循環(huán)水處理技術(shù)就是利用水處理藥劑有效控制循環(huán)冷卻水水質(zhì)的技術(shù)，要求做到“防垢、防腐、防藻類(lèi)生長(cháng)”，關(guān)鍵技術(shù)是防垢劑及緩蝕劑，還必須考慮環(huán)保。

一.前言

1、工業(yè)循環(huán)水處理的重要性

據報道，我國669個(gè)城市中有400個(gè)面臨供水不足。隨著(zhù)經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，人口的增長(cháng)，缺水現象和水質(zhì)惡化問(wèn)題越來(lái)越突出。因此，節約用水，搞好水處理，提高工業(yè)用水的重復利用率至為重要。

對工業(yè)循環(huán)水的處理，其核心問(wèn)題就是要選擇采用優(yōu)質(zhì)安全的水處理藥劑。因而對水處理藥劑的研究和應用一直是當前水處理工作的熱點(diǎn)。全面認識和用好水處理藥劑，也是電力、冶金、化工、食品等企業(yè)負責水處理的技術(shù)人員及操作人員關(guān)心的內容。

2、工業(yè)循環(huán)水處理的必要性

工業(yè)循環(huán)水給水為天然水，而天然水中不管是地表水(如河水、湖水、水庫水)，還是地下水(如井水、泉水、自來(lái)水)都含有雜質(zhì)，如懸浮物、藻類(lèi)物質(zhì)，如不采取預防措施(即水處理)，就會(huì )在熱交換面上沉積，結生成水垢。一旦結垢，就會(huì )降低熱交換率，腐蝕設備和危及安全生產(chǎn)。因此對工業(yè)循環(huán)水進(jìn)行處理是很必要的，也是節能減排所必須的。

二.冷卻水處理的必要性

1、天然水中的雜質(zhì)

天然水分為兩大類(lèi)，一是地表水，如河水、湖水、水庫水等。此類(lèi)水含泥沙、藻類(lèi)、動(dòng)植物殘骸及可溶性鹽類(lèi)物質(zhì)，水質(zhì)隨季節變化而波動(dòng)。二是地下水，包括井水、泉水和自來(lái)水。地下水水質(zhì)一般比較穩定，受季節變化影響較小，含雜質(zhì)種類(lèi)及多寡與流經(jīng)地層有關(guān)，灰巖地層含Ca2+、Mg2+離子較高，即硬度較高，花崗巖地層含Ca2+、Mg2+離子較低，而含SiO3-2相對較高。

天然水不是純凈水，都含有雜質(zhì)，這些雜質(zhì)分為三類(lèi)：

其一，懸浮物質(zhì)。主要是一些比重小于1的細小微粒的泥土、動(dòng)植物腐物，這些雜質(zhì)通過(guò)沉淀可除去；

其二，膠體物質(zhì)。膠體微粒粒度較小(直徑在1mm以下，10°以上)，此類(lèi)物質(zhì)不會(huì )自行沉淀，主要是一些腐植物，鐵、鋁、硅的化合物；

其三，溶解物質(zhì)。如各種礦物質(zhì)離子，如K+、Na+、Ca+2、Mg+2、NH4+、Fe+2、Mn+2等陽(yáng)離子，HCO3-、Cl-、F-、SO4-2、SiO3-2、NO3-、NO2-等陰離子，在中性水中，陰陽(yáng)離子總和是相等的。

天然水中還含有一些溶解的氣體，如O2、CO2等。

2、水質(zhì)指標

⑴懸浮物(也稱(chēng)濁度)：?jiǎn)挝籱g/L，1mg/L稱(chēng)一度，標準要求，給水濁度小于5mg/L。濁度高時(shí)水呈渾濁狀態(tài)。

⑵溶解固形物：?jiǎn)挝籱g/L，指水中溶解鹽類(lèi)和有機物總和。水指標要求小于2500～5000mg/L。

⑶硬度：?jiǎn)挝籱mol/L，指水所含Ca+2、Mg+2離子的總量。

硬度的表示單位：

a.毫摩爾 mmol/L 1 mmol/L=50mg CaCO3

b.德國度 G° 1G°=10mg CaCO3

c.以碳酸鈣(CaCO3)表示，即ppm濃度。ppm是百萬(wàn)分數的符號。

1ppmCaCO3=1/50mmol/L

1ppm=1000ppb(微克)
例如：1公斤水中含5mgCaCO3，就可換算成5ppm。

以上三種硬度表示之間的關(guān)系為：

1mmol/L=2.804G°=50ppmCaCO3
⑷總堿度：總堿度是指水中的OH-(氫氧根)、CO3-2(碳酸根)、HCO3-(碳酸氫根)的總含量。這些陰離子在水中都呈堿性?？倝A度的表示單位與酸度相同。

總堿度是指用甲基橙作指示劑(pH=4.4)測得的堿度，也稱(chēng)甲基橙堿度。

水中所含PO4-3、HSiO3-也有堿度，但由于含量甚微，故忽略不計。

堿度與硬度的關(guān)系：

a. 總堿度>總硬度 此時(shí)，永硬為0

總堿度-總硬度=負硬度 此時(shí)，水呈堿性(pH>7)；

b. 總堿度=總硬度 此時(shí)，總堿度=暫時(shí)硬度；

c. 總堿度<總硬度 此時(shí)，總硬度-總堿度=永硬總堿度=暫硬；

⑸pH值：pH值是氫離子的負對數，表示水的酸堿程度。

pH值與堿度的關(guān)系：

堿度相同的水(或溶液)，其pH值不一定相同。反之，pH值相同的水(或溶液)，其堿度也不一定相同。原因是pH值直接反映水中H+或OH-的含量，而堿度除包括OH-外，還包括CO3-2、HCO3-等堿性物質(zhì)的含量。

如：堿度0.1mmol/L的NaOH液，pH=13

堿度0.1mmol/L的NaHCO3液，pH=8.3

堿度0.1mmol/L的NH3-H2O液，pH=11

其他水質(zhì)指標，如相對堿度、含油量、溶解氧、磷酸根(PO4-3)、Cl-根、SO4-2根、亞硫酸根等，這里就不介紹了。

由于水中所含各種雜質(zhì)，特別是懸浮物，硬度雜質(zhì)如不采取預防措施(即水處理)，就會(huì )在熱交換面上沉積，形成水垢。

⑹水垢的危害

設備的熱交換面上一旦結生水垢，就將產(chǎn)生以下危害：

一，大大降低熱交換效率，降低冷卻效果，結水垢與不結水垢對鋼鐵材質(zhì)而言，其熱交換效率相差40倍以上。如焦化廠(chǎng)用于降低煤氣的熱交換器，一旦結生水垢后，其煤氣的溫度就會(huì )升高3～5℃，體積增大，嚴重影響生產(chǎn)；

二，腐蝕設備。結垢后會(huì )產(chǎn)生垢下電化學(xué)腐蝕，增加維修量，縮短設備使用壽命，造成人力、物力、財力的浪費；

第三，危及安全生產(chǎn)。結垢嚴重時(shí)會(huì )導致穿孔、泄漏，發(fā)生安全事故，影響生產(chǎn)正常進(jìn)行。

因此，對循環(huán)冷卻水，必須進(jìn)行處理，以防止結生水垢及藻類(lèi)，這是非常必要的一項措施。

三.水處理技術(shù)方法概述

循環(huán)冷卻水防垢處理方法有多種，選用時(shí)應根據給水水質(zhì)條件、水資源短缺情況及水價(jià)等因素，因地制宜地選擇有效、安全、經(jīng)濟、簡(jiǎn)便的方法。

循環(huán)水防垢處理方法的作用分類(lèi)為：

石灰處理

降低結垢物質(zhì)含量 離子交換法

酸化法

磷化(無(wú)機聚磷酸鹽)法

防垢處理方法 穩定結垢物質(zhì)(硬度) 含有機穩定處理法

復合(無(wú)機-有機藥劑處理)法

綜合處理 酸化磷化法

酸化-有機藥劑處理
離子交換法是目前使用較為廣泛的循環(huán)冷卻水處理方法，正確處理和控制下能有效降低水中的陽(yáng)離子含量(所以該法也稱(chēng)為陽(yáng)離子交換法。陰離子處理費用昂貴，一般的循環(huán)冷卻水不宜采用)。但隨著(zhù)水處理技術(shù)的不斷發(fā)展和對環(huán)境問(wèn)題重視的提高，該法所帶來(lái)的環(huán)保問(wèn)題越來(lái)越引起重視。

使用該法過(guò)程中需要大量使用工業(yè)鹽作為交換介質(zhì)使樹(shù)脂再生，樹(shù)脂再生處理要排放廢鹽液，這會(huì )造成環(huán)境的永久性污染，使地下水鹽堿化。

出臺了一系列文件，要做好節能減排工作。我們必須認真貫徹科學(xué)發(fā)展觀(guān)的戰略方針，在水處理工作上，采用綠色處理方法。

比較各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)及對環(huán)保的影響，采用復合藥劑處理法為佳。復合藥劑主要是無(wú)機和有機藥劑，有多種配方，因而產(chǎn)品牌號也有多種。

四.對循環(huán)冷卻水系統中微生物的控制

循環(huán)冷卻水處理不僅要防垢防腐，還要防微生物。微生物種類(lèi)較多，在循環(huán)冷卻水中引發(fā)問(wèn)題的主要有三類(lèi)：藻類(lèi)、細菌和真菌。它們一是從補給水中帶入，二是由空氣中帶入。

冷卻水中的藻類(lèi)主要有：藍藻、綠藻和硅藻。

藻類(lèi)的危害：一是死亡的藻類(lèi)成為水中的懸浮物和沉淀物，二是藻類(lèi)在冷卻塔填料上的生長(cháng)會(huì )影響水分散和通風(fēng)量，降低冷卻效果。

循環(huán)水中存在大量細菌，其在新陳代謝過(guò)程中能分泌黏液，把原來(lái)懸浮在水中的固體物和無(wú)機沉淀物粘合起來(lái)，附著(zhù)于換熱表面上，引起結生污垢和腐蝕。冷卻中的細菌按其形狀分為球菌、桿菌和螺旋菌。

冷卻水中的真菌包括霉菌和酵母菌兩類(lèi)。真菌往往生成在冷卻塔的木質(zhì)構件上，水池壁上和換熱器中。真菌會(huì )破壞木材中的纖維素，使構件腐朽，產(chǎn)生細菌狀粘泥，影響冷卻效果。

因此對這三類(lèi)微生物，必須進(jìn)行殺滅、控制，通用的方法就是定期投放殺菌滅藻劑進(jìn)行殺滅。

常用的藥劑有氯劑、溴劑和有機氮硫類(lèi)藥劑。

五.循環(huán)冷卻水的補充處理及旁流處理

⒈ 對于給水濁度比較高的可以在加入復合水處理劑處理的同時(shí)，加入一定量的濁度處理劑，如聚氯化鋁等，以增強防垢效果。

⒉ 旁流處理：旁流處理就是抽取部分循環(huán)水，按要求進(jìn)行處理后再返回到循環(huán)水池中的處理方法。

1-蒸發(fā)損失；2-凝汽器；3-空氣；4-補給水；5-排污；6-旁流過(guò)濾器；7-冷卻塔

其二，為了提高循環(huán)水的濃縮倍率。通過(guò)旁流裝置從循環(huán)水中過(guò)濾除去懸浮物及沉淀物，有利于濃縮倍率的提高，減少排污量，有利于經(jīng)濟運行。