循环冷却水处理基础概念-课件

循环冷却水处理基础概念李飞雁2019年6月5日循环冷却水处理基础概念1循环冷却水处理循环冷却水处理2水的基本知识水的基本知识3水，是极性分子,溶解能力很强O-2H+H+d+d-水，是极性分子,溶解能力很强O-2H+H+d+d-4水中的主要物质阴离子：SO4-2,Cl-,HCO3-,SiO3-2etc阳离子：Ca2+,Mg2+,Na+,K+Fe2+,etc溶解气体：O2,CO2,etc有机物：微生物，油脂等悬浮颗粒：泥沙胶体等水中阴离子的总当量数和阳离子的总当量数相等水中的主要物质阴离子：SO4-2,Cl-,HCO3-,S5水质分析项目及含义电导率总碱（M碱度）pH硬度钙硬浊度总溶固水质分析项目及含义电导率6电导率电阻率的倒数称为电导率，单位是s/cm2电导率仅决定于水中离子的多少和性质。代表了水中的含盐量,因此电导率越高水中含盐量越高。表示水中含盐量的另一单位是总溶解固体（TDS），其单位是ppm对普通水、炉水、冷却水在20oC、pH中性情况下，TDSppm～0.7×电导率s/cm电导率电阻率的倒数称为电导率，单位是s/cm27碱度碱度－－指水中能与强酸发生中和反应物质的总量。一般水中碱度由氢氧化物、碳酸盐、重碳酸盐组成，称为总碱度。总碱度＝在甲基橙指示剂变色的等当点时所需的酸量＝HCO3-+CO32-+OH-＝M碱度碱度只存在于pH=4.3以上碱度碱度－－指水中能与强酸发生中和反应物质的总量。8pHpH=-log10(H+mol/l)pH是水中氢离子浓度的负对数pHpH=-log10(H+mol/l)pH是水中氢9硬度一般将水中钙、镁离子称作硬度，钙离子叫钙硬度，钙、镁离子总量叫总硬度。硬度分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度。总硬度与总碱度之差叫负硬度。硬度一般将水中钙、镁离子称作硬度，钙离子叫钙硬度，钙、镁离子10浊度浊度是表示水中的悬浮物及胶体对光透过时所发生的阻碍程度浊度根据测量方法的不同分为三种直射光测定：单位为ppm折射光测定：单位为FTU散射光测定：单位为NTU浊度的各单位间无法进行换算浊度浊度是表示水中的悬浮物及胶体对光透过时所发生的阻碍程度11指水中溶解物质的总量。它也可以理解为水中的含盐量。溶解于水中的盐类，阴离子的总当量数和阳离子的总当量数相等。总溶固总溶固12水中碳酸盐平衡H2O+CO2H2CO3

H++HCO3-

H++CO3-2水中碳酸盐平衡H2O+CO2H2CO3H++13PH与碳酸盐平衡密切相关PH的变化会引起各类碳酸盐比例变化，外界引起某种碳酸盐的浓度变化也使PH变化PH与碳酸盐平衡密切相关PH的变化会引起各类碳酸盐比例变化，14循环冷却水处理循环水系统类型循环水系统中要解决的问题循环水处理效果的评价水处理方案的实施纳尔科的水处理循环水处理常见问题及处理循环冷却水处理循环水系统类型15循环冷却水系统类型一次冷却系统闭路循环冷却水冷冻水系统热水系统敞开式循环冷却水循环冷却水系统类型一次冷却系统16循环冷却水系统中的问题腐蚀微生物结垢微生物循环冷却水系统中的问题腐蚀微生物结垢微生物17循环冷却水的腐蚀及其控制腐蚀的定义腐蚀是金属转变成金属氧化物的过程阳极：FeFe2++2e阴极：2H2O＋O2＋4e4OH-

金属在水中的腐蚀是电化学腐蚀循环冷却水的腐蚀及其控制腐蚀的定义18e-e-e-FexOyOH-OH-O2铁腐蚀微电池H2OH2OH2OO2Fe2+阴极（氧减少）阳极（金属流失）e-e-e-FexOyOH-OH-O2铁腐蚀微电池H2OH219腐蚀的常见类型腐蚀的形式：根据腐蚀时腐蚀面积的大小，可分为以下几种一般腐蚀局部腐蚀点蚀电偶腐蚀氧浓差腐蚀不锈钢应力破裂腐蚀的常见类型腐蚀的形式：根据腐蚀时腐蚀面积的大小，可分为以20影响腐蚀的因素pH（碱度）温度水的流速含盐量腐蚀性气体微生物影响腐蚀的因素pH（碱度）21pH对腐蚀的影响pH对腐蚀的影响22循环冷却水处理基础概念-课件23腐蚀的危害腐蚀产物成为软垢的一部分，增加软垢损坏设备缩短设备寿命增加维修费用腐蚀的危害腐蚀产物成为软垢的一部分，增加软垢24腐蚀的控制使用耐腐蚀材料，不易被氧化在金属表面形成耐腐蚀层，隔断与水的接触。采用阴极、阳极保护。使用缓蚀剂，对金属进行钝化。避免不同金属的直接接触。腐蚀的控制使用耐腐蚀材料，不易被氧化25常用的缓蚀剂缓蚀剂是在金属表面形成一层膜，隔离金属与水的接触而达缓蚀目的。缓蚀剂的类型有沉淀膜型、氧化膜型、金属离子沉淀膜型、吸附膜型。常用的缓蚀剂缓蚀剂是在金属表面形成一层膜，隔离金属与水的接触26常用缓蚀剂沉淀膜型聚磷酸盐(六偏磷酸钠三聚磷酸钠）正磷酸盐焦磷酸有机磷酸盐锌盐硅酸盐氧化膜型如铬酸盐钼酸盐亚硝酸盐钨酸盐金属离子沉淀膜型苯并三氮唑（BTA)甲基苯并三唑(TT)巯基苯并噻唑(MBT)常用缓蚀剂沉淀膜型27冷却水中的沉积物及其控制冷却水中的沉积物及其控制28水中常见沉积物：水垢、污泥、生物粘泥水垢是水中的溶解盐类结晶析出沉积在金属表面的物质（主要是硬度成分）。污泥是泥沙微生物残骸黏土胶体等沉积物生物粘泥是专指以微生物代谢物、残骸及菌团形成的沉积物水中常见沉积物：水垢、污泥、生物粘泥水垢是水中的溶解盐类结晶29循环冷却水处理基础概念-课件30垢形成的原因水中所含盐类本身溶度积很小。循环水温度高，成垢盐类的溶解度随温度的上升而下降水在暴气过程pH上升，盐类溶解度下降水被浓缩后，离子浓度上升，超过溶度积，并超过过饱和度。垢形成的原因水中所含盐类本身溶度积很小。31钙、镁、钠离子的溶解度对照钙、镁、钠离子的溶解度对照32水的结垢性判断Langlier饱和指数、Ryznar稳定指数饱和PHs的计算PHs=PK2__-PKps+P[Ca+2]+P[碱度]饱和指数＝PH－PHs

>0有碳酸钙沉积趋势=0既无沉积又无腐蚀<0腐蚀

Ryznar稳定指数＝2PHs－PH

水的结垢性判断Langlier饱和指数、Ryznar稳定指数33水的结垢趋势判断（续）稳定指数水的趋势<3.9十分严重结垢3.9~5.0严重结垢5.0~6.0轻度结垢6.0~7.0微量结垢或腐蚀7.0~7.5腐蚀显著7.5~9.0严重腐蚀>9.0不允许的腐蚀水的结垢趋势判断（续）稳定指数水的34结垢的危害阻碍热交换器的热传导效率降低水流量甚至堵塞管路或换热器引起垢下腐蚀增加能耗和维修费用结垢的危害阻碍热交换器的热传导效率35结垢引起的制冷机能耗

制冷量（冷吨）：300 制冷效率（千瓦/冷吨） 0.55 电费（元）： 1 循环量（吨/小时） 200 作业时间（小时/天）： 24 年作业日： 365

垢厚度 增加能耗 增加费用（元/年） 0.01英寸/0.25毫米 10% 144,540.00 0.02英寸/0.5毫米 20% 289,080.00 0.03英寸/0.75毫米 30% 433,620.00 0.04英寸/1毫米 40% 578,160.00

结垢引起的制冷机能耗 制冷量（冷吨）：300 制冷效率（千瓦36循环冷却水处理基础概念-课件37微生物能量标准

导热率菌膜是比碳酸钙更好的绝缘体:微生物能量标准

导热率菌膜是比碳酸钙更好的绝缘体:38结垢形成机理离子浓度超饱和生成沉积物分子有结晶核可使结晶生成碰撞接触增多使结晶长大结晶长大后形成沉积，附着金属表面结垢形成机理离子浓度超饱和生成沉积物分子39阻垢分散剂作用原理阀值效应（Threshold)阻垢分散剂控制垢沉积，并非按化学当量进行。几个ppm药剂能控制几百个ppm的钙离子。阻垢分散剂作用原理阀值效应（Threshold)40阻垢剂作用原理螯合作用晶格崎变分散作用阻垢剂作用原理螯合作用41晶格畸变晶格畸变42常用阻垢分散剂含膦酸基团的有机化合物，兼有阻垢缓蚀性能常用的有膦酸盐膦酸酯等聚羧酸类水溶性聚合物丙稀酸的聚合物马来酸的聚合物常用阻垢分散剂含膦酸基团的有机化合物，兼有阻垢缓蚀性能43污泥污泥是水中的悬浮物尘粒、微生物残骸、油等沉积而成。污泥通常沉积在水流慢的地方表面粗糙处有粘性的地方污泥污泥是水中的悬浮物尘粒、微生物残骸、油等沉积而成。44污泥和生物粘泥的危害非常类似于结垢为结垢提供晶核为微生物生长提供条件堵塞管道污泥和生物粘泥的危害非常类似于结垢45循环冷却水处理基础概念-课件46污泥生物粘泥的控制良好的缓蚀、阻垢和微生物控制方案可适当减少污泥、粘泥物理(旁滤，在线过滤等)和化学方法相互配合污泥生物粘泥的控制良好的缓蚀、阻垢和微生物控制方案可适当减少47旁滤装置旁滤装置的过滤量通常为循环量的5％旁滤装置旁滤装置的过滤量通常为循环量的5％48循环水中微生物及控制微生物种类细菌真菌藻类循环水中微生物及控制微生物种类49微生物的危害微生物引起的粘结物导热性差难以清除生物粘泥导致垢下腐蚀。微生物引起金属的腐蚀直接引起金属腐蚀（铁细菌、硫酸盐还原菌）产酸类细菌（硫杆菌、硝化菌）

微生物的危害微生物引起的粘结物导热性差难以清除50微生物的控制方法常用杀生剂氧化性杀生剂非氧化性杀生剂生物分散剂微生物的控制方法常用杀生剂51氧化性杀生剂卤素及卤酸盐臭氧二氧化氯氯化异氰尿酸氧化性杀生剂卤素及卤酸盐52卤素类杀生剂在水中的反应X=Cl,Br,orIX2+H2OHOX+HXHOXH++OX-卤素类杀生剂在水中的反应X=Cl,Br,orI53ActiBrom

---更好的氧化性杀菌剂HOBrH++OBr–HOBr+NH3

H2NBr+H2OHOBr+H2NBrHNBr2

+H2OHOBr+HNBr2

NBr3+H2O

ActiBrom

---更好的氧化性杀菌剂HOBrH54pH对杀生剂活性的影响pH6.06.57.07.58.08.59.09.510.0%HOClorHOBr0102030405060708090100LogKill(cfu/ml)0123456ChlorineKillBromineKillpH对杀生剂活性的影响pH6.06.57.07.58.08.55HalogensHalogens56非氧化性杀生剂季胺盐酰胺有机硫异噻唑啉酮醛类生物酶制剂生物分散剂非氧化性杀生剂季胺盐酰胺57异噻唑啉酮

作用目标：所有的好氧菌和厌氧菌，藻类、真菌与微生物细胞内的蛋白质或酶的硫基发生反应反应速度：慢（4～12小时）但持续作用时间长异噻唑啉酮

作用目标：所有的好氧菌和厌氧菌，藻类、真菌58N7330杀生示意图-SHgroups-NH2groupsCellwallCytoplasmicmembraneCoagulation-COOHgroupsN-7330DNAN7330杀生示意图-SHgroups-NH2grou59杀生剂使用注意事项药剂浓度、加药周期不同药剂交替使用季节因素药剂的相容性杀生剂使用注意事项药剂浓度、加药周期60循环冷却水系统的运行循环冷却水系统的运行61循环水系统运行参数循环量蒸发量补充水量排污量保有水量温差浓缩倍数循环水系统运行参数循环量62参数间近似计算公式E=µ·R·T

/B=E/(K-1)M=E＋B参数间近似计算公式E=µ·R·T/63蒸发排污补充水蒸发排污补充水64冷却水系统的运行管理原则尽可能高的浓缩倍数保证处理效果的情况下尽量提高浓缩倍数，节约用水，降低水处理成本良好的缓蚀、阻垢和微生物控制（化学处理）保证设备使用寿命、延长检修周期保持能耗水平冷却水系统的运行管理原则尽可能高的浓缩倍数65浓缩倍数浓缩倍数＝循环水离子浓度/补充水离子浓度 ＝补充水量/排污量浓缩倍数代表水的再利用率浓缩倍数浓缩倍数＝循环水离子浓度/补充水离子浓度66浓缩倍数的产生补充水循环水蒸发排污浓缩倍数的产生补充水循环水蒸发排污67浓缩倍数与补水、排污量的关系浓缩倍数1.52.03.04.05.06.07.0M/R%5.23.52.62.32.22.12.0B/R%3.41.70.80.50.40.30.2浓缩倍数与补水、排污量的关系浓缩倍数1.52.03.04.068控制浓缩倍数的意义提高浓缩倍数，补水、排污量下降，节约用水，降低药剂成本浓缩倍数与腐蚀结垢控制有直接关系控制浓缩倍数的意义提高浓缩倍数，补水、排污量下降，节约用水，69浓缩倍数的控制方法控制排污水量（水表控制）消除直排水和泄漏控制循环水电导率或离子浓度浓缩倍数的控制方法控制排污水量（水表控制）消除直排水和泄漏70循环冷却水的化学处理合适的缓蚀剂－防止腐蚀合适的阻垢剂－防止结垢合适的分散剂－防止粘泥垢合适的杀菌剂－控制微生物生长循环冷却水的化学处理合适的缓蚀剂－防止腐蚀71保持稳定的药剂浓度自动化的加药设备随时检测系统中药剂浓度并根据需要补充投加药剂的模式保持稳定的药剂浓度自动化的加药设备72实施自动化加药的原因由于循环水的运行和处理为一连续的过程，因此，化学水处理也必须适应该过程药剂投加量过多或过少均会对系统造成有害的影响及浪费人工加药浓度波动大，有安全方面的问题实施自动化加药的原因由于循环水的运行和处理为一连续的过程，因73普通的自动加药设备补充水回系统123排污/取样普通的自动加药设备补充水回系统123排污/取样74控制效果USLLSL控制效果USL75TRASAR/电导率控制自动加药TRASAR/电导率控制自动加药7621排污/取样补充水回系统110ppmTRASAR1255umhos7.35pH排放21排污/取样补充水回系统110ppmTRASAR125577是一种用于自动加药控制和系统诊断的荧光示踪技术

是一种用于自动加药控制和系统诊断的荧光示踪技术78ExcitationEmission荧光产生的原理ExcitationEmission荧光产生的原理79TRASARScale/corrosioninhibitorPolymerTRASAR因子是一种添加在纳尔科化学品中的荧光物质TRASARScale/corrosioninhibito80ProductDosageFluorescenceIntensity040806020100TRASAR的荧光强度与化学品浓度保持一致ProductDosageFluorescenceInt81处理效果USLLSL处理效果USL82水处理效果的评定指标腐蚀－监测腐蚀率方法：在线直读腐蚀率仪 腐蚀挂片测试；监测换热器管标准：（碳钢）国标：小于0.125毫米/年（5mpy）中石化：化工<0.075,炼油<0.1毫米/年纳尔科：小于0.075毫米/年（3mpy）黄铜：<0.004毫米/年不锈钢<0.002毫米/年水处理效果的评定指标腐蚀－监测腐蚀率83水处理效果的评定指标（续）沉积速率（粘附速率）方法：监测换热器管国标：结垢速率<20MCM（mg/cm2.月）中石化：化工<15MCM炼油<20MCM在线污垢热阻仪测试污垢热阻<3×10－4m2小时。C/千卡水处理效果的评定指标（续）沉积速率（粘附速率）84水处理效果的评定指标（续）微生物控制细菌总数:标准：小于105个/毫升生物粘泥量：标准：<5ml/m3中石化:化工<3ml/m3炼油<5ml/m3Legionella:军团菌：<10（新加坡）<0.1(英国）水处理效果的评定指标（续）微生物控制85国内水处理简介药剂使用情况加药方式和监测药剂供应存在问题循环水系统设计不合理水处理效果不够好浓缩倍数不高自动化程度低

国内水处理简介药剂使用情况86国内水处理急需解决的问题

节省用水提高水处理效果加药及管理自动化国内水处理急需解决的问题

节省用水87纳尔科的水处理特点完善的水处理理论多年研究并不断发展的产品系列先进的监测控制技术WELCHEM:自动控制电导率排污NCM100:在线腐蚀率监测TRASAR3000&3DTRASAR：在线自动监测、控制加药针对客户条件专门制定的水处理方案适合不同水质情况的多样化的水处理化学品纳尔科的水处理特点完善的水处理理论88纳尔科的水处理特点（续）现场专家服务服务体系－六个服务标准人员调查，系统调查，方案操作手册，服务计划，服务报告和业务总结应急服务技术支持苏州、新加坡和美国的实验室和研究中心电子通讯纳尔科的水处理特点（续）现场专家服务89设计水处理方案要点了解用户情况水质数据（包括丰水、枯水期）循环水系统工况装置的工艺条件现有水处理设施水处理管理情况用户存在的问题设计水处理方案要点了解用户情况90实施化学水处理方案的要点有针对性的水处理方案适当的加药方式自动加药、加药量平稳必要的监测手段监测指标和一定的频率控制及时调整各个指标确保受控故障排除准确的判断问题和解决问题。实施化学水处理方案的要点有针对性的水处理方案91水处理方案的实施步骤清洗预膜清洗预膜注意事项水质的浊度、总铁PH值钙离子浓度其它水处理方案的实施步骤清洗预膜92水处理方案的实施步骤（续）常规处理常规处理任务是控制好水质指标需控制的水质指标如下（控制指标根据选定的处理方案定）

水处理方案的实施步骤（续）常规处理93需要监测控制的水质项目项目单位指标项目单位指标PH总磷ppm电导率μS/cm2正磷ppm浊度ppm溶锌ppm钙硬度ppm总铁ppm总硬度ppm余卤ppm总碱度ppm细菌总数个/ml氯离子ppm浓缩倍数需要监测控制的水质项目项目单位指标项目单位指标PH总磷ppm94水质控制指标与腐蚀、结垢的关系PH药剂浓度浊度总铁离子钙硬度和总碱度氯离子余卤细菌总数浓缩倍数水质控制指标与腐蚀、结垢的关系PH95冷却水处理常见问题的判断和处理腐蚀问题状况：监测的腐蚀速率超标，挂片呈局部腐蚀或点蚀明显。；水中总铁浓度持续升高；现场换热设备布满锈瘤，有泄漏，垢样分析表明氧化铁成分占70％～80％。建议的处理方法：检查水质指标指标合格情况。缓蚀剂浓度、碱度、Ca+2、Cl－、异养菌等指标是否不合格项多，及时纠正。确认指标合格的情况下再考虑修改配方：增加缓蚀剂用量；增加药剂中抗点蚀的成分；提高水的碱度指标；加强对微生物的杀灭。

冷却水处理常见问题的判断和处理腐蚀问题96结垢现状：监测的粘附速率超标；换热设备超温，结垢堵塞；循环水中Ca+2与其他离子比例失调；垢样分析表明CaO、P2O5、CO2占百分比大。建议的处理方法：检查循环水中[碱度＋Ca+2]是否超标、粘泥量是否超标；加药不及时或分散剂少加；工艺条件是否变化；进水阀门开度小，水量不足；浓缩倍数过高；对症处理。增加阻垢分散剂的量或更换高效的阻垢分散剂；调低循环水中[碱度＋Ca+2]的控制指标；加酸降低PH和碱度（碱性配方也要加酸）；适当降低浓缩倍数。结垢现状：监测的粘附速率超标；换热设备超温，结垢堵塞；循环水97微生物引起的问题

现状：监测的粘附速率超标，粘泥量超标、异养菌或铁细菌、硫酸盐还原菌超标；循环水发黑、臭，有菌藻团；换热器管内有滑腻沉积物。建议的处理方法：检查加氯（卤）合格率，每日加氯（卤）量是否足够；若是用非氧化杀生剂则检查加药间隔周期是否太长；工艺物料有否泄漏。纠正措施：加强加氯（卤）管理，提高合格率，不定期交替使用非氧化杀生剂；进行粘泥剥离的强化处理。微生物引起的问题

现状：监测的粘附速率超标，粘泥量超标、异98冷却水处理常见问题的判断和处理（续）冷态期的问题特点：热负荷小，浓数倍数低，系统不稳定问题：腐蚀处理方法：强化防腐处理冷却水处理常见问题的判断和处理（续）冷态期的问题99问题？问题？100循环冷却水处理基础概念李飞雁2019年6月5日循环冷却水处理基础概念101循环冷却水处理循环冷却水处理102水的基本知识水的基本知识103水，是极性分子,溶解能力很强O-2H+H+d+d-水，是极性分子,溶解能力很强O-2H+H+d+d-104水中的主要物质阴离子：SO4-2,Cl-,HCO3-,SiO3-2etc阳离子：Ca2+,Mg2+,Na+,K+Fe2+,etc溶解气体：O2,CO2,etc有机物：微生物，油脂等悬浮颗粒：泥沙胶体等水中阴离子的总当量数和阳离子的总当量数相等水中的主要物质阴离子：SO4-2,Cl-,HCO3-,S105水质分析项目及含义电导率总碱（M碱度）pH硬度钙硬浊度总溶固水质分析项目及含义电导率106电导率电阻率的倒数称为电导率，单位是s/cm2电导率仅决定于水中离子的多少和性质。代表了水中的含盐量,因此电导率越高水中含盐量越高。表示水中含盐量的另一单位是总溶解固体（TDS），其单位是ppm对普通水、炉水、冷却水在20oC、pH中性情况下，TDSppm～0.7×电导率s/cm电导率电阻率的倒数称为电导率，单位是s/cm2107碱度碱度－－指水中能与强酸发生中和反应物质的总量。一般水中碱度由氢氧化物、碳酸盐、重碳酸盐组成，称为总碱度。总碱度＝在甲基橙指示剂变色的等当点时所需的酸量＝HCO3-+CO32-+OH-＝M碱度碱度只存在于pH=4.3以上碱度碱度－－指水中能与强酸发生中和反应物质的总量。108pHpH=-log10(H+mol/l)pH是水中氢离子浓度的负对数pHpH=-log10(H+mol/l)pH是水中氢109硬度一般将水中钙、镁离子称作硬度，钙离子叫钙硬度，钙、镁离子总量叫总硬度。硬度分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度。总硬度与总碱度之差叫负硬度。硬度一般将水中钙、镁离子称作硬度，钙离子叫钙硬度，钙、镁离子110浊度浊度是表示水中的悬浮物及胶体对光透过时所发生的阻碍程度浊度根据测量方法的不同分为三种直射光测定：单位为ppm折射光测定：单位为FTU散射光测定：单位为NTU浊度的各单位间无法进行换算浊度浊度是表示水中的悬浮物及胶体对光透过时所发生的阻碍程度111指水中溶解物质的总量。它也可以理解为水中的含盐量。溶解于水中的盐类，阴离子的总当量数和阳离子的总当量数相等。总溶固总溶固112水中碳酸盐平衡H2O+CO2H2CO3

H++HCO3-

H++CO3-2水中碳酸盐平衡H2O+CO2H2CO3H++113PH与碳酸盐平衡密切相关PH的变化会引起各类碳酸盐比例变化，外界引起某种碳酸盐的浓度变化也使PH变化PH与碳酸盐平衡密切相关PH的变化会引起各类碳酸盐比例变化，114循环冷却水处理循环水系统类型循环水系统中要解决的问题循环水处理效果的评价水处理方案的实施纳尔科的水处理循环水处理常见问题及处理循环冷却水处理循环水系统类型115循环冷却水系统类型一次冷却系统闭路循环冷却水冷冻水系统热水系统敞开式循环冷却水循环冷却水系统类型一次冷却系统116循环冷却水系统中的问题腐蚀微生物结垢微生物循环冷却水系统中的问题腐蚀微生物结垢微生物117循环冷却水的腐蚀及其控制腐蚀的定义腐蚀是金属转变成金属氧化物的过程阳极：FeFe2++2e阴极：2H2O＋O2＋4e4OH-

金属在水中的腐蚀是电化学腐蚀循环冷却水的腐蚀及其控制腐蚀的定义118e-e-e-FexOyOH-OH-O2铁腐蚀微电池H2OH2OH2OO2Fe2+阴极（氧减少）阳极（金属流失）e-e-e-FexOyOH-OH-O2铁腐蚀微电池H2OH2119腐蚀的常见类型腐蚀的形式：根据腐蚀时腐蚀面积的大小，可分为以下几种一般腐蚀局部腐蚀点蚀电偶腐蚀氧浓差腐蚀不锈钢应力破裂腐蚀的常见类型腐蚀的形式：根据腐蚀时腐蚀面积的大小，可分为以120影响腐蚀的因素pH（碱度）温度水的流速含盐量腐蚀性气体微生物影响腐蚀的因素pH（碱度）121pH对腐蚀的影响pH对腐蚀的影响122循环冷却水处理基础概念-课件123腐蚀的危害腐蚀产物成为软垢的一部分，增加软垢损坏设备缩短设备寿命增加维修费用腐蚀的危害腐蚀产物成为软垢的一部分，增加软垢124腐蚀的控制使用耐腐蚀材料，不易被氧化在金属表面形成耐腐蚀层，隔断与水的接触。采用阴极、阳极保护。使用缓蚀剂，对金属进行钝化。避免不同金属的直接接触。腐蚀的控制使用耐腐蚀材料，不易被氧化125常用的缓蚀剂缓蚀剂是在金属表面形成一层膜，隔离金属与水的接触而达缓蚀目的。缓蚀剂的类型有沉淀膜型、氧化膜型、金属离子沉淀膜型、吸附膜型。常用的缓蚀剂缓蚀剂是在金属表面形成一层膜，隔离金属与水的接触126常用缓蚀剂沉淀膜型聚磷酸盐(六偏磷酸钠三聚磷酸钠）正磷酸盐焦磷酸有机磷酸盐锌盐硅酸盐氧化膜型如铬酸盐钼酸盐亚硝酸盐钨酸盐金属离子沉淀膜型苯并三氮唑（BTA)甲基苯并三唑(TT)巯基苯并噻唑(MBT)常用缓蚀剂沉淀膜型127冷却水中的沉积物及其控制冷却水中的沉积物及其控制128水中常见沉积物：水垢、污泥、生物粘泥水垢是水中的溶解盐类结晶析出沉积在金属表面的物质（主要是硬度成分）。污泥是泥沙微生物残骸黏土胶体等沉积物生物粘泥是专指以微生物代谢物、残骸及菌团形成的沉积物水中常见沉积物：水垢、污泥、生物粘泥水垢是水中的溶解盐类结晶129循环冷却水处理基础概念-课件130垢形成的原因水中所含盐类本身溶度积很小。循环水温度高，成垢盐类的溶解度随温度的上升而下降水在暴气过程pH上升，盐类溶解度下降水被浓缩后，离子浓度上升，超过溶度积，并超过过饱和度。垢形成的原因水中所含盐类本身溶度积很小。131钙、镁、钠离子的溶解度对照钙、镁、钠离子的溶解度对照132水的结垢性判断Langlier饱和指数、Ryznar稳定指数饱和PHs的计算PHs=PK2__-PKps+P[Ca+2]+P[碱度]饱和指数＝PH－PHs

>0有碳酸钙沉积趋势=0既无沉积又无腐蚀<0腐蚀

Ryznar稳定指数＝2PHs－PH

水的结垢性判断Langlier饱和指数、Ryznar稳定指数133水的结垢趋势判断（续）稳定指数水的趋势<3.9十分严重结垢3.9~5.0严重结垢5.0~6.0轻度结垢6.0~7.0微量结垢或腐蚀7.0~7.5腐蚀显著7.5~9.0严重腐蚀>9.0不允许的腐蚀水的结垢趋势判断（续）稳定指数水的134结垢的危害阻碍热交换器的热传导效率降低水流量甚至堵塞管路或换热器引起垢下腐蚀增加能耗和维修费用结垢的危害阻碍热交换器的热传导效率135结垢引起的制冷机能耗

制冷量（冷吨）：300 制冷效率（千瓦/冷吨） 0.55 电费（元）： 1 循环量（吨/小时） 200 作业时间（小时/天）： 24 年作业日： 365

垢厚度 增加能耗 增加费用（元/年） 0.01英寸/0.25毫米 10% 144,540.00 0.02英寸/0.5毫米 20% 289,080.00 0.03英寸/0.75毫米 30% 433,620.00 0.04英寸/1毫米 40% 578,160.00

结垢引起的制冷机能耗 制冷量（冷吨）：300 制冷效率（千瓦136循环冷却水处理基础概念-课件137微生物能量标准

导热率菌膜是比碳酸钙更好的绝缘体:微生物能量标准

导热率菌膜是比碳酸钙更好的绝缘体:138结垢形成机理离子浓度超饱和生成沉积物分子有结晶核可使结晶生成碰撞接触增多使结晶长大结晶长大后形成沉积，附着金属表面结垢形成机理离子浓度超饱和生成沉积物分子139阻垢分散剂作用原理阀值效应（Threshold)阻垢分散剂控制垢沉积，并非按化学当量进行。几个ppm药剂能控制几百个ppm的钙离子。阻垢分散剂作用原理阀值效应（Threshold)140阻垢剂作用原理螯合作用晶格崎变分散作用阻垢剂作用原理螯合作用141晶格畸变晶格畸变142常用阻垢分散剂含膦酸基团的有机化合物，兼有阻垢缓蚀性能常用的有膦酸盐膦酸酯等聚羧酸类水溶性聚合物丙稀酸的聚合物马来酸的聚合物常用阻垢分散剂含膦酸基团的有机化合物，兼有阻垢缓蚀性能143污泥污泥是水中的悬浮物尘粒、微生物残骸、油等沉积而成。污泥通常沉积在水流慢的地方表面粗糙处有粘性的地方污泥污泥是水中的悬浮物尘粒、微生物残骸、油等沉积而成。144污泥和生物粘泥的危害非常类似于结垢为结垢提供晶核为微生物生长提供条件堵塞管道污泥和生物粘泥的危害非常类似于结垢145循环冷却水处理基础概念-课件146污泥生物粘泥的控制良好的缓蚀、阻垢和微生物控制方案可适当减少污泥、粘泥物理(旁滤，在线过滤等)和化学方法相互配合污泥生物粘泥的控制良好的缓蚀、阻垢和微生物控制方案可适当减少147旁滤装置旁滤装置的过滤量通常为循环量的5％旁滤装置旁滤装置的过滤量通常为循环量的5％148循环水中微生物及控制微生物种类细菌真菌藻类循环水中微生物及控制微生物种类149微生物的危害微生物引起的粘结物导热性差难以清除生物粘泥导致垢下腐蚀。微生物引起金属的腐蚀直接引起金属腐蚀（铁细菌、硫酸盐还原菌）产酸类细菌（硫杆菌、硝化菌）

微生物的危害微生物引起的粘结物导热性差难以清除150微生物的控制方法常用杀生剂氧化性杀生剂非氧化性杀生剂生物分散剂微生物的控制方法常用杀生剂151氧化性杀生剂卤素及卤酸盐臭氧二氧化氯氯化异氰尿酸氧化性杀生剂卤素及卤酸盐152卤素类杀生剂在水中的反应X=Cl,Br,orIX2+H2OHOX+HXHOXH++OX-卤素类杀生剂在水中的反应X=Cl,Br,orI153ActiBrom

---更好的氧化性杀菌剂HOBrH++OBr–HOBr+NH3

H2NBr+H2OHOBr+H2NBrHNBr2

+H2OHOBr+HNBr2

NBr3+H2O

ActiBrom

---更好的氧化性杀菌剂HOBrH154pH对杀生剂活性的影响pH6.06.57.07.58.08.59.09.510.0%HOClorHOBr0102030405060708090100LogKill(cfu/ml)0123456ChlorineKillBromineKillpH对杀生剂活性的影响pH6.06.57.07.58.08.155HalogensHalogens156非氧化性杀生剂季胺盐酰胺有机硫异噻唑啉酮醛类生物酶制剂生物分散剂非氧化性杀生剂季胺盐酰胺157异噻唑啉酮

作用目标：所有的好氧菌和厌氧菌，藻类、真菌与微生物细胞内的蛋白质或酶的硫基发生反应反应速度：慢（4～12小时）但持续作用时间长异噻唑啉酮

作用目标：所有的好氧菌和厌氧菌，藻类、真菌158N7330杀生示意图-SHgroups-NH2groupsCellwallCytoplasmicmembraneCoagulation-COOHgroupsN-7330DNAN7330杀生示意图-SHgroups-NH2grou159杀生剂使用注意事项药剂浓度、加药周期不同药剂交替使用季节因素药剂的相容性杀生剂使用注意事项药剂浓度、加药周期160循环冷却水系统的运行循环冷却水系统的运行161循环水系统运行参数循环量蒸发量补充水量排污量保有水量温差浓缩倍数循环水系统运行参数循环量162参数间近似计算公式E=µ·R·T

/B=E/(K-1)M=E＋B参数间近似计算公式E=µ·R·T/163蒸发排污补充水蒸发排污补充水164冷却水系统的运行管理原则尽可能高的浓缩倍数保证处理效果的情况下尽量提高浓缩倍数，节约用水，降低水处理成本良好的缓蚀、阻垢和微生物控制（化学处理）保证设备使用寿命、延长检修周期保持能耗水平冷却水系统的运行管理原则尽可能高的浓缩倍数165浓缩倍数浓缩倍数＝循环水离子浓度/补充水离子浓度 ＝补充水量/排污量浓缩倍数代表水的再利用率浓缩倍数浓缩倍数＝循环水离子浓度/补充水离子浓度166浓缩倍数的产生补充水循环水蒸发排污浓缩倍数的产生补充水循环水蒸发排污167浓缩倍数与补水、排污量的关系浓缩倍数1.52.03.04.05.06.07.0M/R%5.23.52.62.32.22.12.0B/R%3.41.70.80.50.40.30.2浓缩倍数与补水、排污量的关系浓缩倍数1.52.03.04.0168控制浓缩倍数的意义提高浓缩倍数，补水、排污量下降，节约用水，降低药剂成本浓缩倍数与腐蚀结垢控制有直接关系控制浓缩倍数的意义提高浓缩倍数，补水、排污量下降，节约用水，169浓缩倍数的控制方法控制排污水量（水表控制）消除直排水和泄漏控制循环水电导率或离子浓度浓缩倍数的控制方法控制排污水量（水表控制）消除直排水和泄漏170循环冷却水的化学处理合适的缓蚀剂－防止腐蚀合适的阻垢剂－防止结垢合适的分散剂－防止粘泥垢合适的杀菌剂－控制微生物生长循环冷却水的化学处理合适的缓蚀剂－防止腐蚀171保持稳定的药剂浓度自动化的加药设备随时检测系统中药剂浓度并根据需要补充投加药剂的模式保持稳定的药剂浓度自动化的加药设备172实施自动化加药的原因由于循环水的运行和处理为一连续的过程，因此，化学水处理也必须适应该过程药剂投加量过多或过少均会对系统造成有害的影响及浪费人工加药浓度波动大，有安全方面的问题实施自动化加药的原因由于循环水的运行和处理为一连续的过程，因173普通的自动加药设备补充水回系统123排污/取样普通的自动加药设备补充水回系统123排污/取样174控制效果USLLSL控制效果USL175TRASAR/电导率控制自动加药TRASAR/电导率控制自动加药17621排污/取样补充水回系统110ppmTRASAR1255umhos7.35pH排放21排污/取样补充水回系统110ppmTRASAR1255177是一种用于自动加药控制和系统诊断的荧光示踪技术

是一种用于自动加药控制和系统诊断的荧光示踪技术178ExcitationEmission荧光产生的原理ExcitationEmission荧光产生的原理179TRASARScale/corrosioninhibitorPolymerTRASAR因子是一种添加在纳尔科化学品中的荧光物质TRASARScale/corrosioninhibito180ProductDosageFluorescenceIntensity040806020100TRASAR的荧光强度与化学品浓度保持一致ProductDosageFluorescenceInt181处理效果USLLSL处理效果USL182水处理效果的评定指标腐蚀－监测腐蚀率方法：在线直读腐蚀率仪 腐蚀挂片测试；监测换热器管标准：（碳钢）国标：小于0.125毫米/年（5mpy）中石化：化工<0.075,炼油<0.1毫米/年纳尔科：小于0.075毫米/年（3mpy）黄铜：<0.004毫米/年不锈钢<0.002毫米/年水处理效果的评定指标腐蚀－监测腐蚀率183水处理效果的评定指标（续）沉积速率（粘附速率）方法：监测换热器管国标：结垢速率<20MCM（mg/cm2.月）中石化：化工<15MCM炼油<20MCM在线污垢热阻仪测试污垢热阻<3×10－4m2小时。C/千卡水处理效果的评定指标（续）沉积速率（粘附速率）184水处理效果的评定指标（续）微生物控制细菌总数:标准：小于105个/毫升生物粘泥量：标准：<5ml/m3中石化:化工<3ml/m3炼油<5ml/m3Legionella:军团菌：<10（新加坡）<0.1(英国）水处理效果的评定指标（续）微生物控制185国内水处理简介药剂使用情况加药方式和监测药剂供应存在问题循环水系统设计不合理水处理效果不够好浓缩倍数不高自动化程度低