基礎(chǔ)

水處理技術(shù)基礎(chǔ)第1頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六冷卻水系統(tǒng)發(fā)生的問題冷卻水系統(tǒng)發(fā)生的問題一般有以下3種腐蝕問題結(jié)垢問題粘泥問題(粘泥附著﹑污泥堆積)以上問題有時會單獨發(fā)生，但在多數(shù)情況下會幾種問題同時發(fā)生，導(dǎo)致設(shè)備的熱交換能力降低等具體問題。第2頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六問題發(fā)生的難易程度一過式密閉循環(huán)式開放循環(huán)式腐蝕水垢粘泥

此符合表示由難到易。由上表可以看出在水循環(huán)利用和由于蒸發(fā)而導(dǎo)致水濃縮的開放循環(huán)水系統(tǒng)最容易出現(xiàn)問題。第3頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六由腐蝕及水垢產(chǎn)生的問題

熱交換率的降低熱交換器的泄漏材質(zhì)強度的降低熱交換器的堵塞流量降低，泵壓上升促進腐蝕處理藥劑吸著浪費腐蝕水垢第4頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六由粘泥產(chǎn)生的問題

熱交換率的降低熱交換器的堵塞泵壓上升，流量降低促進腐蝕冷卻塔效率降低填充材變形脫落處理藥劑吸著浪費外觀臟（視覺公害）污泥堆積粘泥附著污泥堆積第5頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六碳鋼的腐蝕冷卻水系統(tǒng)中碳鋼的腐蝕有種種原因，主要是由在碳鋼的表面形成的局部電池，陽極析出的鐵離子與在陰極得到的電子發(fā)生氧化還原反應(yīng)而形成的電化學(xué)反應(yīng)。（陰極）FeFe2++2e-（陽極）1/2O2+H2O+2e-2OH-上述反應(yīng)繼續(xù)進行下式反應(yīng)將產(chǎn)生腐蝕生成物。

Fe2++OH-Fe（OH）2

2Fe（OH）2+1/2O2+H2O3Fe（OH）３第6頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六碳鋼的腐蝕

局部電池的形成原因金屬組成的不均一性。表面狀態(tài)的不均一性。溶存氧濃度的不均一性。溫度的不均一性。

特別是由微生物和砂土等形成的污垢及腐蝕生成物若附著在金屬表面或沉積的話，在污垢物的下部溶存氧難以擴散形成陽極，與溶存氧接觸較好的周邊部分形成陰極，從而促進了腐蝕的加劇，在污垢物下產(chǎn)生點腐蝕。第7頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六銅和銅合金的腐蝕銅和碳鋼同樣地會發(fā)生電化學(xué)腐蝕反應(yīng)，在陽極析出銅。

Cu

Cu2++2e-

析出的Cu2+

與在陰極生成的OH-

發(fā)生反應(yīng)，生成的Cu(OH)2沉淀在銅的表面。

Cu2++2OH-

Cu(OH)2

在此生成的Cu(OH)2在銅的表面被還原，最終形成了腐蝕生成物Cu2O。在銅的表面形成的Cu2O在淡水中較穩(wěn)定，可抑制腐蝕反應(yīng)，所以在淡水中銅的平均腐蝕速率較低，通常為1mdd左右。但是在系統(tǒng)的其他地方形成的腐蝕生成物及懸浮物等的污垢一旦堆積在銅的表面，在其下面就會發(fā)生與碳鋼相同的點腐蝕。第8頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六采用防腐劑防止腐蝕鐵和銅由于發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致金屬從陽極以離子的形態(tài)析出，所以所謂的防腐就是抑制腐蝕反應(yīng)。防腐劑是通過在金屬表面形成防腐皮膜，使金屬的溶解反應(yīng)速度和腐蝕因子向溶存氧的金屬表面的擴散速度大幅度地降低來抑制金屬的腐蝕。推薦藥劑：KURITAS-系列連續(xù)第9頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六皮膜的防腐在冷卻水系統(tǒng)管道、熱交換器的銅材和鋼材的表面形成疏水性皮膜，防止金屬表面與水的接觸而達到防腐蝕的目的。

冷卻水疏水基

金屬第10頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六根據(jù)防腐皮膜種類將防腐劑分類

防腐皮膜的種類

代表性的防腐劑氧化皮膜型鉻酸鹽類鉬酸鹽類（亞硝酸鹽類）*沉淀皮膜型水中離子型聚合磷酸鹽類膦酸鹽類鋅鹽類金屬鹽型三唑類疏基苯丙噻唑（銅、銅合金）吸附皮膜型胺類界面活性劑*注：開放循環(huán)冷卻水系統(tǒng)不能使用第11頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六防腐劑應(yīng)用目前在開放循環(huán)冷卻水系統(tǒng)被廣泛推廣的是沉淀皮膜型防腐劑。防腐劑自身可以溶于水，與共存于水中的其他離子結(jié)合，就會在金屬表面形成難溶性或不溶性的皮膜，從而抑制腐蝕反應(yīng)。通常在初期處理時投入高濃度的防腐劑（預(yù)膜處理），使其形成防腐皮膜，以后為了修補皮膜而低濃度地投加防腐劑維持（保持濃度）。無論多么好的防腐劑，若脫離了它的適用范圍就會出現(xiàn)問題。另外，若金屬表面較臟，會影響效果的充分發(fā)揮。因此，有必要采用防止粘泥處理或通過排水的方式將循環(huán)水中的污泥排到系統(tǒng)外。第12頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六水垢問題在開放循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，從補給水帶入的鈣或二氧化硅附著在熱交換器上就會產(chǎn)生降低傳熱效果的問題。通常在冷卻水系統(tǒng)出現(xiàn)問題的水垢成分隨著ＰＨ和溫度的上升，導(dǎo)致溶解度降低，與非傳熱面相比，傳熱面的金屬表面溫度較高，水垢易析出，易附著。水垢的傳熱效率比熱交換器材質(zhì)的熱傳導(dǎo)率要小得多，水垢的附著使熱交換器的熱效率明顯下降。第13頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六碳酸鈣垢在冷卻水系統(tǒng)中最常見的水垢是碳酸鈣。補給水中的鈣離子和碳酸氫根離子由于冷卻水的循環(huán)使用而濃縮，溶存碳酸氣體的濃度也隨著碳酸氫根離子的上升而增高，與空氣接觸，碳酸氣就會從循環(huán)水中擴散到大氣中。此時由于氫氧根離子殘留在循環(huán)水中使PH增高，碳酸氫根離子轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓岣x子。象這樣由于冷卻水被循環(huán)使用，水中的鈣離子和碳酸根離子升高，PH也升高，最終導(dǎo)致碳酸鈣的析出。第14頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六磷酸鈣和磷酸鋅為抑制碳鋼的腐蝕，經(jīng)常用磷化合物和鋅鹽類的防腐劑，這些物質(zhì)一旦附著在防腐皮膜上就會形成水垢，從而導(dǎo)致熱交換器效率降低。因此，進行防腐蝕處理的同時也必須考慮阻垢。第15頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六水垢防止對策

在水中的水垢成分是硬度成分（鈣、鎂）、二氧化硅。因此，水垢的防止方法大致可分為以下3種。將硬度成分和二氧化硅的濃度保持在基準(zhǔn)值以下

排水管理采用阻垢劑抑制水垢

阻垢劑加酸降低循環(huán)水中的PH

控制PH

目前較多使用的方法是上兩種。阻垢劑很少單獨使用，通常與防腐劑配合，發(fā)揮防腐、阻垢效果。第16頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六粘泥問題及對策粘泥和污泥問題是細(xì)菌、霉、藻類等利用水中溶存的營養(yǎng)源加快繁殖，以這些微生物為主體，混入一些砂土等無機物或灰塵，導(dǎo)致軟泥狀的污濁物的附著和堆積。粘泥和污泥的附著和堆積不僅使換熱效率降低和水質(zhì)惡化，還能引起設(shè)備、管線的局部腐蝕發(fā)生。粘泥和污泥問題主要是由腐蝕和結(jié)垢混合在一起而發(fā)生。從混合在一起的污物中判斷出什么是導(dǎo)致問題的主要原因非常重要。第17頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六粘泥防止對策防止粘泥采用殺菌劑和粘泥控制劑并用是最有效的。殺菌劑（NaClO）一般殺菌處理使用氯系的藥品。以往殺菌處理的基本方法是1次/日連續(xù)2~3個小時向循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)殘留氯為0.5~1.0mgCl2的氯系藥品。但近年考慮到同時防止粘泥和點腐蝕，一般采用1.0mgCl2以下連續(xù)處理。粘泥控制劑（KURITAF-5100）除了殺菌作用外，還可以抑制細(xì)菌的繁殖。高濃度添加還可以起到粘泥剝離的作用。與連續(xù)投加相比，間歇式投加（如1~2次/月）從效果和成本方面看到比較好。此藥劑與氯劑不同，它有可以長時間持續(xù)藥劑效果的特長。在小型冷卻水系統(tǒng)，一般使用可同時處理腐蝕、結(jié)垢和粘泥的復(fù)合性藥劑。第18頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六系統(tǒng)水平衡強制排水量B補給水量(m3/h)（m3/h）蒸發(fā)損失量E(m3/h)濃縮倍數(shù)N循環(huán)水量R(m3/h)飛散損失量W(m3/h)第19頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六水平衡的計算方法水平衡的確認(rèn)對于濃縮倍數(shù)和藥劑成本的計算是必要的。R:循環(huán)水量（m3/h）⊿T:冷卻塔出入口溫度差（℃）W:飛散損失量（m3/h）E:蒸發(fā)損失量（m3/h）B:強制排水量（m3/h）N:濃縮倍數(shù)（倍）M:補給水量（m3/h）E=R×⊿t/(5.8×100)N=1+E/(B+W)=冷卻水電導(dǎo)率/自來水電導(dǎo)率B=E/(N－1)－Ｗ全排水量TB=B+W=E/(Ｎ－１)M=E+B+W計算藥劑使用量除此以外還需要保有水量（m3）、運轉(zhuǎn)時間等數(shù)據(jù)。第20頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六開放循環(huán)冷卻水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)與補給水量、排污水量的關(guān)系蒸發(fā)水量：2%飛散損失量：0.2%蒸發(fā)水量：2%飛散損失量：0.2%補給水量強制排污量第21頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六水質(zhì)項目特點PHPH值低有腐蝕傾向、PH值高有結(jié)垢傾向。在冷卻水系統(tǒng)PH值一般控制在7.0~9.0內(nèi)運轉(zhuǎn)。M堿度冷卻水中HCO3-和CO32-的合計濃度。有防腐蝕的效能，但濃度高的話，鈣垢容易附著。Ca硬度有防腐的效能，但濃度高的話，鈣垢容易附著。電導(dǎo)率溶解于水的鹽類濃度越高電導(dǎo)率越高。主要對腐蝕有很大的影響。較多的時候用于濃縮倍數(shù)的計算。Cl-、SO2-腐蝕性因子，根據(jù)使用的防腐劑的種類有其濃度的上限。全鐵若系統(tǒng)內(nèi)有腐蝕，其有增高的傾向，但不能僅以全鐵的濃度來判斷腐蝕性，其僅供參考。全磷酸主要是防腐劑成分。一般用于藥劑濃度的計算。水質(zhì)的影響第22頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六１、自動管理的方法

①由藥劑濃度分析儀實現(xiàn)防腐蝕劑的自動注入。②由PH計實現(xiàn)硫酸的自動注入。③由殘留氯計實現(xiàn)次氯酸鈉的自動注入。④由電導(dǎo)率計實現(xiàn)排污調(diào)整的自動化。２、監(jiān)測

①通過檢測點腐蝕，實現(xiàn)監(jiān)測水處理狀況。②通過遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，實現(xiàn)24小時及時監(jiān)視冷卻水監(jiān)測狀況。通過設(shè)置連續(xù)測定器、冷卻水監(jiān)測裝置、冷卻水處理自動化、進行及時監(jiān)測。管理裝置和監(jiān)測系統(tǒng)自動第23頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六排污控制監(jiān)測全磷酸計、殘留氯計、pH計、電導(dǎo)率計、防腐劑泵、氯劑泵、硫酸泵的運轉(zhuǎn)狀況。全磷酸計殘留氯計pH計電導(dǎo)率計防腐劑泵次氯酸鈉泵硫酸泵冷卻水?dāng)?shù)據(jù)注藥注藥注藥冷卻塔收集水質(zhì)?運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)冷卻水自動管理系統(tǒng)概要第24頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六水質(zhì)報告中常見的名詞

---以聚磷酸鹽為緩蝕劑的冷卻水系統(tǒng)正常運行時的控制項目PH值----水體的酸堿度。重要項目，