循环冷却水处理基础概念教程

循环冷却水处理基础概念2006年6月5日循环冷却水处理水的基本知识水，是极性分子,溶解能力很强O-2H+H+d+d-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pHpH=-log10(H+mol/l)pH是水中氢离子浓度的负对数硬度一般将水中钙、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。浊度浊度是表示示水中的悬悬浮物及胶胶体对光透透过时所发发生的阻碍碍程度浊度根据测测量方法的的不同分为为三种直射光测定定：单位为为ppm折射光测定定：单位为为FTU散射光测定定：单位为为NTU浊度的各单单位间无法法进行换算算指水中溶解解物质的总总量。它也也可以理解解为水中的含含盐量。溶解于水中中的盐类，，阴离子的的总当量数数和阳离子的的总当量数数相等。总溶固水中碳酸盐盐平衡H2O+CO2H2CO3H++HCO3-H++CO3-2PH与碳酸酸盐平衡密密切相关PH的变化化会引起各各类碳酸盐盐比例变化化，外界引引起某种碳碳酸盐的浓浓度变化也也使PH变变化循环冷却水水处理循环水系统统类型循环水系统统中要解决决的问题循环水处理理效果的评评价水处理方案案的实施纳尔科的水水处理循环水处理理常见问题题及处理循环冷却水水系统类型型一次冷却系系统闭路循环冷冷却水冷冻水系统统热水系统敞开式循环环冷却水循环冷却水水系统中的的问题腐蚀微生物结垢微生物循环冷却水水的腐蚀及及其控制腐蚀的定义义腐蚀是金属属转变成金金属氧化物物的过程阳极：FeFe2++2e阴极：2H2O＋O2＋4e4OH-金属在水中中的腐蚀是是电化学腐腐蚀e-e-e-FexOyOH-OH-O2铁腐蚀微电电池H2OH2OH2OO2Fe2+阴极（氧减减少）阳极（金属属流失）腐蚀的常见见类型腐蚀的形式式：根据腐腐蚀时腐蚀蚀面积的大大小，可分分为以下几几种一般腐蚀局部腐蚀点蚀电偶腐蚀氧浓差腐蚀蚀不锈钢应力力破裂影响腐蚀的的因素pH（（碱度度）温度水的流速含盐量腐蚀性气体体微生物pH对腐蚀蚀的影响腐蚀的危害害腐蚀产物成成为软垢的的一部分，，增加软垢垢损坏设备缩短设备寿寿命增加维修费费用腐蚀的控制制使用耐腐蚀蚀材料，不不易被氧化化在金属表面面形成耐腐腐蚀层，隔隔断与水的的接触。采用阴极、、阳极保护护。使用缓蚀剂剂，对金属属进行钝化化。避免不同金金属的直接接接触。常用的缓蚀蚀剂缓蚀剂是在在金属表面面形成一层层膜，隔离离金属与水水的接触而而达缓蚀目目的。缓蚀剂的类类型有沉淀淀膜型、氧氧化膜型、、金属离子子沉淀膜型型、吸附膜膜型。常用缓蚀剂剂沉淀膜型聚磷酸盐(六偏磷酸酸钠三三聚磷酸酸钠）正正磷酸盐盐焦焦磷酸有有机磷磷酸盐锌锌盐盐硅硅酸盐氧化膜型如铬酸盐钼钼酸盐盐亚硝硝酸盐钨钨酸盐盐金属离子沉沉淀膜型苯并三氮唑唑（BTA)甲甲基苯并并三唑(TT)巯巯基苯并并噻唑(MBT)冷却水中的的沉积物及及其控制水中常见沉沉积物：水水垢、污泥泥、生物粘粘泥水垢是水中中的溶解盐盐类结晶析析出沉积在在金属表面面的物质（（主要是硬硬度成分））。污泥是泥沙沙微生物残残骸黏土胶胶体等沉积积物生物粘泥是是专指以微微生物代谢谢物、残骸骸及菌团形形成的沉积积物垢形成的原原因水中所含盐盐类本身溶溶度积很小小。循环水温度度高，成垢垢盐类的溶溶解度随温温度的上升升而下降水在暴气过过程pH上上升，盐类类溶解度下下降水被浓缩后后，离子浓浓度上升，，超过溶度度积，并超超过过饱和和度。钙、镁、钠钠离子的溶溶解度对照照水的结垢性性判断Langlier饱饱和指数、、Ryznar稳定定指数饱和PHs的计算PHs=PK2__-PKps+P[Ca+2]+P[碱碱度]饱和指数＝＝PH－PHs>0有碳碳酸钙沉积积趋势=0既既无沉积又又无腐蚀<0腐腐蚀Ryznar稳定指指数＝2PHs－PH水的结垢趋趋势判断（（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不允许的腐蚀结垢的危害害阻碍热交换换器的热传传导效率降低水流量量甚至堵塞塞管路或换换热器引起垢下腐腐蚀增加能耗和和维修费用用结垢引起的的制冷机能能耗制冷量（冷冷吨）：300制制冷效率（（千瓦/冷冷吨）0.55电费（元））： 1循循环量（（吨/小时时） 200作业时间（（小时/天天）：24 年作作业日：365垢厚度增增加能耗耗 增加费费用（元元/年）0.01英英寸/0.25毫米米 10% 144,540.000.02英英寸/0.5毫米20%289,080.000.03英英寸/0.75毫米米 30% 433,620.000.04英英寸/1毫毫米40%578,160.00微生物能量量标准导导热率菌膜是比碳碳酸钙更好好的绝缘体体:结垢形成机机理离子浓度超超饱和生成成沉积物分分子有结晶核可可使结晶生生成碰撞接触增增多使结晶晶长大结晶长大后后形成沉积积，附着金金属表面阻垢分散剂剂作用原理理阀值效应（（Threshold)阻垢分散剂剂控制垢沉沉积，并非非按化学当当量进行。。几个ppm药剂能控控制几百个个ppm的的钙离子。。阻垢剂作作用原理螯合作用晶格崎变分散作用晶格畸变常用阻垢分分散剂含膦酸基团团的有机化化合物，兼兼有阻垢缓缓蚀性能常常用的的有膦酸盐盐膦酸酸酯等聚羧酸类水水溶性聚合合物丙稀酸的聚聚合物马马来酸酸的聚合物物污泥污泥是水中中的悬浮物物尘粒、微微生物残骸骸、油等沉沉积而成。。污泥通常沉沉积在水流流慢的地方方表面粗糙处处有粘性的地地方污泥和生物物粘泥的危危害非常类似于于结垢为结垢提供供晶核为微生物生生长提供条条件堵塞管道污泥生物粘粘泥的控制制良好的缓蚀蚀、阻垢和和微生物控控制方案可可适当减少少污泥、粘粘泥物理(旁滤滤，在线过过滤等)和和化学方法法相互配合合旁滤装置旁滤装置的的过滤量通通常为循环环量的5％％循环水中微微生物及控控制微生物种类类细菌真菌藻类微生物的危危害微生物引起起的粘结物物导热性差差难以清除除生物粘泥导导致垢下腐腐蚀。微生物引起起金属的腐腐蚀直接引起金金属腐蚀（（铁细菌、、硫酸盐还还原菌）产酸类细菌菌（硫杆菌菌、硝化菌菌）微生物的控控制方法常用杀生剂剂氧化性杀生生剂非氧化性杀杀生剂生物分散剂剂氧化性杀生生剂卤素及卤卤酸盐臭氧二氧化氯氯氯化异氰氰尿酸卤素类杀杀生剂在在水中的的反应X=Cl,Br,orIX2+H2OHOX+HXHOXH++OX-ActiBrom---更好的氧氧化性杀杀菌剂HOBrH++OBr–HOBr+NH3H2NBr+H2OHOBr+H2NBrHNBr2+H2OHOBr+HNBr2NBr3+H2OpH对杀杀生剂活活性的影影响pH6.06.57.07.58.08.59.09.510.0%HOClorHOBr0102030405060708090100LogKill(cfu/ml)0123456ChlorineKillBromineKillHalogens非氧化性性杀生剂剂季胺盐酰酰胺胺有机硫异噻唑啉啉酮醛类生物酶制制剂生生物物分散剂剂异噻唑啉啉酮作用目标标：所有有的好氧氧菌和厌厌氧菌，，藻类、、真菌与微生物物细胞内内的蛋白白质或酶酶的硫基基发生反反应反应速度度：慢（（4～12小时时）但持持续作用用时间长长N7330杀生生示意图图-SHgroups-NH2groupsCellwallCytoplasmicmembraneCoagulation-COOHgroupsN-7330DNA杀生剂使使用注意意事项药剂浓度度、加药药周期不同药剂剂交替使使用季节因素素药剂的相相容性循环冷却却水系统统的运行行循环水系系统运行行参数循环量蒸发量补充水量量排污量保有水量量温差浓缩倍数数参数间近近似计算算公式E=µ·R·T/B=E/(K-1)M=E＋＋B蒸发排污补充水冷却水系系统的运运行管理理原则尽可能高高的浓缩缩倍数保证处理理效果的的情况下下尽量提提高浓缩缩倍数，，节约用用水，降降低水处处理成本本良好的缓缓蚀、阻阻垢和微微生物控控制（化化学处理理）保证设备备使用寿寿命、延延长检修修周期保持能耗耗水平浓缩倍数数浓缩倍数数＝循环环水离子子浓度/补充水水离子浓浓度＝补充水水量/排排污量浓缩倍数数代表水水的再利利用率浓缩倍数数的产生生补充水循环水蒸发排污浓缩倍数数与补水水、排污污量的关关系浓缩倍数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控制浓缩缩倍数的的意义提高浓缩缩倍数，，补水、、排污量量下降，，节约用用水，降降低药剂剂成本浓缩倍数数与腐蚀蚀结垢控控制有直直接关系系浓缩倍数数的控制制方法控制排污污水量（（水表控控制）消消除直排排水和泄泄漏控制循环环水电导导率或离离子浓度度循环冷却却水的化化学处理理合适的缓缓蚀剂－－防止腐腐蚀合适的阻阻垢剂－－防止结结垢合适的分分散剂－－防止粘粘泥垢合适的杀杀菌剂－－控制微微生物生生长保持稳定定的药剂剂浓度自动化的的加药设设备随时检测测系统中中药剂浓浓度并根根据需要要补充投投加药剂剂的模式式实施自动动化加药药的原因因由于循环环水的运运行和处处理为一一连续的的过程，，因此，，化学水水处理也也必须适适应该过过程药剂投加加量过多多或过少少均会对对系统造造成有害害的影响响及浪费费人工加药药浓度波波动大，，有安全全方面的的问题普通的自自动加药药设备补充水回系统123排污/取取样控制效果果USLLSLTRASAR/电导率率控制自自动加药药21排污/取取样补充水回系统110ppmTRASAR1255umhos7.35pH排放是一种用用于自动动加药控控制和系系统诊断断的荧光光示踪技技术

ExcitationEmission荧光产生生的原理理TRASARScale/corrosioninhibitorPolymerTRASAR因子是一一种添加加在纳尔尔科化学学品中的的荧光物物质ProductDosageFluorescenceIntensity040806020100TRASAR的荧光光强度与化化学品浓度度保持一致致处理效果USLLSL水处理效果果的评定指指标腐蚀－监测测腐蚀率方法：在线线直读腐蚀蚀率仪腐腐蚀挂片测测试；监监测换热热器管标准：（碳碳钢）国标：小于于0.125毫米/年（5mpy））中石化：化化工<0.075,炼油<0.1毫米米/年纳尔科：小小于0.075毫米米/年（3mpy）黄铜：<0.004毫米/年年不锈钢<0.002毫米/年年水处理效果果的评定指指标（续））沉积速率（（粘附速率率）方法：监测测换热器管管国标：结垢垢速率<20MCM（mg/cm2.月）中石化：化化工<15MCM炼油<20MCM在线污垢热热阻仪测试试污垢热阻<3×10－4m2小时。C/千卡水处理效果果的评定指指标（续））微生物控制制细菌总数:标准：小于于105个/毫升生物粘泥量量：标准：<5ml/m3中石化:化化工<3ml/m3炼油<5ml/m3Legionella:军团团菌：<10（新加加坡）<0.1(英英国）国内水处理理简介药剂使用情情况加药方式和和监测药剂供应存在问题循环水系统统设计不合合理水处理效果果不够好浓缩倍数不不高自动化程度度低国内水处理理急需解决决的问题节省用水提高水处理理效果加药及管理理自动化纳尔科的水水处理特点点完善的水处处理理论多年研究并并不断发展展的产品系系列先进的监测测控制技术术WELCHEM:自自动控制电电导率排污污NCM100:在线线腐蚀率监监测TRASAR3000&3DTRASAR：：在线自动动监测、控控制加药针对客户条条件专门制制定的水处处理方案适合不同水水质情况的的多样化的的水处理化化学品纳尔科的水水处理特点点（续）现场专家服服务服务体系－－六个服务务标准人员调查，，系统调查查，方案操操作手册，，服务计划划，服务报报告和业务务总结应急服务技术支持苏州、新加加坡和美国国的实验室室和研究中中心电子通讯讯设计水处理理方案要点点了解用户情情况水质数据（（包括丰水水、枯水期期）循环水系统统工况装置的工艺艺条件现有水处理理设施水处理管理理情况用户存在的的问题实施化学水水处理方案案的要点有针对性的的水处理方方案适当的加药药方式自动加药、、加药量平平稳必要的监测测手段监测指标和和一定的频频率控制及时调整各各个指标确确保受控故障排除准确的判断断问题和解解决问题。。水处理方案案的实施步步骤清洗预膜清洗预膜注注意事项水质的浊度度、总铁PH值钙离子浓度度其它水处理方案案的实施步步骤（续））常规处理常规处理任任务是控制制好水质指指标需控制的水水质指标如如下（控制指标根根据选选定的的处理方案案定）需要监测控控制的水质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浓缩倍数水质控制指指标与腐蚀蚀、结垢的的关系PH药剂浓度浊度总铁离子钙硬度和总总碱度氯离子余卤细菌总数浓缩倍数冷却水处理理常见问题题的判断和和处理腐蚀问题状况：监监测的腐蚀蚀速率超标标，挂片呈呈局部腐蚀蚀或点蚀明明显。；水水中总铁浓浓度持续升升高；现场场换热设备备布满锈瘤瘤，有泄漏漏，垢样分分析表明氧氧化铁成分分占70％％～80％％。建议的处理理方法：检查