【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 主要有以下兩種： 1．離子交換樹(shù)脂法 離子交換樹(shù)脂法就是讓水通過(guò)離子交 換樹(shù)脂，將 Ca2+、 Mg2+從水中置換出來(lái)并結(jié)合在樹(shù)脂上，達(dá)到從水中除去 Ca2+、 Mg2+的目的。用不同性質(zhì)的離子交換樹(shù)脂，可以很簡(jiǎn)地從硬水中除去等離子，使水軟化。其主要的操作流程如：圖 51 所示： 軟化時(shí)采用的樹(shù)脂是鈉型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。硬水通過(guò)交換樹(shù)脂 ，其中的 Ca2+、 Mg2+等二價(jià)陽(yáng)離子與 Na+交換，并與樹(shù)脂結(jié)合，從而除去 Ca2+、 Mg2+等，使水軟化。當(dāng)樹(shù)脂失去交換能力時(shí)，就要停止軟化操作，并通過(guò)進(jìn)食鹽水，使結(jié)合在樹(shù)脂上的 Ca2+、 Mg2+與食鹽中的 Na+進(jìn)行交換，讓 Na+從新結(jié)合 在樹(shù)脂上，原先結(jié)合在樹(shù)脂上的 Ca2+、 Mg2+經(jīng)過(guò)交換后進(jìn)入水中，隨再生廢液一起排走。這個(gè)過(guò)程稱為再生。如此軟化、再生交替進(jìn)行，就能簡(jiǎn)便地得到軟水，再生反應(yīng)如下： R(SO3Na)2+ Ca(HCO3)2 = R(SO3)2Ca+2NaHCO3 敞開(kāi)式循環(huán)水處理工藝設(shè)計(jì) 第 11 頁(yè) R(SO3Na)2+ MgSO4 = R(SO3)2Mg+Na2SO4 R(SO3)2Ca+2NaCL=R(SO3Na)2 +CaCL2 R(SO3)2Mg+2NaCL=R(SO3Na)2+MgCL2 用離子交換法需較高的補(bǔ)充水，成本高。因此只有補(bǔ)充水量小的循環(huán)冷 卻水系統(tǒng)才會(huì)使用。 2．石灰軟化法 補(bǔ)充水未進(jìn)入循環(huán)冷卻水系統(tǒng)之前，在預(yù)處理是就投加適當(dāng)?shù)氖?，讓水中的酸投加石灰所耗的成本?.原水鈣含量高而補(bǔ)水量又較大的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)常采用這種法 .但投加石灰時(shí) ,灰塵較大 ,勞動(dòng)條件差 .如能從設(shè)計(jì)上改進(jìn)石灰投加法 ,此法是值得采用的 ,尤其對(duì)暫時(shí)硬度大的結(jié)垢型原水更適用。 3．控制濃縮倍數(shù) 循環(huán)水在運(yùn)行過(guò)程中不斷濃縮和蒸發(fā)，當(dāng)濃縮到一定程度時(shí)，就會(huì)發(fā)生 CaCO3 的沉淀，為了防止水垢生成，辦法之一就是控制好循環(huán)水中鹽類的濃縮倍數(shù)，使其碳酸鹽的硬度低于極限碳酸鹽硬度。 5． 2． 3加 酸或通 CO2氣體 ,降低 PH,穩(wěn)定重碳酸鹽 1．加酸 通常是加硫酸 .因?yàn)榧欲}酸會(huì)帶入 CL,增加水的腐蝕性 ,加硝酸則會(huì)帶入硝酸根 ,有利硝化細(xì)菌的繁殖 .由于重碳酸鹽在水中常呈下列平衡 : Ca(HCO3)2 = Ca2+ + 2HCO3 HCO3 = H+ + CO3 所以加酸帶入的 H+,可促使反應(yīng)向左進(jìn)行 ,使重碳酸鹽穩(wěn)定 。 加酸法目前仍有使用 ,由于硫酸加入后 ,循環(huán)水 PH 會(huì)下降 ,如不注意控制而加酸過(guò)多 ,則會(huì)加速設(shè)備的腐蝕 .在操作中如果依靠工人分析循環(huán)水 PH來(lái)控制加酸量 ,則有取樣點(diǎn)是否有代表性及 調(diào)節(jié) PH 滯后等問(wèn)題 .因此 ,如果采用加酸法 ,最好配有自動(dòng)加酸 ,調(diào)節(jié) PH的設(shè)備和儀表 。 2．通 CO2氣 有些化肥廠在生產(chǎn)過(guò)程中常有多余的 CO2氣 ,而有些化工廠的煙道氣中也含有相當(dāng)多的 CO2氣 .如果將 CO2氣或煙道氣通入水中 ,則可使下列平衡向左進(jìn)行 ,從而穩(wěn)定重碳酸鹽 : Ca(HCO3)=CaCO3+CO2↑ +H2O 但此法常因冷卻水通過(guò)冷卻塔時(shí) ,CO2氣容易從水中逸出 ,因而在冷卻塔中析出碳酸鈣 ,堵塞冷卻塔與填料之間的孔隙 .這種現(xiàn)象稱鈣垢轉(zhuǎn)移 ,因此采用有困難 .根據(jù)近年來(lái)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn) ,只要在原水塔中適當(dāng)注意補(bǔ)充一些 CO2氣 ,并控制好冷卻水的 PH值 ,就可以減少或消除鈣垢轉(zhuǎn)移的危害 ,故此法對(duì)某些化肥廠或化工廠 ,電廠等仍有推廣使用的價(jià)值。 結(jié)垢是水中微溶鹽結(jié)晶沉淀的結(jié)果。在鹽類過(guò)飽和溶液中，首先產(chǎn)生晶核，再形成少量微晶粒，然后這些微晶粒相互碰撞，并按一種特有的方式或次序排列起來(lái)，使小晶敞開(kāi)式循環(huán)水處理工藝設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè) 粒不斷成長(zhǎng)，形成大晶體。如果，投加某些藥劑（阻垢分散劑），改變 循環(huán)水中碳酸鈣等微溶鹽類的晶體生長(zhǎng)過(guò)程和形態(tài)，使其處于相應(yīng)過(guò)飽和的介穩(wěn)狀態(tài)分散在水中，就可以避免結(jié)垢或減輕結(jié)垢的程度，甚至使已附著的垢物剝離。 具有阻垢性能的藥 劑有螯合劑、抑制劑和分散劑。螯合劑和陽(yáng)離子形成螯合物或絡(luò)合物，將金屬離子封閉起來(lái)，阻止其與陰離子反應(yīng)生成水垢，其結(jié)果實(shí)際上是降低了水中游離的鈣鎂離子的濃度，因而起到阻垢作用。 EDTA是性能良好的螯合劑，幾乎能與所有的金屬離子螯合。螯合劑的投藥量符合 化學(xué)計(jì)量關(guān)系。要想通過(guò)螯合來(lái)阻垢，必須添加高劑量的螯合劑，在工業(yè)上難以辦到。抑制劑能擴(kuò)大物質(zhì)結(jié)晶的介穩(wěn)區(qū)，在相當(dāng)大的過(guò)飽和程度上將結(jié)垢物質(zhì)穩(wěn)定在水中不析出。當(dāng)水中產(chǎn)生微小晶核時(shí)，它們強(qiáng)烈的吸附在晶核上，將晶核與其它離子隔開(kāi)，從而抑制晶核長(zhǎng)大。即使晶核能長(zhǎng)大，但由于 其干擾作用使晶核排列不正常，發(fā)生畸形或扭曲，也難于形成致密而牢固的垢層。這種垢層中有大量的空隙，彼此無(wú)粘結(jié)力，在水中很容易被沖走。聚磷酸鹽和膦酸鹽是性能 優(yōu)良的鈣垢抑制劑。 抑制劑的投量是非化學(xué)計(jì)量的，比螯合劑用量少。分散劑是一類陰離子型或非離子型高分子聚合物，如聚丙烯鹽酸，聚馬來(lái)酸等，它們吸附在微晶粒上， 使 微晶粒 表面形成雙電層，互相排斥，或者將數(shù)個(gè)微晶粒連成彼此有相當(dāng)距離的疏松的微粒團(tuán)， 阻垢微粒相互接觸而長(zhǎng)大，使其長(zhǎng)時(shí)間分散在水中。作分散劑用的聚合物的分子量要適當(dāng)，最佳為 1000～ 50000。分子量太小，分散 作用差；分子量太大 即聚合物的鏈太長(zhǎng)，反而使粒子絮凝成大團(tuán)粒而導(dǎo)致產(chǎn)生污垢。 5． 3 污垢的控制 污垢的形成主要是由塵土、雜物碎屑、菌藻尸體及其分泌物和細(xì)微水垢產(chǎn)物等構(gòu)成。腐蝕因此，欲控制好污垢，必須做到以下幾點(diǎn)： 降低補(bǔ)充水濁度 天然水中尤其是地面水中總夾雜許多泥砂、腐殖質(zhì)以及各種懸浮物和膠體物，它們構(gòu)成水的濁度。作為循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)充水，其濁度愈低，帶入系統(tǒng)中可形成污垢的雜質(zhì)就愈少。干凈的循環(huán)水不易形成污垢。當(dāng)補(bǔ)充水濁度低于 58mg/L 以下。如城鎮(zhèn)自來(lái)水、井水等可以不作預(yù)處理直接進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)。當(dāng)補(bǔ)充 水濁度高時(shí)，必須進(jìn)行預(yù)處理，使其濁度降低。為此《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定，循環(huán)冷卻水中懸浮物濃度不宜大于 20mg/L。當(dāng)換熱器的型式為板式、翅片管式和螺旋板式時(shí)，不宜大于 10 mg/L。 補(bǔ)充水的預(yù)處理 如果補(bǔ)充水的懸浮物含量高，就會(huì)使循環(huán)水系統(tǒng)遭到污染，給運(yùn)行帶來(lái)一定的問(wèn)題，必須進(jìn)行處理，這包括對(duì)循環(huán)冷卻水的補(bǔ)充水進(jìn)行混凝、澄清處理及過(guò)濾處理。 投加藥劑 在進(jìn)行阻垢、防腐和殺菌水質(zhì)處理時(shí)投加一定的分散劑，也是控制污垢的好方法。分散劑能將粘合在一起的泥團(tuán)等雜質(zhì)分 散成微細(xì)物懸浮與水中，隨著水流流動(dòng)而不沉積敞開(kāi)式循環(huán)水處理工藝設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè) 在傳熱器的表面，從而減少污垢對(duì)傳熱器的影響，同時(shí)部分懸浮物還可以隨排污水排出循環(huán)水系統(tǒng)。投加藥劑有四類：（ 1）．殺菌劑及滅藻劑（ 2）．分散劑和滲透劑（ 3）．絮凝劑（ 4）．乳化劑。這幾中藥劑可以單獨(dú)使用，也可以混合使用，也可以針對(duì)性地對(duì)個(gè)別污 泥較重的部位投加某種藥劑。 做好循環(huán)冷卻水水質(zhì)處理 冷卻水在循環(huán)使用過(guò)程中，如不進(jìn)行水質(zhì)處理，必然會(huì)產(chǎn)生水垢或?qū)υO(shè)備腐蝕，生成腐蝕產(chǎn)物。同時(shí)必然會(huì)有大量菌藻滋生，從而形成污垢。如果循環(huán)水進(jìn)行了水質(zhì)處理，但處理的不太好時(shí)就會(huì)使原 來(lái)的水垢因阻垢劑的加入而變的松軟，再加上腐蝕產(chǎn)物和菌藻繁殖分泌粘性物，它們就會(huì)粘合在一起，形成污垢。因此，做好水質(zhì)處理，是減少系統(tǒng)產(chǎn)生污垢的好方法。 增加旁濾設(shè)備 旁流過(guò)濾（ side stream filtration）是指從循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中分流出一部分流量進(jìn)行過(guò)濾處理，以維持循環(huán)水中懸浮物在一定的范圍之內(nèi)。旁流水量一般為整個(gè)循環(huán)水量的2%5%。即使在水質(zhì)較好、補(bǔ)充水濁度也較低的情況下。循環(huán)水系統(tǒng)中的濁度仍然會(huì)不斷在升高，從而加重污垢的形成。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在穩(wěn)定操作的情況下濁度升高是由于冷卻水經(jīng)過(guò) 塔與空氣接觸時(shí)，空氣中的灰塵被帶入水中，特別是工廠所在的地理環(huán)境干燥、塵土飛揚(yáng)更為明顯。 6．嚴(yán)格控制濃縮倍數(shù) 主要依靠選擇高效的緩蝕阻垢劑，提高濃縮倍數(shù)，控制排污量，嚴(yán)禁系統(tǒng)在循環(huán)水使用溫度范圍內(nèi)參緩蝕阻垢劑，也是提高濃縮倍數(shù)的方法之一。 7．強(qiáng)化設(shè)備管理 （ 1） 、 隨時(shí)消除設(shè)備的跑、冒、滴、漏，避免工藝介質(zhì)對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)的污染或循環(huán)水對(duì)工藝介質(zhì)的影響 （ 2） 、 涼水塔收水器的規(guī)格、安裝要求是控制漂水量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，努力降低系統(tǒng)的滲水、漏水量 （ 3） 、 抓好設(shè)備安裝和維修質(zhì)量是控制工業(yè)循環(huán)水運(yùn)行費(fèi)用的有 效措施。 8．強(qiáng)化生產(chǎn)管理； 加強(qiáng)對(duì)輸水管道、水溝、水池的封閉管理，防止雜物、塑料袋、包裝盒、雜草之類的物質(zhì)進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)。 6 微生物的控制 6． 1微生物 引起的危害 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的環(huán)境極利于微生物的生長(zhǎng)繁殖，微生物滋生將產(chǎn)生兩大直接危害，即微生物腐蝕和沉積腐蝕。循環(huán)水系統(tǒng)中大量細(xì)菌分泌出的粘液像粘合劑一樣，并以微敞開(kāi)式循環(huán)水處理工藝設(shè)計(jì) 第 14 頁(yè) 生物群體及其遺骸為主體，與水中灰塵、雜質(zhì)、化學(xué)沉淀物、腐蝕產(chǎn)物等粘結(jié)在一起，形成粘糊糊的膠粘狀物，即微生物粘泥。微生物粘泥既能促進(jìn)污垢沉積，又能促進(jìn)腐蝕，給系統(tǒng)造成的危害是相當(dāng)突出的。粘泥 是微生物引起的最嚴(yán)重的危害，常表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 粘泥附著在換熱部位的金屬表面上，降低冷卻水的冷卻效果。 大量的粘泥將堵塞換熱器中冷卻水的通道，從而使冷卻水無(wú)法工作；少量的粘泥則減少冷卻水通道的截面積，從而降低冷卻水的流量和冷卻效果，增加泵壓。 粘泥集積在冷卻塔填料的表面或填料間，堵塞了冷卻水的通過(guò)，降低冷卻塔的冷卻效果 。 粘泥覆蓋在換熱器的金屬表面上，阻止緩蝕劑和阻垢劑到達(dá)金屬表面發(fā)揮其緩蝕和阻垢的作用，阻止殺生劑殺滅粘泥下的微生物，降低這些藥劑的功效。 粘泥覆蓋在金屬表面，形成氧濃 差腐蝕電池，引起金屬設(shè)備及管道的腐蝕。 6． 2微生物的控制指標(biāo) 冷卻水系統(tǒng)中微生物的控制主要是通過(guò)對(duì)微生物生長(zhǎng)的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即通過(guò)控制冷卻水中微生物的數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的微生物生長(zhǎng)的控制可采用表 61中的一些指標(biāo)。 表 61 循環(huán)冷卻水 系統(tǒng)中微生物控制的指標(biāo)及監(jiān)測(cè)頻率 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目 控制指標(biāo) 監(jiān)測(cè)頻率 異養(yǎng)菌 真菌 硫酸鹽還原菌 鐵細(xì)菌 黏泥量 ﹤ 5 105個(gè) /ml（平皿計(jì)數(shù)法） ﹤ 10個(gè) /ml ﹤ 5個(gè) /ml ﹤ 100個(gè) /ml ﹤ 4 ml/m3（生物過(guò)濾網(wǎng)法） ﹤ 1 ml/m3（碘化鉀法） 2～ 3 次 /周 1次 /周 1次 /月 1次 /月 1次 /天 1次 /天 6． 3微生物的控制 在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中主要是投加某種化學(xué)藥劑來(lái)控制微生物污的污染?？刂扑形⑸锏乃巹┓譃闅⑺郎锼巹┖鸵种粕锓敝乘巹﹥深悺＿@兩種藥劑在使用過(guò)程中要根據(jù)循環(huán)冷卻水的實(shí)際殺生效果，不斷調(diào)整藥劑的劑量和種類，以取的最佳的殺菌效果。 6． 3． 1 選用耐腐蝕材料 金屬材料耐微生物腐蝕的性能大致可以排列如下： 鈦﹥不銹鋼﹥黃銅﹥純銅﹥硬鋁 ﹥ 碳鋼 目前常用的海洋用低合金鋼耐受好氧性和厭氧性細(xì)菌腐蝕的能力都較抵。 6． 3． 2 控制水質(zhì) 控制水 質(zhì)主要是控制冷卻水中的氧含量、 pH 值、懸浮物和微生物的養(yǎng)料。 敞開(kāi)式循環(huán)水處理工藝設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè) 油類是微生物的養(yǎng)料，故應(yīng)盡可能防止它泄漏入冷卻水系統(tǒng)。如果漏入冷卻水系統(tǒng)中的油較多，則應(yīng)及時(shí)清除。清除漏油的方案中應(yīng)包括機(jī)械除油和化學(xué) 清洗除油。 6． 3． 3 采用殺生涂料 在采用防腐涂料保護(hù)金屬換熱器的冷卻水一側(cè)時(shí)，所用的涂料應(yīng)能耐受冷卻水中微生物的破壞。涂料中添加能抑制微生物的殺生劑（例如偏硼酸鋇、氧化亞銅、 氧化鋅、三丁基氧化錫等）是人們常采用的一些控制微生物生長(zhǎng)、破壞涂料和引起腐蝕的有效措施 。 用由改性水玻璃 、氧化亞銅、氧化鋅和填料等制成的無(wú)機(jī) 防藻涂料涂刷在冷卻塔和水池的內(nèi)壁上，則不但可以控制冷卻水 系統(tǒng)中冷卻塔、水池內(nèi)壁、抽風(fēng)筒、收水器等處藻類的生長(zhǎng)，而且還可以控制冷卻水中異養(yǎng)菌的生長(zhǎng)。 6． 3． 4 陰極保護(hù)法 冷卻水系統(tǒng)中存在硫酸鹽還原菌時(shí)，碳鋼的陰極保護(hù)電位一般應(yīng)為 0． 95V（相對(duì)于 Cu/CuSO4 電極 ） 。這一電極可使碳鋼在厭養(yǎng)環(huán)境中處于免蝕狀態(tài)，也就是使碳鋼處于熱力學(xué)的穩(wěn)定狀態(tài)，從而防止碳鋼被腐蝕。 采用犧牲陽(yáng)極保護(hù)時(shí)，則應(yīng)注意生物附著物的影響。有研究表明，鋁合金犧牲陽(yáng)極表面易長(zhǎng)滿海洋生物，能導(dǎo)致?tīng)奚?yáng)極的電阻增高，陽(yáng)極輸出電流下降，影響陰 極保護(hù)的效果。與之相反，鋅犧牲陽(yáng)極則極少受到生物污染的影響。 6． 3． 5 清洗 進(jìn)行物理清洗或化學(xué)清洗，可以把冷卻水系統(tǒng)中微生物生長(zhǎng)所需的養(yǎng)料（例如漏入冷卻水中的油 類 ） 、微生物生長(zhǎng)的基地（例