水处理技术研修工业循环水处理技术

节能环保技术系列培训讲义宝钢人才开发院工程技术培训中心2008年目录TOC\o"1-2"\h\z\u第一部分水处理技术及节水工艺1一、实践科学发展观，认识工业节水的内涵11、水资源现状12、流域的水环境13、中国节水技术政策大纲24、中国节水技术的创新研究的进展6二、专业节水的主要途径101、推广工业节水成套技术102、高浓缩倍数的新概念173、水能量的转移和利用304、配套设备开发的新思维31三、工业节水的关键技术321、新型水处理剂的的应用32（1）问题的提出32（2）冷却水中的污垢表现形式33（3）水垢34（4）污泥34（5）污垢的危害34（6）污垢热阻34（7）冷却水中污垢的形成35（8）形成污垢的环境条件36（9）形成污垢的工艺条件36（10）形成污垢的热力学分析37（11）形成污垢的动力学过程38（12）污垢的控制技术40（13）聚合物阻垢分散剂41（14）共聚物阻垢分散剂41（15）磺酸盐共聚物43（16）分散磷酸钙的聚合物分散剂43（17）树枝状聚合物442、绿色水处理剂的观念的逐渐成熟45（1）循环冷却水的缓蚀阻垢绿色化学处理是现代水处理技术的发展方向45（2）铬酸盐水处理配方、亚硝酸盐缓蚀阻垢处理配方45（3）磷系缓蚀阻垢处理配方46（4）钨酸盐、钼酸盐、硅酸盐等配方46（5）膦系全有机碱性水处理缓蚀阻垢配方47（6）膦(磺)羧酸碱性全有机缓蚀阻垢处理配方47（7）低磷缓蚀阻垢处理配方48（8）绿色水处理化学品50（9）聚环氧琥珀酸50（10）聚天冬氨酸51（11）烷基环氧羧酸52（12）臭氧氧化技术在循环冷却水处理中的应用53（13）微电解用于循环冷却水53（14）微生物分散剂533、复合水处理剂的功效研究。544、水资源的新视野－深度净化和适度降低COD555、水系统设计中的节水话题55第一部分水处理技术及节水工艺实践科学发展观，认识工业节水的内涵节水技术的研究包括城市生活给水给水、农业节水给水和工业节水给水。工业节水给水包含水的循环使用，水的回收利用和废水的排放回用。工业节水给水是在水资源的支配下，在环境状况的影响下，由循环使用，回收利用和废水的排放回用所派生的相关给水。水的循环使用涵盖大力发展循环用水系统、串联用水系统和回用水系统。推进企业用水网络集成技术的开发与应用，优化企业用水网络系统。鼓励在新建、扩建和改建项目中采用水网络集成技术。水的回收利用主要发展和推广蒸汽冷凝水回收再利用技术。优化企业蒸汽冷凝水回收网络．发展闭式回收系统。推广使用蒸汽冷凝水的回收设备和装置，推广漏汽率小、背压度大的节水型巯水器。优化蒸汽冷凝水除铁、除油技术。废水的排放回用就是要发展外排废水回用和“零排放”技术。鼓励和支持企业外排废(污)水处理后回用，大力推广外排废(污)水处理后回用于循环冷却水系统的技术。在缺水以及生态环境要求高的地区，鼓励企业应用废水“零排放”技术。水资源现状降水总量为56876亿立方米；地表水资源量23126亿立方米；流入国际界河的水量为970亿立方米，入海水量为12921亿立方米。全国矿化度小于或等于2克/升的地下水资源量为7436亿立方米全国总供水量5548亿立方米，占当年水资源总量的23%。其中，地表水源供水量占81.2%，地下水源供水量占18.5%，其他水源供水量占0.3%长江，中国第一大河，世界第三大河。从格拉丹东雪山到入海口，长江流经11个省市自治区，全长6300公里，流域面积180万平方公里，占全国国土面积的20%。长江年径流量为9600亿立方米，占全国淡水资源的40%流域的水环境《长江保护与发展报告》的主编之一、长江水利委员会水资源保护局前局长翁立达教授表示，长江干流岸边污染达600公里，长江生态系统也在不断退化。沱沱河沿，“万里长江第一镇”在这里，“第一”还有很多：万里长江第一桥、万里长江第一小学……正当沱沱河沿接受并熟悉这些个“第一”的时候，一项新的第一却被加冠她的身上——万里长江第一污染源。沱沱河沿的一些店铺门前已经积起了水，烟盒、破鞋、塑料袋，漂在水中，沉入烂泥；雁石坪的情况更糟糕，垃圾被居民，还有环卫部门直接倒进了布曲河。沱沱河大桥西头，一个大坑成了小镇居民“约定俗成”的垃圾站。只要稍微一走近，就让人不自觉地加快脚步，那个臭具有超凡的杀伤力。臭味很大部分来自，大坑边一个没有蓄粪池的旱厕。其实，在沱沱河沿，还有雁石坪，绝大多数旱厕没有蓄粪池。“约定俗成”的垃圾站在沱沱河沿还有几个。在一些地方，说居民直接把垃圾倒进沱沱河，一点都不为过。这些垃圾除了300多沱沱河沿居民的生活垃圾，还有一部分是过路的人和车带来的。应该说，遍地垃圾不可怕，可怕的是遍地垃圾让常住和路过的人们把制造垃圾当成了习以为常。江苏省2006年全省废水排放量51.56亿吨，其中工业废水排放量为28.72亿吨，占废水排放总量55.7%；生活废水排放量为22.84亿吨，占废水排放总量44.3%。废水中化学需氧量（COD）排放总量为93.03万吨，其中工业废水中COD排放量为29.18万吨，占COD排放总量31.4%；生活污水中COD排放量为63.85万吨，占COD排放总量68.6%。氨氮排放总量为8.31万吨，其中工业废水中氨氮排放量为2.28万吨，占27.4%；生活污水中氨氮排放量为6.03万吨，占72.6%。石油类排放总量为2073.28吨，挥发酚排放总量为77.08吨。太湖流域COD排放量控制在25.4万吨，在2005年基础上削减2.8万吨，10个城镇集中式饮用水源地水质基本达到Ⅲ类，中国节水技术政策大纲国家发展改革委科技部水利部、建设部、农业部发布《中国节水技术政策大纲》，关于工业节水的主要内容有：冷却节水技术发展高效冷却节水技术是工业节水的重点。发展高效换热技术和设备。推广物料换热节水技术，优化换热流程和换热器组合．发展新型高效换热器。鼓励发展高效环保节水型冷却塔和其他冷却构筑物。优化循环冷却水系统，加快淘汰冷却效率低、用水量大的冷却池、喷水池等冷却构筑物。推广高效新型旁滤器，淘汰低效反冲洗水量大的旁滤设施。发展高效循环冷却水处理技术。在敞开式循环间接冷却水系统，推广浓缩倍数大于4的水处理运行技术；逐步淘汰浓缩倍数小于3的水处理运行技术；限制使用高磷锌水处理技术；开发应用环保型水处理药剂和配方。发展空气冷却技术。在缺水以及气候条件适宜的地区推广空气冷却技术。鼓励研究开发运行高效、经济合理的空气冷却技术和设备。在加热炉等高温设备推广应用汽化冷却技术。应充分利用汽、水分离后的汽。热力和工艺系统节水技术工业生产的热力和工艺系统用水分为锅炉给水、蒸汽、热水、纯水、软化水、脱盐水、去离子水等。其用水量居工业用水量的第二位，仅次于冷却用水。节约热力和工艺系统用水是工业节水的重要组成部分。推广生产工艺(装置内、装置间、工序内、工序间)的热联合技术。推广中压产汽设备的给水使用除盐水、低压产汽设备的给水使用软化水。推广使用闭式循环水汽取样装置。研究开发能够实现“零排放”的热水锅炉和蒸汽锅炉水处理技术、锅炉气力排灰渣技术和“零排放”无堵塞湿法脱硫技术。发展干式蒸馏、干式汽提、无蒸汽除氧等少用或不用蒸汽的技术。优化蒸汽自动调节系统。优化锅炉给水、工艺用水的制备工艺。鼓励采用逆流再生、双层床、清洗水回收等技术降低自用水量。研究开发锅炉给水、工艺用水制备新技术、新设备，逐步推广电去离子净水技术。洗涤节水技术在工业生产过程中洗涤用水分为产品洗涤、装备清洗和环境洗涤用水。推广逆流漂洗、喷淋洗涤、汽水冲洗、气雾喷洗、高压水洗、振荡水洗、高效转盘等节水技术和设备。发展装备节水清洗技术。推广可再循环再利用的清洗剂或多步合一的清洗剂及清洗技术；推广干冰清洗、微生物清洗、喷淋清洗、水汽脉冲清洗、不停车在线清洗等技术。发展环境节水洗涤技术。推广使用再生水和具有光催化或空气催化的自清洁涂膜技术。推广可以减少用水的各类水洗助剂和相关化学品。开发各类高效环保型清洗剂、微生物清洗剂和高效水洗机。开发研究环保型溶剂、干洗机、离子体清洗等无水洗涤技术和设备。工业给水和废水处理节水技术推广使用新型滤料高精度过滤技术、汽水反冲洗技术等降低反洗用水量技术。推广回收利用反洗排水和沉淀池排泥水的技术。鼓励在废水处理中应用臭氧、紫外线等无二次污染消毒技术。开发和推广超临界水处理、光化学处理、新型生物法、活性炭吸附法、膜法等技术在工业废水处理中的应用。非常规水资源利用技术发展海水直接利用技术。在沿海地区工业企业大力推广海水直流冷却和海水循环冷却技术。，积极发展海水和苦咸水淡化处理技术。实施以海水淡化为主，兼顾卤水制盐以及提取其他有用成分相结合的产业链技术，提高海水淡化综合效益。通过扩大海水淡化装置规模、实施能量回收等技术降低海水淡化成本。发展海水淡化设备的成套化、系列化、标准化制造技术。发展采煤、采油、采矿等矿井水的资源化利用技术。推广矿井水作为矿区工业用水和生活用水、农田用水等替代水源应用技术。工业输用水管网、设备防漏和快速堵漏修复技术降低输水管网、用水管网、用水设备(器具)的漏损率，是工业节水的一个重要途径。发展新型输用水管材。限制并逐步淘汰传统的铸铁管和镀锌管，加速发展机械强度高、刚性好、安装方便的水管。发展不泄漏、便于操作和监控、寿命长的阀门和管件。优化工业供水压力、液面、水量控制技术。发展便捷、实用的工业水管网和设备(器具)的检漏设备、仪器和技术。研究开发管网和设备(器具)的快速堵漏修复技术。工业用水计量管理技术工业用水的计量、控制是用水统计、管理和节水技术进步的基础工作。重点用水系统和设备应配置计量水表和控制仪表。完善和修订有关的各类设计规范，明确水计量和监控仪表的设计安装及精度要求。重点用水系统和设备应逐步完善计算机和自动监控系统。鼓励和推广企业建立用水和节水计算机管理系统和数据库。鼓励开发生产新型工业水量计量仪表、限量水表和限时控制、水压控制、水位控制、水位传感控制等控制仪表。重点节水工艺节水工艺是指通过改变生产原料、工艺和设备或用水方式，实现少用水或不用水。它是更高层次(节水、节能、提高产品质量等)的源头节水技术。大力发展和推广火力发电、钢铁、电石等工业干式除灰与干式输灰(渣)、高浓度灰渣输送、冲灰水回收利用等节水技术和设备以及冶炼厂干法收尘净化技术。推广燃气一蒸汽联合循环发电、洁净煤燃烧发电技术。研究开发使用天然气等石化燃料发电等少用水的发电工艺和技术。推广钢铁工业融熔还原等非高炉炼铁工艺，开发薄带连铸工艺。推广炼焦生产中的干熄焦或低水分熄焦工艺。鼓励加氢精制工艺，淘汰油品精制中的酸碱洗涤工艺。发展合成氨生产节水工艺。采用低能耗的脱碳工艺替代水洗脱除二氧化碳、低热耗苯菲尔工艺和MDEA脱碳工艺；推广全低变工艺、NHD脱硫、脱碳的气体净化工艺；发展以天然气为原料制氨；推广醇烃化精制及低压低能耗氨合成系统；以重油为原料生产合成氨。采用干法回收炭黑。发展尿素生产节水工艺。在新建装置推广采用cO2和NH3汽提工艺。推广水溶液全循环尿素节能节水增产工艺。中、小型尿素装置推广尿素废液深度水解解吸工艺。推广甲醇生产低压合成工艺。发展烧碱生产节水工艺。推广离子膜法烧碱。采用三效逆流蒸发改造传统的顺流蒸发。推广万吨级三效逆流蒸发装置和高效自然强制循环蒸发器。发展纯碱生产节水工艺。氨碱法工厂推广真空蒸馏、干法加灰技术。发展硫酸生产酸洗净化节水工艺和新型换热设备，逐步淘汰水洗净化工艺和传统的铸铁冷却排管。发展纺织生产节水工艺。推广使用高效节水型助荆；推广使用生物酶处理技术、高效短流程前处理工艺、冷轧堆一步法前处理工艺、染色一浴法新工艺、低水位逆流漂洗工艺和高温高压小浴比液流染色工艺及设备；研究开发高温高压气流染色、微悬浮体染整、低温等离子体加工工艺及设备。鼓励纺织印染加工企业采用天然彩棉等节水型生产原料，推广天然彩棉新型制造技术。发展造纸工业化学制浆节水工艺。推广纤维原料洗涤水循环使用工艺系统；推广低卡伯值蒸煮、漂前氧脱木素处理、封闭式洗筛系统；发展无元素氯或全无氯漂白，研究开发适合草浆特点的低氯漂白和全无氯漂白，合理组织漂白洗浆滤液的逆流使用；推广中浓技术和过程智能化控制技术；发展提高碱回收黑液多效蒸发站二次蒸汽冷凝水回用率的工艺。发展机械浆、二次纤维浆的制浆水循环使用工艺系统；推广高效沉淀过滤设备白水回收技术。加强白水封闭循环工艺研究；开发白水回收和中段废水二级生化处理后回用技术和装备。发展食品与发酵工业节水工艺。根据不同产品和不同生产工艺。开发干法、半湿法和湿法制备淀粉取水闭环流程工艺。推广脱胚玉米粉生产酒精、淀粉生产味精和柠檬酸等发酵产品的取水闭环流程工艺。推广高浓糖化醪发酵(酒精、啤酒、味精、酵母、柠檬酸等)和高浓母液(味精等)提取工艺。推广采用双效以上蒸发器的浓缩工艺。淘汰淀粉质原料高温蒸煮糊化、低浓度糖液发酵、低浓度母液提取等工艺。研究开发啤酒麦汁一段冷却、酒精差压蒸馏装置等。发展油田节水工艺。推广优化注水技术，减少无效注水量。对特高含水期油田，采取细分层注水，细分层堵水、调剖等技术措施，控制注入水量。推广先进适用的油田产出水处理回注工艺。对特低渗透油田的采出水，推广精细处理工艺。注蒸汽开采的稠油油田，推广稠油污水深度处理回用注汽锅炉技术。研发三次采油采出水处理回用工艺技术。推广油气田施工和井下作业节水工艺。发展煤炭生产节水工艺。推广煤炭采掘过程的有效保水措施，防止矿坑漏水或突水。开发和应用对围岩破坏小、水流失少的先进采掘工艺和设备。开发和应用动筛跳汰机等节水选煤设备。开发和应用干法选煤工艺和设备。研究开发大型先进的脱水和煤泥水处理设备。推广水泥窑外分解新型干法生产新工艺，逐步淘汰湿法生产工艺。中国节水技术的创新研究的进展历程“八五”以前，我国工业节水技术以仿制为主；“八五”期间，侧重水处理药剂的创新开发，以期实现由仿制到自主创新的重大转变；“九五”期间，侧重药剂产业化技术的开发，以期加快创新品种工业化及进入市场的步伐；“十五”期间。侧重工业节水成套技术的集成开发及应用研究。以期为工业企业大幅度节水提供技术支撑。“十五”期间我国工业节水技术创新取得的主要进展“十五”期间，受国家科技部的委托，中化化工科学技术研究总院作为项目组织单位，组织天津化工研究设计院、杭州水处理技术开发中心、北京化工大学、南京工业大学等院所、高校及近30家企事业单位共同承担了“十五”国家科技攻关计划重点项目“工业节水及膜法海水淡化技术开发”的研究开发工作．解决了工业水处理领域的一些重大的关键性技术及集成技术。取得了明显的节水成效。高浓缩倍率循环冷却水节水成套技术天津化工研究设计院开发了适用于高浓缩倍率运行的水处理化学品及在线自动监控技术．从而提高了水的重复利用率，减少了排荇水量。进一步节约了新鲜水量。采用该成套技术在天津石化公司乙烯厂建设了循环景11000t/h的循环冷却水系统节水示范装景。实现了对冷却水中阻垢分散剂剂量、pH、电导率、余氯等项目的在线自动监控和远程监控。经过3年多稳定运转考核，碳钢腐蚀率(不预膜)<0.03mm/a。污垢黏附速率<10mcm，污垢热阻<1.22×10—4m2·K/Wr，浓缩倍率5～5.5，异养菌数<1×105/mL，总硬+总碱(以CaCO3计)达到1600mg/L，所有控制指标均优于国内最严格的中国石化行业标准要求的指标。整体技术达国际先进水平。该成套技术已在天津石化乙烯厂、天津钢管公司等30家企业的近5O套工业装置上得到了应用，每年节约补充水3.0×107t以上，减少污水排放3.0×工业蒸汽锅炉水节水成套技术北京化工大学首次开发了由蒸汽发生技术、汽水平衡技术、清洗强化技术、防腐阻垢技术等集成的工业蒸汽锅炉节水成套技术。其特点是能够代替离子交换树脂。消除离子交换树脂再生废水、溶盐废水、反洗水、冲洗水排放。突破了把锅炉运行和停用分开处理的传统模式。实现锅水运行期零排污、停用期间不排污。能有效防止锅炉运行或停用期间的结垢、腐蚀，能最大限度回收凝结水。该技术实现了对锅炉的全系统监控。采用该成套技术在廊坊热力中心建立了产汽量60t/h的示范工程。已稳定运行3年多，使锅炉吨蒸汽补水量由原来的1.4～1.8t下降到O.07t，吨蒸汽排污由1.2t下降到O.003t。并解决了腐蚀和结垢问题，凝结水系统存在的腐蚀问题已得到有效控制。该技术已在廊坊热力中心、天津泰达热电公司等1O多家企业的近300台蒸汽锅炉推广．每年节水1.0×107t以上，减少污水排放1.0×107t以上。海水淡化关键设备低压膜滤器和能量回收器杭州水处理技术开发研究中心开展了中空纤维膜纺丝配方的选择与优化、纺丝工艺条件的研究与优化等研究工作。开发了具有自主知识产权的低压膜滤器装置。经现场考核，膜滤器操作压力≤O.4MPa、海水回收率≥98％：开展了阀控余压能量回收技术(尤其是正位移式)的研究，试制了处理量5O～65m3/h的能量回收器样机。并配套用于天津1000t/d反渗透海水淡化示范装置的试验研究，试运行表明，能量回收器的能量回收率≥8O工业废水回用技术的开发及应用研究（a）膜法钢铁冷轧乳化液废水回用技术南京工业大学通过对钢铁冷轧乳化液废水性质与陶瓷膜的结构参数和表面性质关系的研究。攻克了废水处理用无机陶瓷膜材料及膜的清洗等关键技术，成功开发出处理含油废水的成套陶瓷膜技术。利用该技术在宝钢建立了年处理冷轧乳化液废水6.0×l04t的示范装置。经3年多的运行考核，膜渗透通量>120L/(m2·h)，油截留率>99.5％，渗透水中油的质量浓度<10mg/L。水回用率>9O％，各项指标均达到合同要求。其中膜渗透通景、油截留率、渗透水油含量等指标均优于宝钢进口有机膜的处理效果。该技术已被武汉钢铁公司、昆明钢铁公司、马鞍山钢铁公司等1O多家企业采用，已实现年节水近1.0×106t。减少废水排放1.0×106t。（b）膜法含镍电镀废水回用技术杭州水处理技术开发研究中心运用纳滤技术和反渗透技术集成的膜技术处理含镍电镀废水，成功实现了回收硫酸镍和回用废水的“双重”目标。采用该技术在长沙力元新材料公司建立了年处理镀镍废水3.0×105t的示范装置。3年多的运行结果表明，该装置镍离子的回收率≥95％，水回用率≥95％，漂洗水的TDS<10mg/L。各项指标均达到了合同要求。（c）电厂灰水回用技术南京工业大学通过对灰水比、搅拌速率及停留时间等对碳酸钙的结晶速率的影响。确定了最佳管前沉淀工艺。开发了在高pH下仍具有优良阻垢分散性能的高效阻垢剂。研究了回水的水质对烟气的吸收效果，确定絮凝剂和特种沉淀剂的用量、含硫烟气的洗涤等工艺条件。该技术在江西萍乡矿业集团高坑电厂和淮北矿业集团宇能热电有限责任公司分别建成了7.2×103t/d的电厂灰水回用装置各1套。运行表明，废水回用率均>9O％，吨水处理成本<1元。（d）黏胶纤维车间空气冷却废水回用技术杭州水处理技术开发研究中心通过研究解决了大规模耐有机物污染、高脱盐率、低电耗膜法处理回收黏胶废水的工艺技术难题，开发了适用于膜法处理空气冷却废水工艺的预处理和后处理技术、膜阻垢技术、膜清洗和性能恢复技术，研究、筛选了适用于处理高盐度、高微生物废水处理配套设备的材料。在新乡化纤股份有限公司建成了日产纯净水1.2×104t的黏胶纤维车间空气冷却废水回用工业化装置。（e）制革废水回用技术北京化工大学通过研究优化了菌丝体表面分子印迹吸附剂的制各工艺。建成了年产1.0×103t分子印迹吸附剂的工业生产装置。开发了膨胀床壳聚糖处理装置与沉淀法、生物活性污泥曝气法等组合工艺处理含铬制革废水的回用技术。在河北辛集制革工业区污水处理厂建立了500t/d的废水回用中试装置。中科院成都有机所．开发了清洁化脱毛浸灰、酶法皮纤维分散技术，使废液中的S2—减少7O％；在四川省崇州市富邦皮革有限公司建成了3.0×103t/d的制革综合污水回用示范工程，当地环保部门已跟踪监测1年多，水质指标符合回用水要求、运行稳定可靠。（f）抗生素类制药废水回用技术北京化工大学首创了微反应器法来控制纳米颗粒的生长，制备出对抗生素废水光催化活性很高的改性纳米二氧化硅，开发了以廉价的不锈钢基体制备可达到钛基效果的不溶性催化电极的制备方法．开发了介孔二氧化硅膜催化处理废水技术。并开发出生化一光催化/电催化一介孔膜催化组合工艺处理含抗生素废水的集成技术。并建立了200t/d的废水回用中试装置。（g）三次采油废水回用技术山东大学研究合成了新型阳离子高分子废水处理剂(淀粉一丙烯酰胺一二甲基二烯丙基氯化铵)，通过反相乳液聚合方法合成了两性聚合物(DMPS—AM)，作为HPAM水溶液黏度的稳定剂，利用荷相反电性的表面活性剂与聚合物相互作用的原理。使三次采油废水经预处理后能直接用于油田聚合物驱油的溶液配制，而且通过添加两性共聚物，稳定了聚丙烯酰胺溶液的黏度。保证了驱油效果。建成了处理三次采油废水回用规模300t/d中试装置1套。（h）膜法稀土废水回用中试技术杭州水处理技术开发研究中心。通过膜法铵盐废水预处理试验研究，攻克了除油、防垢等预处理技术难题。开展了膜法铵盐废水脱盐和浓缩试验研究，确定了采用多级反渗透集成工艺的技术方案，筛选出特种不锈钢材料并辅之以表面涂覆技术，解决了膜法铵盐废水处理系统设备的防腐问题。通过采用膜集成工艺和能量回收技术与装置，解决了稀土工业处理高浓度铵盐废水能耗高的问题。（i）工业废水回用作循环冷却水补充水技术天津化工研究设计院开发了废水经深度处理回用于循环冷却水系统的技术。在确定废水深度处理方案的基础上，开发完成了新型的杀菌剥离剂、微生物分散剂以及配套的在线自动监控系统，解决了水系统因COD、BOD、含盐量高而引起的腐蚀、结垢和生物黏泥问题，保证了系统的正常运行。集水处理药剂与水系统工况监控装置于一体，开发出工业废水回用成套工程技术。工业水处理剂（a）聚环氧琥珀酸北京化工大学研究解决了聚环氧琥珀酸合成反应过程中催化剂、控制暴聚方法等关键技术问题。成功地开发了合成绿色药剂聚环氧琥珀酸的三种催化剂、二条技术路线和定向引导工艺．建立了300t/a中试装置，经多批次考核。产品相对分子质量400～5000，重金属质量分数<0.01％。OECD301B试验易降解，应用试验阻垢率≥99％。（b）聚天冬氨酸北京化工大学开发了利用L一天冬氨酸为原料，在无溶剂条件下。固相合成聚天冬氨酸的新方法，与其他聚天冬氨酸制备方法相比，该工艺具有产品相对分子质量范围宽，且相对分子质量可调的优点。原料转化率>99％，建立了300t/a中试线二条，中试产品相对分子质量为1000—5000，重金属质量浓度为7mg/L，OECD301B试验易降解。经磷酰化改性后，其产品应用于万吨级工业循环冷却水，取得了良好的应用效果，阻垢率>99％，缓蚀率>97％。（c）聚环氧磺羧酸天津化工研究设计院和南京工业大学等单位开展了绿色药剂聚环氧磺羧酸的研究开发。天津化工研究设计院研究的合成新工艺具有如下特点：采用了加氮气保护和加相转移催化剂的方法，提高了含磺酸单体3一氯一2一羟基丙磺酸钠制备单元的收率；保持反应体系温度的恒定，同时选择合适的pH。较好地控制了马来酸酐单体催化环氧化反应速率。通过增加低温冷却系统，及时带走环氧化产生的反应热，避免了生产过程的“飞温”现象；在碱性条件．Sr、Ba基的碱土金属化合物作为开环聚合反应的催化剂，提高了产品的聚合度。（d）聚谷氨酸南京工业大学以生物合成的聚谷氨酸(PGA)为原料。生产环境友好水处理剂低相对分子质量聚谷氨酸(LMPGA)和高相对分子质量聚谷氨酸(HMP．GA)。联合上游PGA生产工艺，改进了原料PGA的分离工艺。尤其优化了其中的超滤工艺，得到适合LMPGA和HMPGA生产的PGA超滤液。节约了有机溶剂的用量，提高了PGA的收率。此外使用液体PGA作为原料，也优化了后续LMPGA和HMPGA生产工艺；采用盐酸并辅以少量乙酸降解PGA，在优化条件下得到LMPGA，工艺容易控制，质量稳定，有良好的阻碳酸钙和磷酸钙性能；在国内外首次采用聚乙二醇缩水甘油醚PEGB为交联剂，部分控制交联得到水溶性的HMPGA(相对分子质量达107)，解决了生产过程中的难点，获得的HMPGA有良好的絮凝性。（e）丙烯酸一丙烯酰胺共聚物絮凝剂北京化工大学在原有反相悬浮聚合法研究的基础上．开发了反相乳液法制备丙烯酸一丙烯酰胺共聚物絮凝剂的新工艺技术。建成了生产规模5oot/a的产业化装置，试制产品具有相对分子质量高、溶解性好等优点。（f）膜系统用清洗剂天津化工研究设计院研制了膜清洗剂M一1。其主要成分包括带有支链的磺酸盐和新型磺基琥珀酸酯二钠盐，这两种成分可增加清洗剂的钙皂分散力、乳化力及去污力，另外该清洗剂中还含有络合剂、有机酸、溶剂、多聚磷酸盐等成分。该产品突破了以往国内外选用十二烷基苯磺酸钠作为清洗剂主要成分的模式，并建成了500t/a的中试装置1套。（g）膜系统用杀菌剂天津化工研究设计院合成了具有新结构的同时兼具杀菌、清洗性能的杀菌剂TSM一2。它对异养菌、铁细菌、硫酸盐还原菌杀灭效果特别显著，并且用量少，效率高，不易产生抗药性，对环境影响极小。易生物降解，与膜材料有较好的相容性。已建成500t/a的中试生产装置1套。专业节水的主要途径推广工业节水成套技术工业节水成套技术的内容之一实施高浓度倍数运行水处理技术和工业废水回用技术，集中力量突破了水资源的开源、节流技术关键，开发了水处理用化学品及其应用技术。同时针对工业循环冷却水的主要技术特点以及在浓缩倍数提高过程中，水中有害离子带来的严重结垢、腐蚀、菌藻滋生等问题，在试验研究的基础上，筛选并完成高钙、高碱、高含盐量水质的水处理技术方案。应用高浓度倍数运行的水处理化学品及自动监控技术，将目前普遍冷却水循环运行浓缩倍数2-3倍提高到3-5倍，从而实现了在提高水的重复利用率和减少排污量的前提下的水系统的稳定运行。还对污水处理厂及工厂废水处理装置排出的二级废水，经过深度处理后回用于工业循环冷却水中。其主要技术指标：冷却水循环运行浓度倍率达到3-5倍以上；铜合金和不锈钢腐蚀率≤0.005mm/a；污垢热阻＜3.2X10－4m2·K/W；异氧菌数＜1X105个/ml；碳钢腐蚀率≤工业冷却水处理智能化在线(远程)监控技术，实现了信号的远程传输相关技术，其中包括可在线监控的示踪型阻垢分散剂、烷基环氧羧酸缓蚀阻垢剂、高效杀菌剂和聚丙醚二胺四甲叉膦酸,对处于临界饱和状态的CaCO3、Ca3(PO4)2、CaSO4的沉积有良好抑制功能,且抗干扰能力强、稳定性好、抗水解和氧化能力强。成果获国家发明专利。

监控系统：（a）浓缩倍率在线监控系统通过在线的电导测试系统，及时测定补充水及循环水中的电导率并通过自控装置，及时调整排污量，达到控制浓缩倍率的目的，使整个循环水系统保持在一个稳定的浓缩倍率下运行。（b）水处理药剂在线监控及智能化控制系统水处理药剂在线监控系统可自动测定示踪型水处理药剂的浓度，并根据不同浓缩倍数下设定的药剂浓度，自动控制加药量，确保水中药剂的有效浓度。实现了日常加药的自动管理。（c）余氯监控系统为控制水中的菌藻及生物黏泥，防止腐蚀发生，系统可根据余氯在线测定及时调整控制杀菌剂的投人量，以保证系统的正常运行。（d）pH在线监控系统通过在线的pH检测系统，及时测定循环水中的pH，实现异常情况的及时报警处理。（e）计算机远程控制平台建立系统各项参数的远程控制平台，对有关控制参数及时收集、归纳、远程传输、综合分析，确定最终处理方案，同时将调整后的设定参数迅速反馈到系统的控制装置上，以保证系统的正常运行。同时，该系统还具有事件读出、储存功能，可获得和储存循环水系统各控制参数，如储存1d至1个月中水系统高、低分辨率的信号。为了可靠地运行，系统设置了不同功能的报警系统，如流量开关报警、温度控制报警、电导率监控报警、余氯监控报警等。案例1：节水技术应用天津石化公司乙烯厂第一循环水场循环水量为11000m3/h（a）补充水水质：（略）（b）动态实验结果：好（略）（c）监测结果：好（略）节水效果和经济效益工业节水成套新技术的工业应用不仅取得了良好的技术效果，而且带来了显著的节水效果和经济效益。乙烯一循以前在低浓缩倍数下运行，平均每月需补充新鲜水约18万t，循环水排污约9万t，采用高浓缩倍数运行后，平均每月需补充新鲜水13万t，循环水排污4万t，从2002年11月末至2003年8月末，共节约新鲜水近45万t，减少排污水近45万t，补充水价格按4.8元/t，排污水处理按0.5元/t计算，9个月时间内共节约新鲜水费216万元，减少排污水费22.5万元，综合经济效益达238.5万元。案例2：石油化工企业的节水应用工艺过程的用水与节水工艺过程用水主要包括生产成品或半成品进行高温加热时所消耗的直冷水、主要动力蒸汽的耗水、电脱盐用水、产品水洗水、配制化学药剂用水、工艺注水、清洗槽车用水、机泵直流冷却水等。为了降低过程新鲜水的消耗，一方面需要改革生产工艺，如增大油品加氢处理力度；采用管壳式表面冷却器代替大气冷凝器，以：空泵代替蒸汽喷射泵，消除大气冷凝器排水；用干气、瓦斯或其它气体代替蒸汽或采用重沸器代替直接蒸汽汽提；用空气冷却取代水冷却等压缩用水量；取缔机泵等的直流冷却用水。另一方面必须注重工艺用水的管理和优化使用。开展中水回用技术工艺用水必须打破所有用水都得用新鲜水的传统观念，要将某一工序的排水水质与另一工序的用水水质要求结合起来，经过选择和比较，用经过简单净化或不加处理就可以提供给另一工序的水，建立若干循环回用的系统，适当并逐步扩大采用中水代替新鲜水作工艺用水的规模。如含硫汽提净化水回用作电脱盐注水、焦化装置补充水和富气洗涤水、气体回收原料气水洗水、含硫污水原料水罐水封水等；加氢型脱硫净化水回用于加氢精制和加氢裂化装置，作反应器后空冷器前的注水；用催化裂化装置的汽提蒸汽凝结水吸收富气；将碱洗汽油废碱液经脱臭处理后回用于柴油碱洗；冷焦水、切焦水处理后闭路循环使用等；某些含有发生蒸汽和电站的炼油厂，可采用循环系统和锅炉排污等较洁净的废水作锅炉的冲灰水等，降低工艺新鲜水的消耗。强化管理、减少或杜绝非装置用水消耗炼油厂工艺新鲜水有很大一部分消耗在非工业生产装置上，如装置清洗、机泵和地面冲洗用水等；特别是某些部门由于用水管理不善，长流水现象时有发生；没有或形同虚设的水计量设施造成新鲜水大量浪费，从而增大了工艺用水量。对此必须完善计量，实施用水严格管理，如规定不得采用新鲜水清洗机泵和地面等，减少或杜绝非装置用水。锅炉软化水和脱盐水在炼油厂消耗的新鲜水中，制备软化水和脱盐水占有的比例最大，主要用于锅炉自产蒸汽和发电，这与国外普遍采取外购蒸汽相比大大增加了新鲜水的消耗。由于长期以来的松散管理和节水意识的淡薄，使得制水效率低、锅炉排污和冲灰用水量高，特别是蒸汽凝结水回收率低，造成新鲜水和能源的大量浪费，因此节水空间很大。（a）提高制水的回收率炼油厂的锅炉主要包括余热锅炉、中温中压级和高温高压级锅炉3类，对应的给水处理分别采用传统的软化、一级离子交换复床、二级离子交换(复床+混床)除盐工艺。制水过程中新鲜水的消耗除用作发生蒸汽外，由于给水水质不高导致大量的锅炉排污也占有较高的比例，应该适当提高给水水平，如用二级化学除盐水作中、低压产汽设备的给水，大幅度降低锅炉排污率；同时由于锅炉排污水的含盐量在150mg/L以下，经换热后，可利用余压回至循环水场作为循环水的补充水。近年来，随着地表水减少和污染的加重，地表源水正逐渐被硬度和含盐量较大的地下水取代，使得制水过程酸碱消耗增加、运行费用增大，因此炼油厂普遍开始采用较为经济的一级反渗透与二级混床组合工艺，但在降低酸碱耗量的同时，却增大了新鲜水耗量(水回收率75％左右)。为了解决这个问题，可以在工艺中增加对反渗透浓缩水软化循环处理，提高水回收率至85％以上。（b）充分利用炼油厂余热发生蒸汽炼油厂在油品二次加工过程中会产生大量的高温余热，充分利用它们发生蒸汽，会节约大量的能源和锅炉蒸汽的发生量，如用年千万吨级的催化裂化、加氢裂化、制氢以及硫磺回收装置产生的高温余热，理论上可发生1000t/h以上的高、中压蒸汽，能基本满足整个炼油厂的需要。而对于低温余热，炼油厂应优化热平衡，普遍采用装置内、装置间的热联合和换热系统的优化设计，提高余热的综合利用率，将剩余的160℃的物流发生0.3～1.0MPa低压蒸汽，160—90℃（c）提高蒸汽凝结水的回收率炼油厂蒸汽主要供动力设备和工艺使用，工艺用汽除汽提、抽真空、原料雾化、制氢反应和加热炉喷嘴燃油雾化外，其余的70％以上主要作为间接加热，因此具有很大的回用潜力。但长期以来由于采用落后的蒸汽系统疏水器，没有或不完善的凝结水回收管网，因换热设备的渗漏和腐蚀导致凝结水含油和铁，没有实用的监测手段和先进的净化处理技术设备，使凝结水回收率一直处于10％以下(发达国家的凝结水回收率为70％左右)。为了缩小与发达国家的差距，炼油厂首先需要加大系统管网的建设和完善，选用先进的节能疏水阀，实施凝结水的在线检测，采用焦炭吸收、活性炭吸附、阻截等除油和离子交换、电磁过滤器除铁等技术作为凝结水处理的补充手段，再以高水高用的原则加以回用，提高蒸汽凝结水的回收率。对于确实存在回用困难的炼油厂，也应采用高水低用的原则送至循环水场，作循环水的补充水，绝不能当作废水排人污水处理场。循环冷却系统的节水炼油厂循环冷却系统的新鲜水消耗量占企业新鲜水用量的35％左右，与发达国家的差距主要体现在系统运行中浓缩倍数偏低、新鲜水补充量和排污量过大。需要急待解决的问题是：提高浓缩倍数和开展污水回用技术。（a）提高浓缩倍数目前我国炼油厂的平均浓缩倍数只有2.2，与发达国家(平均浓缩倍数为3.5以上)相比，用水消耗增加了30％以上，因此应设法对目前循环冷却系统浓缩倍数偏低的原因进行分析，尽快采取措施提高系统的浓缩倍数。（b）优化系统设计，降低循环水系统容积在我国炼油厂中，70％以上的循环冷却系统的系统容量(V)与循环水量(R)的比值超过了0.5，由于系统循环量裕度过高，冷却塔水负荷达不到设计水量，致使塔布水不均匀，水、气在填料中不能充分接触，冷却效果下降，循环水与空气热交换焓差推动力变小，冷却回水温度和冷却塔进出水温差达不到设计要求，最终导致系统蒸发量降低，浓缩倍数偏低。对此，新设计中必须转变保守的观念，严格按照V/R=1/3～1/5的比值设计，如果必须考虑循环量裕度，也应采取相应措施，在冷却塔之间的连通处安放阀门，根据生产负荷调节循环量。对于容积大的循环冷却系统，需要采取措施弥补，如提高冷却塔的能力和效率，减少冷却塔数量；降低水池深度；冷却塔间增加可调节性等。（c）强化管理、规范操作目前循环水系统存在的主要问题是：装置随意排水、补水造成排污失控；设备老化及操作不当造成冷换设备泄漏，循环水质恶化；一些生产装置还存在直流水；工艺操作不按设计水温调节水冷器的水流量；冷却塔布水不均、填料损坏等造成冷却效率下降。为维持循环系统的运行，企业被迫采用较低的浓缩倍数。对此，必须强化管理、规范操作，规定循环水不得作冲洗地面、喷淋、消防等用水；对压缩机、机泵冷却水采用压力回收或加泵回收；消除直流水；对水箱冷却器等用水采用密闭管道或设泵提升，送回循环水场；防止水及地下水通过排水井渗入循环系统，以及因排水管道和井的泄漏造成排污量的增加；杜绝新鲜水与循环水管道串接；对因少量或距离远而直接排掉的循环水进行回收或改用其它供水；对冷换设备采用固定年限更换，提高水冷器制造和检修质量，解决漏油问题；对重点冷却器制定监控分析项目，及时发现泄漏点并加以处理，避免对整个系统造成影响；采用先进的冷却器疏水器，降低排水量；加强循环系统的设施改造，杜绝跑冒滴漏等。（d）改善旁滤处理设施，压缩排污量目前的循环冷却系统主要采用混凝沉淀的旁滤工艺，由于技术水平或操作等原因使旁滤池反冲洗的用水量很大，即使系统不排污，浓缩倍数也较低。为了提高系统的浓缩倍数，建议对旁滤设施进行改造，采用效率高、反冲洗水量低的过滤设施。同时可根据循环水水质和处理要求，对旁滤出水作适当软化、脱盐、脱COD和微生物等处理，通过改善循环水水质，减少排污量和补充水量。（e）提高系统补充水水质受所处地理位置的限制，一些企业的源水较差，如齐鲁、锦州、沧州等石化企业，源水属高硬度、高碱度结垢型水，系统浓缩倍数的提高受到垢的制约，尽管已开发出多种高效阻垢剂，但阻垢仅能抑制难溶性盐的动力学反应速率，延长诱导期，当钙离子超过极限值后，会生成药剂一钙凝胶沉淀，使药剂失效，因此提高系统浓缩倍数的根本方法是采用石灰苏打或离子交换软化、电渗析和反渗透等技术降低补充水的硬度；茂名、湛江等地区的源水则为超低碱度、超低硬度的强腐蚀性水，除考虑采用适宜的缓蚀剂外，需要对源水进行预处理，降低水的腐蚀性。（f）开展净化污水深度或适度处理回用作循环系统补充水技术随着系统浓缩倍数提高到一定数值后，系统因排污量减少所带来的补充水量的降低已经很小，补充水主要消耗在系统的蒸发和风吹损失的补充上，为减少新鲜水的消耗，需要寻求其它水源代替，其中净化污水处理回用是一项最为重要的措施。通过炼油厂净化污水与可回用作补充水水质要求的比较表明，使净化污水得到普遍回用必须对污水中的悬浮物、COD和氨氮作深度或适度处理，并消除异味。深度降低污水中的悬浮物污水中的悬浮物主要由泥沙、尘土、腐植质、纤维素以及菌、藻等微生物组成，含量一般为100～200mg/L。这些杂质与水形成胶状态的胶体溶液，通常不能利用重力沉降的方法去除。针对具体水质，在充分考虑处理效率、投资和运行费用、过滤速度、占地面积，以及过滤反洗的用水量等因素后，从目前较成熟的混凝澄清、砂滤、介质过滤、微孔过滤、袋式过滤、纤维过滤中选用适宜技术和设备，将污水中的悬浮物脱除到10mg/L以下。深度或适度降低污水中的COD净化污水中的COD主要是一些呈难生物降解性的高分子有机物，平均浓度在100mg/L左右。由于BOD一般在10mg/L以下，不能直接采用生物降解的方法深度处理，通常可采用：(1)化学氧化一生物接触氧化组合技术，即向污水中投加一定浓度的氧化剂(如氯气、臭氧等)，使高分子难生物降解的有机物氧化为可生化性的低分子物，再通过生物接触氧化降解COD。然而应用中必须注意：为保证足够的氧化效果，要保持相当浓度的氧化剂量，这可能造成处理水中某些成分的增加，使水增加腐蚀性或增大基建投资和运行费用。(2)活性炭和生物炭法。活性炭来源广泛、价格低廉、对各种有机污染物通常能达到50％左右的去除率；生物炭则是将生物菌负载在活性炭上，利用生物和吸附的双重作用，提高污水中COD的脱除率。但在处理过程中吸附、脱附速度较慢，对低浓度有机物脱除率低，易出现粉化、装填松动产生沟槽和沉降问题，特别是难以再生，多采用一次性使用，或将废炭运回制备厂家处理，导致运行费用较高。(3)活性炭纤维吸附法。活性炭纤维与活性炭吸附性能相似，但由于它具有单一态的微孔结构、巨大的比表面积和多种官能团，使吸附能在高效、高容量、高速度下进行。案例3：电厂循环水概况兰州第二热电厂，铜管材质为H68A黄铜管，并已有部分换成HAl77—2铝黄铜管。循环水量为15420m3/h，冷却水进出口水温差为11水质：（略）对水质实行指数判断，结果（略）药剂原使用LY一808A阻垢缓蚀剂，在浓缩倍数为2.0下运行，经大修检查中确认：凝汽器状况良好，铜管内无垢附着、无污泥、未见腐蚀迹象。后改用LY一808B新型阻垢缓蚀剂，具有含磷低、抗氧化性强、分散性明显、对铜材腐蚀性小的特点。试验过程挂片、腐蚀监测仪运行573h后，取出试验管样，进行清洁处理并称重，计算腐蚀速率(运行期间氯根浓缩倍率在2.03～2.93范围，碱度浓缩倍率在1.90～282范围)。铜管腐蚀速率均大于国家标准0.005mm/a。从外观看铜管表面有不均匀的黑色，监测仪安装后的2天内就出现此状。以后浓缩倍率越高铜管表面越黄亮，越接近铜管本色。在氯根浓缩倍率大于3.浓缩倍率有一段时间达到4.3，碱度浓缩倍率达到3.0，小修时检查凝汽器管内情况仍然良好，和原来使用LY一808A阻垢缓蚀剂时抽出的铜管管样进行对比，腐蚀明显减轻，保护膜基本完好。最佳运行条件确定节水效果单台机组随循环冷却水浓缩倍率的逐渐上升，补给水量从9334t/d下降到8000t/d，日平均节水约l300t。按兰州二热现在的实际执行水价(1.05元/t)计算，以每年最长运行时间365天考虑，每台机每年可节约水费50万元，2台机可以节约100万元。高浓缩倍数的新概念浓缩倍数和节水水的浓缩主要在冷却塔还完成的，它发送在空气难题的传热和传质过程中。BB0FM134DEDDAA2R敞开式循环冷却水流程简图系统的全部水容量为V(m3)，冷却水的总流量为R(m3/h)，冷却水流经换热设备后经冷却塔喷淋冷却后回集水池循环使用。在冷却塔顶部经过风机抽风，带走蒸发水损失量E(m3/h)和一部分夹带出的称为风吹损失量D(m3/h)的微小水珠，风吹损失量D与冷却塔内空气流量、水气比和塔的性能如收水器的效率等因素有关，一般为循环水量R的0.01％~0.05％。这部分水不但损耗了冷却水水量，增加了药剂的消耗，也造成了环境的不舒适。空气从冷却塔底部的百叶窗进入填料，百叶窗兼有导风和挡水作用，因此在百叶窗空隙有水的飞溅损失。在水泵、阀门等处有泄漏水损失量F(m3/h)和系统排污水量Bo(m3/h)。系统的用水需要由经过预处理的水源水提供，很显然补充水量M(m3/h)由下式给出：M＝E＋D＋Bo＋F当把风吹损失水D、泄漏损失水F、排污水Bo和飞溅损失水等合并起来，看成是系统的总排污水量B(m3/h)，那么式(45)可简化成：M＝E＋B该式表示了冷却水系统的总水量的平衡。当系统实际上对循环冷却水有二次提升甚至有三次提升时，由一些非正常因素造成水量不平衡，如钢铁厂、化肥厂、空分厂等由于水泵间性能的差异，用户用水量的变化，工程设备的分期投产等因素经常出现水流不稳定、水量不平衡，引起水泵损坏，工艺设备冷却水的水压、水量波动，给生产带来混乱。通常通过调节水泵运行状态，选用调速水泵，并实现水位、水压、水量连锁，采用流量调节阀或旁通阀等来避免这些现象的产生。所以循环冷却水的水量平衡有理论数据上的平衡和实际操作上的平衡。从冷却塔顶部逸出的蒸汽E是纯水，而把水中的溶解物质和悬浮物颗粒都留在了水中，补充水中含有的溶解物质，随着冷却水的运行，水质在不断浓缩过程中。从系统各个部位排出的水的水质有一些差别，如经过换热器后，结垢使得水中的碱度和硬度有所降低，经过冷却塔喷淋后，水中碱度组成变化了，溶解氧浓度增加了。但对于每一个循环来说其变化是很微小的，在计算时视其浓度相等，以CR表示水中总溶解盐的含量，以CM表示补充水中总溶解盐的含量，则可定义冷却水的浓缩倍率N：N＝CR/CM在实际操作过程中，对循环水进行浓缩倍率计算时，由于测定水中全部溶解的盐很麻烦，因此常选择一些只跟水体的浓缩同步增加，而不受其他因素，如腐蚀、药剂降解、受热、结垢、随药剂组分进入水体等干扰和影响的组分代表水中溶解盐浓度来进行计算，通常选用较多的有Cl－、Na＋、K＋、SiO2和电导率或总溶解固体等。浓缩倍率是一个相对量的概念，不能用浓缩倍率的高低来简单评定药剂的性能，但能反映冷却水系统运行的管理水平，如一个地方地表水的含盐量很低，运行浓缩五倍以后还比另一个地方的补充水的含盐量低。冷却水运行稳定后，在一个确定的浓缩倍率时，进入水体盐的量为M·CM，应该等于排出系统外盐的量B·CR，由此得到：M·CM＝B·CR所以，浓缩倍数N＝CR/CM＝M/B由此得到：M＝N·E/N－1和B＝E/N－1很显然，一个循环冷却水系统的循环水量和冷却水温差设计确定后，控制运行的浓缩倍率就是控制了系统的补充水量、排污水量，也就实现了系统的水量基本平衡。以一个循环水量为10000m3/h系统为例，气温为28℃，进出口冷却水温差保持可以充分认识到：(a)N＝1是指直流水状态，这时补充水量等于排污水量。(b)冷却水循环运行的节水效应是十分明显的，当N＝2时，补充水量不是循环水量的一半，而只有系统蒸发水量的2倍，循环水量的约1.7％。(c)冷却水循环运行的环保效应也是十分明显的，当N＝2时，向环境的排污水量约是循环水量的0.85％。(d)随着浓缩倍率的增大，系统的补充水量和排污水量都下降，但水中溶解盐类等杂质成倍增加，水质条件恶化了。当N＞10倍以后，M≈E，说明水的补充主要用于蒸发损失。当冷却塔的风吹损失和系统泄漏损失有一个定量排污值时，系统运行的浓缩倍率是一个有限值。(e)设计上补充水量和排污水量受运行的浓缩倍率控制，在操作上只要改变排污水量和补充水量就可以改变系统运行的浓缩倍率。当系统刚开车时，为了尽快达到设定的运行浓缩倍率值，可以关闭排污阀；而当浓缩倍率过高时，可以加大排污水量同时加大补充水量，实现浓缩倍率的短时间恢复。当系统设定了操作运行工艺参数后，从一个平衡状态转变到另一个平衡状态需要足够的运行时间，是系统处于稳定状态下的变化，是安全平稳的操作。现以水中一个只依浓缩倍率变化而变化的稳定存在的离子为例，说明离子的浓缩过程方程式：设定系统在水位恒定时的保有水量V(m3)，补充水的含盐浓度和组成不变，那么水中某一组分的瞬时变化量为VdCi，它等于补充水给这一组分的瞬时增加量MCMdt和排污水对这一组分的瞬时减少量BCidt之和：：VdCi＝MCMdt＋BCidt设初始状态t0时该组分的浓度为C0，则到t时该组分的浓度可对上式进行变量分离后积分得：MCM/B是i组分按浓缩倍率要求设定的运行浓度，当系统保有水量V(m3)很大时，达到设定值需要运行很长的时间，只有采用开启或关闭排污、补充水阀门的变量操作，才能快速实现。MCM/B＞C0,是冷却水的浓缩过程，假设某冷却水系统M＝45m3/h，B＝15m3/h，V＝2000m3，CM组分i随时间的浓缩过程曲线如图所示。浓度C（mg/L）水中组分浓缩过程曲线浓度C（mg/L）水中组分浓缩过程曲线01002003000100200300400500600700800运行时间（hr）水中组分稀释过程曲线水中组分稀释过程曲线2003004005000100200300400500600700800运行时间（hr）浓度C（mg/L）冷却塔中的传热过程：热的循环水和冷的空气的直接接触传热。冷却塔的传质过程：水的汽化：在传质过程同时发生传热；水对空气的洗涤：增加水中的气体、悬浮物、溶解物空气对水的冲击：水中物质平衡的不断变化。水资源的广泛性和相应的净水技术为了提高循环冷却水运行的浓缩倍数，首先要保障补充水的质量。在实施国家节水大纲的过程中，各企业迟早都要遇到水资源的广泛性和多样性，受污染的地表水、高矿化度的地下水、生活污水、工业废水、海水都有可能作为循环冷却水的补充水。水的净化技术主要有混凝、澄清、过滤、软化、除盐、分离、吸附、氧化、除磷和脱氮等工艺或工艺的组合。混凝技术是向水体中头合适的混凝剂降低水中的悬浮物和胶体。水中的颗粒在重力的作用下沉降的过程称澄清，通过这一基本原理改变水中的颗粒大小和设计专门的设备或构筑物可加速水的澄清速度。过滤技术是利用一些多孔介质，即滤料从水中分离不溶解固体的过程。这些过滤介质可以允许水通过而对固体颗粒起到筛分、截留的作用。使水通过过滤介质常需要有一定的压力，这种压力可以分别由重度、真空或流体压力来提供，使用压力的大小则取决于过滤的面积、过滤的时间和反冲洗的流量等因素。根据上述原理，作为完成过滤技术的设备——过滤器可分为恒压过滤和恒速过滤两种。过滤介质又称滤料，可以有很多种类型，如砂粒、布、无烟煤、金属丝网、多孔板、微孔塑料、微孔陶瓷，但作为好的滤料应符合一些基本要求：①有足够的机械强度；②有良好的化学稳定性；③外形接近球形，表面粗糙，吸附表面大；④可就地取材，价格低廉；⑤无毒性，对人体和环境不会造成不良影响等。高效纤维过滤器是一种结构新颖的过滤器，采用纤维柬为滤科垂直悬挂在多孔板上组成滤料层；在纤维滤料内设置加压室，通过加压室充永和排水来调节滤层纤维密度；加压室充永后过滤器运行，预过滤水从设备下部进入，清水从设备上部引出；加压室排水后对过滤器清洗。通过控制加压室充水量，可调节滤料的堆积密度，并根据出水水质要求，可方便地实现过滤器的运行和清洗。其下部设有空气分配系统和上下配水挡板，加压室充水为自动控制，设备整体可实现自动控制。高效纤维过滤器以纤维丝束为滤料，若干纤维束以一定的密度排布于过滤器中，构成一松散并易于清洗的滤层，当加压室充人一定体积的水使纤维处于一定的压实状态，待过滤的水在压力作用下沿纤维束伸展的方向流过。即得到过滤。清洗时。排出加压室内的水，纤维束被放松。用水沿纤维束伸展方向冲出截留物，即使之得到清洗再生。过滤精度：高效纤维过滤器滤料比表面积大，吸附能力强；出水侧滤层存在压实区，保证了足够大的滤料密度，可以起到水质保护作用；清洗时可使纤维全部处于松散状态，能得到很彻底的清洗。这些条件使高效纤维过滤器具有很高的过滤精度，源水经过滤后透明度非常好，浊度近于零。软化技术是通过一定的工艺把水中的硬度去除。水软化可采用化学沉淀法、石灰苏打法、钠离子交换法等。除盐技术是将水中的盐分去除的工艺，常使用离子交换法、膜过滤法和蒸馏法等。分离是使用电荷、压力等理化手段将水中的容质分离出来，常用的电场分离、磁场分离、电渗析、膜过滤等。吸附是将某些物质添加到水中以后，吸附水体中的色度、胶体、特性离子、固体颗粒，然后从水中去除。当水中的COD值较高时，一般不宜作冷却水的补充水需要通过生物氧化、高级氧化、活性碳吸附等工艺对水进行深度处理。气水共存管的腐蚀和不锈钢在水中的腐蚀冷却水在高浓缩倍数条件下，对金属的腐蚀会加剧。1）气水共存管共存管的腐蚀案例一根大口径的水管拆分成多跟相对小口径水管时，由于设计和施工时的不匹配，造成其中有的管段中形成气水共存现象。水的温度较高。水中的溶解氧能得到有效的补充。碳钢管会在短时间内腐蚀破坏。涉及到：金属在水中腐蚀的基本原理；金属的宏观腐蚀；金属的气相腐蚀。2）金属在含氯离子水中的腐蚀案例（a）基础水质：（略）（b）20#碳钢的腐蚀速度，旋转挂片，50℃20#碳钢的腐蚀速度随氯离子浓度的增加而加快。（c）不锈钢在基础水中的极化曲线（略）（d）不锈钢在一定氯离子浓度下极化曲线（略）（e）不锈钢在基础中加入氯离子后的Eb和Ep值（略）（f）18—8不锈钢在600mg/LC1－溶液中、316L不锈钢在1400mg/LC1－溶液中加入50mg/L十二烷基苯磺酸钠前后的循环阳极极化曲线：（略）（g）涉及金属的钝化、点腐蚀的形成、氯离子的破坏作用。腐蚀评定和测量方法金属材料的表面观测。溶液与介质的表观变化观察：颜色、沉淀物等。低倍放大观察：凡是产物的数量、分布、黏附、不均匀程度等。金相显微观察：确定晶间腐蚀和选择性腐蚀，测量点腐蚀的程度。连续拍照和摄影：可在一定程度上跟踪腐蚀过程。失重测量：可根据金属试样的重量变化来确定均匀腐蚀速度。增重测量：不分离腐蚀产物，有条件时可原位测量，特别适用于高温氧化和气相腐蚀。氢气的收集：针对酸腐蚀。氧消耗的测定：只考虑均匀腐蚀，不能确定腐蚀的类型和腐蚀产物的分布情况，当腐蚀产物较复杂时，很难计算腐蚀速度。测定第一腐蚀点出现的时间：只能用于实验室测定腐蚀点数目：在实验室里一种腐蚀程度的比较。测量厚度的变化：只适用于均匀腐蚀。可在线。测量点腐蚀数目和蚀孔的深度：判定局部腐蚀的危害程度。测量往复歪曲次数和歪曲角：用于实验室的晶间腐蚀的研究。金属试样电阻的变化：一般只适用于均匀腐蚀，可在实验室或现场测量。介质组成：当确定副食反应时，可间接描述腐蚀速度，腐蚀产物对产品质量的影响。测定金属试样的力学性能的变化：间接评价腐蚀的影响程度和设备的使用寿命。热效应测定：只适用于强烈的腐蚀过程。测定金属表面对光反射能力的变化：气相腐蚀测定腐蚀断裂的时间：可用于工程设计。电化学测定：线性极化、极化曲线、电位时间曲线、电化学保护参数、交流阻抗、循环伏安、电化学噪声、微区测量等。腐蚀产物组成分析。金属表面膜组成分析。断口分析。电化学与力学性能组合分析试样的现场挂片模拟试验。实物试验。节水过程的管理技术这里只介绍循环冷却水管理技术循环冷却水系统的管理技术涉及系统流程设计管理、配方设计、配套设备设计管理、开车准备管理、加药管理、运行检测与调整管理、检修保养管理和新技术应用管理等。系统流程设计管理技术循环冷却水的系统流程设计首先是水量的大小，从设计规范的原则，系统的保有水量是循环水量的1/3到1/5之间，但各个冷却水系统对水量的要求是不一样的。水量的最低要求是在冷却水不能返回系统时，设备停车冷却或其他水源接通补充所需要的最少时间。高温的钢铁行业需要很大设计余量的系统保有水量，而低温的一般行业保有水量可低于1/5的循环水量。对于水质温度变化来说，在满足设备运行安全的情况下，系统的保有水量越少越好。保有水量低的优点是水处理药剂能得到充分的利用，系统水质更新容易，清洗和预膜的药剂消耗较少；缺点是系统水质浓缩速度快，对缺水事故的缓冲能力弱。循环冷却水出水温度的下限是大气环境的湿球温度。循环冷却水系统与环境的协调是十分重要的。系统的流速对水处理的效果影响极大。系统补水和排水的能力会给水处理的效果带来很大的影响。系统的旁滤设计很重要，但旁滤量要合适。开车准备管理技术只有循环冷却水运行稳定以后，才能进行生产装置的热负荷运行。因此需要进行单台设备的调试合格，针对工艺条件的水处理配方能安全可靠地达到设定的缓蚀、阻垢和杀菌的预期目标，过水金属表面已经处于清洁状态，检测和监控的仪器设施能提供稳定可靠的信息，岗位人员经过严格的培训，质量合格的水处理药剂已经落实在指定的位置。总之开车准备管理是生产调度的重要内容。开车的准备有两种不同的类型：一类是新装置的开车，另一类是系统年度检修以后的开车。根据不同的类型选择专门的管理体系。对于新的系统首先要进行水量、水位和流动状态平衡的调节。对于老的系统要保证水的回路畅通。清洗管理技术清洗是开车准备的重要内容之一。循环冷却水系统的清洗主要是清除与冷却水接触的管道及换热设备过水表面的油脂、污垢、泥沙、腐蚀产物、微生物群落和碎屑杂物。所有的用水系统都要进行清洗，即使是使用最好的水处理药剂的系统，在长期运行的过程中，也会逐渐少量地积累污垢沉积物和腐蚀产物，也必须进行定期的清理，才能保证在运转周期内的安全生产，降低操作费用，减少年度检修时间，节约能耗和延长设备使用寿命。清洗的目的是造就一个洁净的金属表面，清洗的实际结果是能让水处理药剂顺利地达到所有的过水金属表面。清洗的原理、技术和方法见有关章节。预膜管理技术预膜操作是传统的水处理管理技术内容之一。在一定的温度下，把金属浸在含有预膜药剂的水溶液中，金属的表面上同时发生两类反应，一类是金属的电化学腐蚀过程，另一类是水处理药剂在金属表面的成膜过程。这两个过程是相互排斥的，腐蚀反应先发生并形成腐蚀产物覆盖在金属表面上以后，水处理药剂一般就失去它应有的作用；反过来水处理药剂能在第一时间内在金属表面形成保护膜以后，金属的腐蚀反应也就得到有效的抑制。根据反应过程的动力学，反应的速度与反应物的浓度成正比，从这个意义上说提高预膜剂的浓度对成膜是有利的。预膜效果的好坏取决于预膜药剂的选择和预膜操作的过程控制。预膜处理所使用药剂的整体叫预膜剂。有的预膜剂是专用的，它不但浓度高，而且预膜结束以后要把预膜液全部排放；有的预膜剂的成分和配比与日常所使用的药剂是一样的，只是预膜操作时投加较高的浓度，一般是日常操作时的4～10倍，这种预膜液可以排放也可以不排放。现在不预膜的水处理剂配方和工艺已经得到成功的应用。预膜处理时，水处理药剂在金属表面的成膜速度和表面膜的质量与药剂组分、配比有关，也与预膜操作时的条件有关。预膜处理时系统要有好的流动状态。一旦预膜药剂加入到系统中以后，循环水泵一定要连续运转，尤其是磷系预膜剂不能在静止情况下存放很多时间。凡是系统中的用水设备一律要进行预膜操作，而且金属表面的水要一直处于流动状态，使金属表面层水溶液不断得到补充和更新。现代水处理的预膜药剂中提倡加入分散剂或某些表面活性剂。它能起到两种作用：一是药剂的输送作用，特别有利于在水溶液中稳定和输送金属离子或含金属元素的离子团，如锌离子的稳定和输送，钨酸盐和钼酸盐的稳定和分散等；二是有着预膜过程的清洗辅助功能，在预膜过程中，金属表面可能残剩着金属氧化物，水中的固体颗粒和胶体状物质也有可能在预膜过程中向金属表面沉积，药剂的水解产物与水中某种成分的反应也有可能成为新的沉积物，只有对这些表面脏物及时地清理和高度地分散才能有效地保证预膜过程的顺利实现。较高温度或热负荷下的预膜过程中出现的点蚀等局部腐蚀，就是预膜剂分散能力不足造成的。预膜的效果一般通过挂片的观测、仪器的监测和水质的分析相结合来加以评定。在预膜处理的过程中，在水池或旁路中设立挂片进行观测和分析。配方设计管理循环冷却水的处理首先要设计一个理想的水处理药剂配方。配方设计要遵循的主要原则是水质条件、运行工况和技术经济的综合比较。循环水中一个成功的水处理配方应具有缓蚀、阻垢分散和杀菌灭藻等整体功能。因此配方中一定有多种药剂组成，甚至同一种功能有时也会选择两种以上的药剂复合使用，以利用其各自的优点，克服各自的局限性，挖掘药剂间的相互协同效应。典型的系列配方有铬系、磷系、硅系、钼系、钨系和全有机系、低磷低锌和无磷配方等。配方设计时要考虑到工艺介质的泄漏对水处理药剂的影响。工艺介质的泄漏一般有两种形式，一是换热设备腐蚀穿孔泄漏，二是气相物料向大气泄漏后由冷却塔进入循环水系统。配方设计时要充分考虑到药剂之间的配伍性。配伍性是复配系列药剂生产的关键技术。配伍性也体现在氧化性药剂对其他药剂使用寿命的影响，尤其是氧化性杀菌剂对有机物和聚合物的降解和水解都起强烈的促进作用，使P—C、P—O、C—C、Si—O等键的断裂等。有些特殊工艺的冷却水，在配方设计时要充分考虑到生产的实际状况，例如高壁温、高热流密度、停留时间长和气体的产生等情况。加药管理加药管理首先要对设计的配方的功能进行验证，实验室筛选的配方在实际的考核过程中存在着一定的偏差，要在实施的过程中不断进行修改和完善；其次要对选用的药剂进行质量的检测和评价。同一种药剂由不同厂家生产和不同批次生产存在很大的差异。药剂的投加要有一个完备的使用工艺，一个设计优秀的水处理配方，不一定能得到良好的使用效果。药剂的投加要与清洗、预膜、旁滤等工艺配套，要有适合的加药方式和周期，