循环冷却水节水环保“零排放”的有关技术问题

PAGEPAGE19摘要：为了控制工业循环冷却水系统结垢和腐蚀，保证设备的换热效率和使用年限。目前已有多种类型水处理技术。其中环保节水型水处理技术，更适应可持续发展的需要，也更受企业的欢迎。为使工业循环冷却水处理达到技术先进，节约用水，符合环保需要，根据多年积累的成熟实践经验，提出在工业循环水冷却水处理设计规范中，应增设环保节水型水处理设计条款，以适用新建、扩建、改建工程和间接换热的工业循环冷却水处理的需要，适应节水环保对给水排水的更高需求。关键词：循环冷却水处理设计节水环保水处理

节水环保水处理是可持续发展的需要为了控制工业循环冷却水系统结垢和腐蚀，保证设备的换热效率和使用年限。目前已有多种类型水处理技术。其中环保节水型水处理聚合物LHE多功能水质稳定剂技术，更适应可持续发展的需要，也更受企业的欢迎。为使工业循环冷却水处理达到技术先进，节约用水，符合环保需要，根据多年积累的成熟实践经验，提出在工业循环水冷却水处理设计规范中，应增设环保节水型水处理设计条款，以适用新建、扩建、改建工程和间接换热的工业循环冷却水处理的需要，适应节水环保对给水排水的更高需求。循环冷却水处理，最重要的是解决换热设备的结垢和腐蚀问题。结垢要影响换热效率，多耗能源，影响工艺操作。腐蚀会减少设备使用寿命，并存在安全隐患。为了防止结垢和腐蚀，近年来大力推广了磷系配方水处理技术，有效控制了水垢和腐蚀。但是，磷系药剂存在不容忽视的问题：一、磷是营养物质，促进了水系统中菌藻微生物的繁殖加剧，不仅加氯和投加各类杀菌灭藻剂成为必须手段，而且有大量含磷和含杀菌灭藻剂废水排放，加重了环境水域污染和富营养化程度，成了公害性问题。二、磷系配方药剂在系统内停留时间有限制，水解成磷酸钙垢，循环水浓缩倍数低，不利于节约用水。环保节水型水处理LHE聚合物，经多年来的实践应用，具有良好的节约用水、保护环境的功效。对高碱度、高硬度、含氨含碱或水质相对较差的水适用性强，浓缩倍率高，抑制菌藻效果好，不需使用杀菌剂。经过了较长期的应用实践，为循环冷却水的节水环保设计提供了参考依据。由于我国水资源严重短缺，保护环境需求及法规日益严格。因此，循环冷却水设计应考虑在不影响工艺条件情况下尽量采用节水环保新技术。采用环保节水LHE聚合物，不仅是节水环保的需要，也是工厂企业应该高度重视的大事。2004年2月间，四川某大型化工集团废水排放，造成环境水域严重污染，农作物受害，鱼虾死亡，几万人无水可用，经济损失达三亿元，工厂被罚款100万元，总经理引咎辞职。造成这一严重后果的直接原因，是该企业循环水采用的技术无法使用含氨废水作补充水。而该厂邻近的许多同类型企业，早已改用LHE聚合物节水环保水处理技术。所有含氨含碱废水均全部用于循环水补充水，实现了以废治废，以污治污，节约用水，保护环境，杜绝污染的目的。由此也可以看出，工业循环冷却水采用新技术具有重要意义和价值。

要使循环水达到零排放，虽然存在一定的难度，但如果经适当的技术改造，是基本可以实现的。选择换合适的热器的材质。根据实践经验，不同材质组合虽然有利于提高换热效率，但带来的电偶腐蚀和水质处理上的难度也是不可忽视的。例如化肥厂的水系统，在碳化塔工段使用铝合金换热水箱，就存在铝管与钢铁连接处的电偶腐蚀问题，循环水也难以回用高碱度废水（铝对CL–、Na+、K+等耐受能力较弱）。同时，碳化水箱设计为U形管，管径较细，冷却水在其中流速慢，碳化液温度高，易结垢和沉积污垢。化肥厂的铜芯、阀门、铜管油冷器等，均影响含氨废水回用于循环冷却水。还有脱硫工段使用的醋酸铜氨液，其泄漏的含铜离子溶液，飘落的含铜粉尘，在循环水中均会加速对设备的腐蚀。尤其是对铝合金的腐蚀。同时，磷系配方也不允许循环水中有氨，因而过去化肥厂循环水设计中特别强调不得有氨，致使净氨塔、二次脱硫等大量含氨废水无法利用而排放，造成水资源浪费和环境污染。节水环保水处理技术的应用促进了水处理的改革，例如使用LHE聚合物的厂家，将循环水系统所有含铜质的阀门、冷却器等全部换为不含铜质的。将脱硫工段单独隔开，杜绝含铜物质与循环水接触。这样一来，含氨废液、尿素解析废液、车间地面冲洗水（含氨）、等均可回收澄清后用于循环冷却水补充水，使吨氨水耗由过去的100多吨降低到15吨以下。碱厂也是如此。过去磷系配方无法接纳高PH值含碱废水，使用LHE聚合物则可以回用高PH值含碱废水。所以采用节水环保水处理技术，不仅是技术上的先进性，而更重要是为企业的节约用水、提高效益、变废为宝、保护环境，提供了可靠途径。提高循环水流速

采用节水环保水处理技术应提高循环水的流速和流量：管程循环冷却水流速不宜小于1.2m/s；壳程循环冷却水流速不宜小于0.9m/s。无法满足上述要求时，应采取加大冷却水流量，在易沉积污垢部位设置集污器、排污阀和反冲洗阀，并加强防腐涂层。污垢沉积主要是冷却水流速偏低造成的，特别是夏季水温高，磷系水处理系统微生物粘泥大量滋生，流速慢的地方，紧贴管壁的生物粘泥更减缓了本来就缓慢的水流，结果是恶性循环。提高冷却水流速不利于污垢存留，一般大于0．9m/s的水流，污垢或粘泥难以在循环水系统中管道和设备上附着。从大量垢下腐蚀的情况分析，有两种情况：一种是锈垢。这种垢大多为瘤状，瘤周为黑色，主要是水质PH值偏低，铁细菌和硫酸盐还原菌繁殖的后果；另一类是污垢与金属接触部位细菌繁殖的后果。主要是水的流速慢，换热面上或系统设备上积存杂质和污垢所造成。解决的方法是提高循环水的PH值和碱度指标，并提高流速或加大水流量，防止结垢和污物沉积。所有循环水均存在污垢沉积影响换热的问题。污垢热阻值的法定计量单位为m2·k/w，1m2·h·C/kсal=0.86m2·kw，原规范指标规定为1.72×10-4~3.44×10-4m2·k/w.由于现行大多是采用磷系配方（包括聚磷和复合配方），其污垢是否附着换热器而影响换热，除了水的流速、流量、药剂浓度外，菌藻微生物繁衍滋生也是重要的因素。当加了杀菌灭藻剂后，微生物粘泥少，污垢就少，换热就好。菌藻微生物随时都在繁殖，污垢热阻值也在不断变动之中。所以，污垢热阻这一指标难以准确反映实际情况，很多流于形式。当循环水系统换热不好，用阻垢剂、杀菌剂也无法解决时，就干脆进行清洗去除。在一些有一定规模的工厂，均有自己的专业清洗队，不论是化学清洗还是高压水射流，虽然可能解决换热问题，但浪费水，污染环境，降低设备使用寿命是难免的。一些大型化工企业价值昂贵的换热器，因频繁进行化学清洗而提前报废。坏一台，换一台，再坏一台，再换一台。由此也说明污垢的危害性和循环冷却水处理中存在的问题。所以，解决污垢在换热器上附着影响换热的问题，除了硬性指标之外，还要从技术上根本解决。从十多年的实践经验看，应用节水环保型LHE聚合物，其与水中结垢离子或杂质的络合物不易粘附，易于流动性，恰好解决了污垢附着的问题。化肥企业和大型中央空调循环水处理使用LHE聚合物的实践表明，换热设备中没有因结垢、污垢、菌藻滋生、粘泥附着影响换热的问题，运行情况良好。经济效果更为突出，整个运行年度没有废水排放，节水和环保效益十分可观。关于循环冷却水水质指标：悬浮物：允许值≤50mg/l。采用节水环保型水处理，药剂与垢物或杂质络合后有不溶性絮状悬浮物，由于这种络合悬浮物在较高的水流中不易沉降，因而悬浮物指标应放宽，并应配合相应的沉降污泥或旁流水处理除污措施。PH值：指标为8.5—9.5。环保节水型药剂在较高PH值下运行，根据实践运行情况，PH值的上限可达12，有铜质设备的一般小于9.5。由于药剂与垢离子络合成不溶物，在旁流处理或沉积池中沉积而不断与循环水分离，循环水的碱度和PH值不仅不会随循环水的浓缩而提高，反而会降低或平衡在一个相对稳定的范围内，这与磷系水处理是不同的。水温大于50。C，聚磷酸盐易转化为正磷酸盐，产生磷酸钙垢的可能性增加。采用新型聚合物不存在药剂水解问题，对水温也宽松的多。根据实践经验，水温可以放宽至70。C，（循环热水采暖系统，虽不属冷却水范围，但属于循环水处理，水温可以放宽至95。C），为设计较高水温的循环水处理提供了可借鉴的经验和数据。碱度：400-900mg/l。使用磷系的最高允许指标为500mg/l，一般运行中不能超出此指标，否则将产生磷酸钙结垢，废氨废碱更不敢回收入循环水中使用。为了防止碱度升高，曾有加酸处理。但磷酸盐本身要增加碱度，只有不断排放循环水或控制低浓缩倍数，才能正常运行，很不利于节水和环保。使用LHE聚合物，结垢离子络合成为不溶物沉出，循环水中的碱度下降，为回收高碱度含氨含碱废水提供了条件。实际应用中，循环水中总碱度即使达1000mg/l以上也不影响药效。使用节水环保型水处理聚合物，由于循环水是闭路运行，例如化肥厂的合成、造气、碳化循环冷却水，一般正常运行时，由于蒸发、溅失、除尘等因素，一年也不须排放废水。循环水中的氨，与水中的钙镁离子和聚合物络合成含有机氮的泥垢，成为植物需要的含氮土壤。最终还原成无害的氮。许多化肥企业多年以来采用LHE聚合物，所有含氨或有害废水均回用于循环水，杜绝了污染，节省了水资源。钙离子。循环水中有一定钙离子有利于缓蚀。高分子聚合物使钙镁离子成为胶体络合物再转化成非离子泥垢。实际运行中，钙离子浓度与碱度、PH值和药剂二者之间存在联动关系。在规定的加药量、PH值、碱度指标内，钙离子也自动平衡在一个相对稳定的范围。但不宜超过600mg/L。铁离子。循环水中铁离子存在，是循环水系统出现腐蚀的一个信号，一般在低PH值条件下出现。在使用节水环保型聚合物时，由于要求循环水水质在较高PH值（不小于8.5）条件下运行，没有铁离子出现的机会。氯离子（以CL–计）：循环水系统是钢铁材质，循环水中CL–≦1000mg/l，有铜、不锈钢材质CL–≦400mg/l。氯离子是造成金属腐蚀的重要因素。在采用节水环保型聚合物的循环水系统中，水的PH值和总碱度较高，又有聚合物使金属设备表面形成有机缓蚀保护膜，钢铁设备在CL–1200mg/l以上，铜和不锈钢在CL–400mg/l也不腐蚀。氯离子是最重要的腐蚀因素，也是影响节水的大敌，目前尚无简便、廉价的去除氯离子的方法。硅酸。由于聚合物对硅酸有很好的络合作用，能有效清除硅酸，所以不定硅酸的指标。游离氯。采用非磷聚合物不需要用杀菌灭藻剂（包括氯），故无须制定此指标。石油类：＜10mg/l。聚合物能使水体中油类聚集，只要设计好集油池，油类会自动上浮与循环水分离。化肥厂合成系统压缩机均有不同程度漏油情况，做好集油池，不影响聚合物的使用效果。监测、控制和化验。增加氯离子（CL–），减去钾离子、游离氯。浓缩倍数

：根据循环水中氯离子（以CLˉ计）的量而定。浓缩倍数是循环冷却水处理上常用的术语。浓缩倍数受补充水质和循环冷却水质标准制约。由于我国大部分水处理采用的是磷系（含聚磷）配方。因而，浓缩倍数实际上成了循环水运行中一项重要的硬指标。由于有机磷药剂存在水解的问题，它与钙镁离子的络合状态随时存在于动态变化之中。循环水浓缩过程中，这种络合平衡指数不断被打破，水的PH值升高，碱度增加，就会出现有磷酸钙垢或含磷、锌污垢的问题。解决这一问题上的出路，就是要不断排放一部分循环水，并补充新鲜水和药剂。实现这一过程的关键措施就是控制水的浓缩倍数。浓缩倍数事实上是控制了磷系药剂在循环水系统中的停留时间。但排放的一部分废水，也必然含有尚未失去功能的有效药剂。这些含磷废水不仅浪费大量的水资源，而且对环境有害，是水域富营养化，赤潮频发的重要因素。考虑到我国大部分采用的都是磷系水处理，所以，过去水处理规范没有规定排放水中的含磷限制指标。浓缩倍数的概念是被磷系水处理技术借用的。目前采用磷系水处理，循环水浓缩倍数一般在3左右，那么这个3是怎么确定的呢？以前是测定水中的CL–，后来又提出测K+。即以补充水中CL–或K+含量浓缩数值不超过三倍，作为控制循环水运行标准。所以补充水和排放水就以这个指标为控制标准。这种控制浓缩倍数的方法，虽然有效控制了磷系药剂在循环水中停留的时间，不会超过其水解失效的时间（一般不超过50小时），可解决磷酸钙垢和污垢问题，循环水不断“吐故纳新”，循环水中有机磷浓度保持在3-5ppm甚至更高，保持清澈透明，但其带来的环境污染和浪费水资源问题，一般工厂很少考虑。浓缩倍数概念的不合理使用，导致了水资源的浪费，成本增加。例如电厂，就将循环冷却水排放水用于冲灰，看似综合利用，实为浪费，因为这种排水含有大量磷系药剂，价格昂贵。磷系水处理的浓缩倍数使用不合理，还可以举例说明，假如某循环水补充水CL–含量为30mg/l，系统中有铜设备，水中CL–在300mg/l以下不会有腐蚀危险，则其循环水浓缩倍数应控制不超过300mg/l。照此计算，浓缩倍数则可达到近十倍。但磷系水处理的浓缩倍数以3倍为标准，控制循环水中的CL–或K+只要保持在90mg/l以下就合乎运行要求，实际上完全是为了控制药剂停留时间，防止有机磷水解。从节水和环保的角度来讲是不合理的，从控制技术上讲也是不科学的。冷却水闭路循环的“零排放”和尽量不排放。环保节水型水处理药剂可在系统中较长时间停留，因而应设计足够的系统容水池，水池容量应大于设备和管道的总容水量：冷却塔集水池应设置一定容积的积存污物和淤泥之处,便于污物沉积，并设置便于清除淤泥的设施。集水池出口处和循环水泵吸水井应设计拦截杂物的拦物网。节水环保型水处理技术，以LHE聚合物为例，该技术为碱性运行，是通过加药使水中所有结垢离子转化成带有同性电荷的非离子化微粒，这种微粒在一定流速水中互相排斥而随水流动，在换热面上难以形成有序排列的结晶硬垢，在集水池或沉淀池中靠重力团聚作用而沉淀下来，水可以自净化重复使用。在补充水、浓缩倍数、水质浊度、污垢热阻、菌藻处理等方面与磷系配方存在明显差异。所以在设计时应充分考虑新技术的特点。密闭式循环冷却水系统的管道底点处应设置一定容积的积污罐或过滤器,便于污物沉积和排出。管道高处应设排气阀。在冶金、电力、内燃机、石油、化工等行业均有一些密闭系统循环冷却水，一般均要求补充软化水并加缓蚀剂。但软化水带来的再生树脂含高浓度氯离子废水排放，这些水腐蚀性强，难以回收利用。不利于节约用水和保护环境。在密闭系统中用自来水加LHE聚合物，设备不结垢，无需清洗，为节水环保提供了可借鉴经验。其经验的主要特点，是加大流速和流量，并设置相应的分离污垢的设备，及时将沉积物分离出循环冷却水系统。菌藻微生物问题。节水环保型水处理无需专门的菌藻处理，不加任何杀菌灭藻剂。但并不是说水系统中没有任何微生物。实际上是控制微生物的量不能危害循环冷却水的正常运行，为循环水补充水提供了更宽松的条件，尤其是为污水净化回用于循环水有重要意义。污水净化回用于循环冷却水，是节约用水，保护环境，降低运行成本的重要途径。一般污水处理均有硬性指标，例如BOD、COD、酚类等，必须达到一定指标方可“达标排放”或回用。例如有专门的“中水标准”和“生活杂用水标准”。在使用聚合物，例如使用LHE聚合物处理化肥厂造气冷却水时发现，闭路运行中，水中的BOD、COD、酚类、氰化物等，不影响运行，而且呈下降趋势。分析其降低的原因，一是药剂催化使其降解；二是在冷却塔内与大量空气接触而氧化降解。三是冷却塔填料上的水流，流速很低，有附着少量微生物的可能，这些微生物使水中的有害物质得到“生化处理”。如果加了杀菌剂，就难以有这些效果。但水系统中的其它部位水流速度大部分在1.5m/s以上，微生物很难附着，不影响换热。污水净化的标准，最重要是COD（化学需氧量）和BOD（生化需氧量）。为此，污水净化均设置有强大的曝气工序，耗费大量的动力来通入空气，强力氧化。如果把污水净化与循环冷却水相结合，则可一举两得，事半功倍。相当一部分污水，加普通的净水剂即可变得清澈，但其中的BOD、COD可能含量很高，如果用于循环冷却水，冷却塔本身有很好的氧化曝气功能。至于生成的泥垢，有合适的旁流沉降设施完全可以有效分离。清洗和预膜。清洗和预膜是工业循环水系统开车时的惯例，通过清洗可以很快去处锈垢，通过预膜可以保护设备减轻腐蚀。但是，清洗和预膜带来的负面效应也是不容忽视的。以一个中型化肥厂为例，清洗和预膜过程中要浪费1-2万吨水，所有清洗、预膜药剂均随着置换废水进入环境水域，这里边有大量酸类、磷酸盐和高浓度锌及其化合物等，均属污染环境的有毒害性和污染性物质。这一过程至少需要耗费10万元左右。事实上，还存在大量的单台换热器多次清洗的现实，还有一些水温超标运行部位，一些冷却水流速低、管颈细、设计特殊的换热部位，经常要清洗。某化工集团的好几种换热器，几乎每月就需要清洗一次，为此，企业成立了专门的水处理清洗公司，一方面生产本企业需要的各类水处理剂，一方面清洗本企业那些换热不好的设备。如果把水处理防止结垢称为“盾”，那么化学清洗可以称为“矛”。以己之“矛”，攻己之“盾”，这种奇怪的“自相矛盾”现象，就出现在许多企业。为什么不去分析造成结垢、形成粘泥影响换热的原因，并采用新技术去改变这种状况﹖主要还是缺乏节水环保意识。当然，其中还有其他因素。节水环保型循环冷却水系统，开车前一般不进行专门的清洗预膜处理。不太严重的垢物，由于药剂的作用，可在循环冷却水正常运行中逐渐自行疏松、碎裂、分散，随水流带到积水池而沉积出来。采用新型水处理聚合物，由于循环系统不易结垢，在停车检修中，只需用水冲洗一下即可。据对连续运行多年以上的换热器观察，免于清洗使设备上形成的有机缓蚀保护膜不被破坏，设备完好如新，使用寿命大大延长，节能、节水、降低消耗、保护环境效益十分显著。旁流水处理：大气中的灰尘、粉尘等各种杂质，均会通过冷却塔进入循环水系统，与补充水中的钙镁离子不同，由空气中带来的杂质大多为不溶性，还混杂有有害气体。这部分杂质会使循环水浊度增大，消耗药剂。其中的菌类孢子会在水流缓慢的地方附着滋生、繁衍。旁流水处理可有效分离循环水中的杂质，使水质得以净化并减少排污量。一些没有足够积水池的循环水系统（例如有些中央空调系统），可增设旁流水处理。在用化学药剂处理循环水过程中，磷系药剂与杂质和结垢物质络合，通过排污而不使它在水系统中积累。但节水和环保要求最大限度地削减排放量。这就要求必须将循环水的处理模式改变。采用旁流过滤，旁流沉清，清水复用是较好的方法。但磷系水处理很难做到这一点。因为磷的络合物不易沉淀。节水环保水处理采用不同于磷系配方的方法，加入的药剂在与垢离子和杂质络合后，能在一定流速的水流中很好流动而不易粘附和沉积。在旁流系统中，能够通过过滤或沉淀使水得到净化而重复使用。可减少废水排放量70-90﹪，甚至达到“零排放”。补充水处理。一般井水、自来水无需处理。当补充水是河水或其他水源时应设置净化、澄清工序。用铝盐净水时应控制铝离子的量。净化过的水尽量不用加氯处理。缓蚀剂。锌是常用的缓蚀成分。在PH值大于8.3时会形成氢氧化锌沉淀，失去缓蚀效能并产生污垢。由于锌属重金属元素，含锌排放水污染环境已经成了公害问题。苯丙噻唑、三氮唑、钼钨酸盐等，效果不错，但价格昂贵。非磷LHE聚合物水处理是在金属表面形成高分子有机缓蚀膜，达到钝化金属、防止腐蚀的效果。因而无须加锌。要高度重视水处理新技术的推广。所有磷酸盐均存在对环境水域产生富营养化的弊端,任何杀菌灭藻剂均有一定毒害性。氯气使水体中产生危害人类健康的氯胺化合物，还有一定安全隐患。所以，循环水处理最好能避免使用有机磷、杀菌灭藻剂（包括氯气和氯类化合物）。目前已开发并经实践证明可行的节水环保性水处理剂，均为高分子聚合物。例如LHE聚合物，其与水中结垢性离子络合的产物，是一种类似普通土壤的物质，没有毒害性。由于在较高PH值情况下运行，有抑制菌藻滋生的功能，因而不需要任何杀菌灭藻剂。但是，要使循环水达到零排放，尚且存在一定的难度。举例来说，水在高倍浓缩后，含盐量增高，其中氯离子（以CL–计）对金属材质腐蚀性会增大。我国处理工业废水，即使是最先进的离子膜和电渗析技术，仍有含氯离子废水排放的问题，同样有CL–须减少去除的问题。水处理用软化水，树脂再生时排放的大量高浓度含氯离子废水（氯离子高达数千mg/l），为废水再生回用带来麻烦。工业循环冷却水用量大，行业多，各个行业由于工况不同，对循环水处理的要求也不尽相同。但最根本的是解决结垢、腐蚀和废水污染问题。由于我国是缺水的国家，尤其是北方严重缺水，采用节水的水处理技术对企业、对社会、对国家都是有利的。工业生产不仅要创造财富，也必须兼顾环境。某化工集团废水排放造成环境三亿元的损失，不能单单看成是经济损失，其他影响也是不可估量的。它反映了我国的水处理技术、水处理管理上存在的问题和缺陷。为什么同类企业，别人不污染，单独他污染。虽然处罚了污染企业，撤换了企业领导，但如果节水环保观念不改变，法规不过硬，对新技术仍置若罔闻或我行我素，视环境保护为儿戏，此类问题仍难免还会发生。我国的水处理大多为磷系技术，水处理的教科书，法规等均是以此为主。从事设计、管理、操作的技术人员，学习掌握的水处理知识以磷系配方技术为多，对不同于此的新水处理技术，往往是不理解而持怀疑的态度。所以，必须建立鼓励机制和扩大交流，形成技术创新有理的局面，使更多的创新技术能有生存发展的良好空间条件。对有价值和经实践证明的节水环保新技术予以资助，扩大推广，将我国工业水处理和给水排水研究推向新阶段。

===========关于国标《工业循环冷却水处理设计规范》GB50050-2007有关条款1.新版国标《工业循环冷却水处理设计规范》GB50050-2007规范修订的背景、意义及其特点1.1我国《标准化法实施条例》规定：“标准实施后，制定标准的部门应按科学技术的发展和经济建设的需要适时进行复审，标准复审周期一般不超过五年”。《工业循环冷却水处理规范》第一版是GBJ80-83，第二版，也就是现行版GB50050-95，发布至今已达12年之久，远远超过了标准化的规定，所以要进行修订。1.2循环冷却水处理技术的发展我国循环冷却水处理药剂及技术虽然起步较晚，但紧跟国外的发展趋势，并结合国情进行研究开发和推广应用，具有起点高、发展快的特点。在消化吸收的基础上，先后开发出HEDP、ATMP、EDTMP、PAA、DDM（G4）、聚马、马丙、聚季铵盐。瞄准具有70年代水平的聚磷酸盐/膦酸盐/聚合物/杂环化合物的循环冷却水处理“磷系复合配方”，进行研究开发，填补了国内空白，满足了大化肥循环冷却水处理药剂国产化的要求。80年代，随着石油装置和大型冶金装置的引进，对栗田、NalcoDrew、片山等国外著名公司的循环水处理剂及冷却水处理技术进行消化吸收。一大批新的循环水处理剂配方相继开发成功，使我国的循环冷却水处理技术又取得了重要进展，在磷系复合配方的基础上，开发出“磷系碱性水处理配方”、“全有机水处理配方”、“钼系水处理配方”和“硅系水处理配方”。实现了循环冷却水在自然平衡pH条件下的碱性条件下运行，这类水处理配方除具有“磷系复合配方”的优点外，还避免了加酸操作带来的失误，深受用户的欢迎。90年代以来，随着水处理技术的进一步提高，国内水处理剂及技术开始出口。同时新型膦酸盐、新型水处理杀生剂的不断开发成功，水处理药剂的前沿研究与国外水平基本接近。“全有机水处理剂配方”应用比重不断提高，与此同时，低磷、无磷、无金属水处理配方不断推向市场。我国的循环冷却水处理是20世纪70年代后期从国外引进磷系配方开始的，至今已取得了巨大的进步，说明我国的水处理药剂应用水平不低，

表1为我国循环冷却水处理配方发展过程。表1我国循环冷却水处理配方发展年代配方

1975~1979聚磷酸盐/膦酸盐/聚丙烯酸(用酸调pH)聚磷酸盐/膦酸盐/锌/聚丙烯酸(用酸调pH)

1980~1985多元醇磷酸酯/锌/磺化木质素(用酸调pH)

1980～1985膦酸盐/聚合物或共聚物(碱性处理)硅酸盐或钼酸盐配方

1986~1992磷酸盐/二元、三元共聚物全有机配方,系统可连续运行1～2年

1993新型膦酸盐及新型共聚物开始进入市场,碱性处理比重在提高

1998开始开发无磷无金属配方目前循环冷却水处理已经在我国各个行业的循环水系统中得到应用。

不论是国产装置还是引进装置，其使用的循环冷却水药剂绝大部分已经国产化，我们已经有能力解决各种条件苛刻的冷却水系统中所遇到的腐蚀、结垢、生物粘泥等问题。

从90年代开始，我国在循环冷却水处理监控技术开发方面也开展了一些工作，如示踪和远程控制技术已取得初步成果，冷却水系统成垢过程专家系统已开发成功。但在这些方面我们也有较大差距，循环冷却水系统的计算机控制、自动化管理等方面没有投入很大的开发力量，影响了水处理应用技术水平的提高。我国循环冷却水处理技术在某些方面具有较高水平，如我国的膦酸盐类水处理剂的质量已明显提高，接近或达到了国际先进水平，因此已开始大量出口。然而就总体而言，与国际先进水平的差距仍很明显：重点是水处理管理水平和控制水平。

现行《工业循环冷却水处理规范》GB50050-95，其中一些数据均是以聚磷、聚合物水处理配方为基础制定的，实际上至2000年水处理配方已发展至全有机配方：新型膦酸盐及新型共聚物，无磷，无金属水处理配方也开始出现，这些新型水处理配方与管理的科学化，控制的自动化相结合，使得水处理效果明显提高，水质适用范围更加宽泛，所有这一些水处理技术上进步在现有规范中没有得到反映，因此循环水处理技术发展的形势也要求对现有《工业循环冷却水处理规范》进行修订。

1.3我国供水现状也要求对现行《工业循环冷却水处理规范》进行修订

a我国用水现状我国是一个水资源短缺的国家，人均水资源占有量约为2200m3，不足世界平均水平的四分之一，随着我国经济建设的迅速发展，水资源短缺的问题日益显现，我国正常年份缺水量约400亿m3，已经严重制约了我国经济建设的发展。缺水不仅影响经济建设，而且还威胁到人们的生活甚至生命安全，比如四川、内蒙古等地，均出现过因干旱而发生人、畜饮水危机。面对这样的严重局面，节水不仅是水处理工作者的任务，而且也是全社会紧迫的任务。水资源的欠缺和用水效率不高是导致目前供水不足的主要原因，自然条件无法改变，但是在用水效率方面，我国和发达国家还有很大差距，我国万元GDP用水量是世界平均水平的4倍左右，工业万元增加值取水量是发达国家的5~10倍，我国灌溉水利用率仅为43％，为世界先进水平的二分之一，由此可见，无论是工业还是农业节水潜力还是很大的。

b全民节水节水是全民的义务，哪个人不用水，哪个行业不需要水，因此，节水不只是水行业的任务，而且是所有行业和全体公民的共同任务。至2003年，我国总用水量约5300亿m3，其中农业3430亿m3，（约占64.5％），工业1170亿m3（约占22％），生活630亿m3（约占12％）。农业节水：喷灌、滴灌；生活节水：节水龙头，厕所水箱。工业节水：首先是生产工艺的改革，充分利用生产过程中产生的废热，采用不用水的工艺（空冷）等。请看这一现象，钢铁、石化、电力、石油、纺织、化工等行业的生产厂，无不冷却塔林立，大量的热量通过冷却塔散发到大气之中，这不仅是能量的浪费，也是水资源的极大浪费。对于冷却塔所蕴藏的巨大能量，很值得进行研究、挖潜。以全国循环水量4亿m3/h，冷却降温Δt=10℃计算，损失的热量为4×1012千卡/h，折合标准煤为0.57×106吨煤/h，天然气0.47×106米

其次是水行业的节水，在工业用水中的70～80％是循环水的补充水，可见循环水在工业节水中的重要作用。目前生产工艺还做不到热能的全部利用，也就是说冷却塔还需继续存在，循环水还得继续使用，那么循环水节水效益到底有多大呢？循环冷却水的节水作用，对比直流冷却水而言是非常巨大的。

上个世纪五十~六十年代，国家工业建设刚刚起步，工业用水量很少，相对来说水资源是丰富的，因此很多工厂企业都采用直流冷却水，既简便又省钱。但是随着工业建设的发展，水资源逐渐紧张，迫使工厂企业不得不采用循环冷却水。采用这一措施到底能节省多少水呢？以10000m3/h的直流冷却水为例，改用循环冷却水，温降10℃，浓缩倍数N为3，只需240m3/h，若N=5，则需200m3同时，从上面的数据也可以得出这样一个结论，循环冷却水系统本身的节水取决于浓缩倍数的高低产。因此在工业用水中节水的最有效措施，就是采用循环水，高浓缩倍数。最初人们的想法比较简单，以为把水循环起来，温升降下来即可，但是问题远非这么简单，循环水在运行过程中产生一系列问题，如果不能很好的解决，则循环水根本无法运行。例子很多，如北京化工厂（结垢），栖霞山化肥厂（生物泛滥）。

归结起来，循环水运行过程中所产生的主要问题如下：

a水垢由于循环冷却水在冷却过程中不断地蒸发，使水中含盐浓度不断增高，超过某些盐类的溶解度而沉淀。常见的有碳酸钙、磷酸钙、硅酸镁等垢。水垢的质地比较致密，可以防止对金属面的腐蚀，但是却大大的降低了传热效率，0.6毫米的垢厚就使传热系数降低了17.9％。

b污垢污垢主要由水中的有机物、微生物菌落和分泌物、泥沙、粉尘等构成，垢的质地松软，不仅降低传热效率而且还引起垢下腐蚀。

c腐蚀循环冷却水对换热设备的腐蚀，主要是电化腐蚀，产生的原因有设备制造缺陷、水中充足的氧气、水中腐蚀性离子（Cl-、Fe2+、Cu2+）以及微生物分泌的黏液所生成的污垢等因素，腐蚀的后果十分严重，不加控制极短的时间即使设备报废。

d微生物的孳生因为循环冷却水中有充足的氧气、合适的温度及丰富的营养，很适合微生物的生长繁殖，如不及时控制将迅速导致水质恶化、发臭、变黑，大量黏垢沉积，设备腐蚀加剧。因此循环冷却水处理的关键即是控制微生物的繁殖。

面对上述这些问题，人们在生产实践中，不断的总结、探索和研究，掌握了治理这些危害的方法和技术，从而保证了循环冷却水系统的稳定运行，也保证了企业生产活动的安全、高效、持久的运行。“工业循环冷却水处理设计规范”就是把人们长期积累的实践经约和科研成果，经过高度概括与浓缩，以规范形式呈现出来，其目的是为生产、建设、科研、设计和施工服务，为它们提供依据。

1.4《工业循环冷却水处理规范》GB50050-2007版的特点规范修订版以及前两版，其主要特点就是以节水为目的，随着国家经济建设的发展，修订版的节水措施突破了原有的框框，增加以再生水（处理后的污水）为补充水的内容，为节水减排，保护环境创造了新的条件，同时修订版还增加了直冷开式循环冷却水的内容，即通常称谓的浊环水系统，扩大了规范的覆盖面。涵盖了以淡水为补充水的全部循环冷却水系统。海水作补充水的循环水系统，限于技术成熟程度，此次未曾纳入，随着技术的不断完善，也将陆续收入到规范中。此次《工业循环冷却水处理规范》修订式一次全面修订，修订内容很多，将在后面详细介绍。

2.当前工业循环冷却水处理设计现状、存在问题以及解决措施

2.1循环冷却水处理设计现状过去循环冷却水是以设计为主体，从收集循环冷却水系统资料起至水系统设计，设备订货，现场施工，调试开车，设计单位全部参与，但是随着改革开放社会主义市场经济的建立，以设计负全责的模式发生了很大的改变。现在是业主——设计——水处理公司三位一体的建设模式，即由业主通过招标的方式选择水处理公司，而后设计单位再根据水处理公司提供的水处理方案进行设计。因为水处理公司是专业公司，掌握循环冷却水处理技术和积累了丰富的经验，因此，更能有效的保证水处理效果。

2.2存在问题由于循环冷却水处理设计是三方参与，必然会因为三方的立场、观点不同而对问题的处理产生分歧，因此常常发生设计条件的反复修改，出现问题屡议不决，严重影响了工程进度和工程设计质量。下面把《工业循环冷却水处理规范》修订过程中牵涉到的一些技术问题，简要介绍如下：

a循环水补充水水质条件通常，设计单位对业主提供的水质资料，以阴阳离子的毫克当量平衡来校核其准确性，当分析误差≤2％则合格。而当前国际单位中么有毫克当量这个单位，而是制定了以摩尔为单位。什么是摩尔？摩尔（mol）表示一个系统的物质的量，该系统所包含的几本单元数与0.012kg碳-12（12C）的原子数相等。在使用摩尔时，必须指明基本单元，它可以是分子，原子、离子以及其它基本单位，或这些单位的特定组合。已知1个C原子的质量是1.993×10-26kg，所以1mol12C所含的碳原子数目为：因为任何一个克原子、分子、离子、电子基本单元都包含6.02×1023个基本单位，这个数即称为阿佛加德罗常数。换句话说，某物质所含有的基本单元数为阿佛加德罗常数的多少倍，即是多少摩尔n，n可由下式计算：对这一问题，所以要详细的介绍，原因是在这个单位上有许多错误观点。a业主提供的水质分析资料，有一些是以物质（离子）的摩尔量来平衡，这是错的，应当以物质（阴阳离子）所携带的电荷量来平衡。

b含磷排水的处理由于目前循环冷却水处理配方中，绝大多数均含有一定数量的磷组分，因此循环冷却水系统排污水的磷含量超标，导致江河湖海富营养化，赤潮、蓝藻大量孽生，严重破坏了生态环境，后果是非常可怕的。虽然现行《工业循环冷却水处理规范》中对排水水质指标作出了严格规定，但是现实的循环冷却水系统无一进行处理，其中主要问题是经济问题，技术上不存在问题。那么如何来算经济帐，这就要求我们站在一个比较高的水平上，不是只算本单位的经济帐，而是要从全社会的角度算帐，要为全民族和子孙后代着想，这个问题就好解决了。

c预膜水处理预膜水中的污染物数量，更是大大的超标。因为预膜水的排放是间断性的，开车、检修基本上是一年一次，这就更增加了它的处理难度，现实的情况也是不经处理直接排放。

d旁滤设施现行规范和修订规范对旁滤量的规定均为1～5％，但是考虑到有些多尘地区的企业反映，旁滤量不足，所以增加了多尘地区或灰尘指数偏高地区可适当提高。目前旁滤设施多采用无阀滤池或机械过滤器，据有些厂家反映，过滤效果不佳。分析原因可能是低浊度的条件下，悬浮物胶体的颗粒很微小，单纯的筛分过滤不易去除，规范说明中建议投加混凝剂。过滤器的型式可选择多样化，有的企业将无阀滤池改为以色列管道过滤器，但效果不佳，最后改为浮盘式纤维过滤器，电动控制，进水浊度7～8°，出水3～5°。e关于水泵的净正吸入水头这不是本规范的范围，但是这是水处理设计中以前存在的问题。过去选泵，只要满足水位超过泵顶20cm即可启动运行，这一概念是不够准确的，对于小型离心泵，常温水体，一般是没有问题的，但是对大型立式离心泵、轴流泵，特别是热水泵一定要计算净正吸入水头，该值一定要大于水泵样本的气蚀余量。

2.3现存问题如何解决

a应尽快制定一些有关工程建设各方责任的规范或规定，理顺各方的关系。

b加快推进无磷、无有害金属水处理配方。如果无磷水处理配方的成功推出，则两大污染问题则可迎刃而解，所带来的效益时非常巨大的。建议这一问题，应当由水处理协会组织水处理药剂生产厂家、用户和科研单位一起攻克技术难关，这个问题的难度总比探月要简单得多吧，集中社会力量，利用中国特色社会主义制度的优越性，一定会很快的解决。

c对现实的超标排污水的和预膜水，建议还是送污水处理厂处理。本次《工业循环冷却水处理规范》修订，对含磷污水的处理也给出了具体的技术方案。

3.工业循环冷却水处理设计规范的适用范围及其术语

3.1《工业循环冷却水处理规范》的适用范围，在修订版总则1.0.2条明确规定：“本《工业循环冷却水处理规范》适用于以地表水、地下水和再生水作为补充水的新建、扩建和改建工程的循环冷却水处理设计”。也就是说，除海水循环外，其余的所有循环冷却水处理设计均适用。这里需要说明一点，循环冷却水的水量多少不同，有的几十万吨/h，有的几百吨/h，甚至几十吨/h，几吨/h，是否也适用呢，可以明确地告诉你，不管规模大小，这本规范均适用，但是，小规模的循环冷却水处理，按照这本规范来设计，自然有些小题大做，比如几十吨的循环说是否还需要旁滤，是否还需要预膜，这些问题都要重新加以考虑，目前，正酝酿编制一本中小型循环冷却水处理规范，以解决这方面的问题。

3.2名词术语大家都是循环冷却水处理方面的内行，很多术语都了如指掌，这次《工业循环冷却水处理规范》修订提出的一些新的术语解释一下，以便在《工业循环冷却水处理规范》中碰到这些名词时，不至产生误解。

a循环冷却水系统RecirculatingCoolingWaterSystem以水作为冷却介质，并循环运行的一种给水系统，由换热设备、冷却设备、处理设施、水泵、管道及其它有关设施组成。

b间冷开式循环冷却水系统（间冷开式系统）IndirectOpenRecirculatingCoolingWaterSystem循环冷却水与被冷却介质间接传热且循环冷却水与大气直接接触散热的循环冷却水系统。

c间冷闭式循环冷却水系统（闭式系统）IndirectClosedRecirculatingCoolingWaterSystem循环冷却水与被冷却介质间接传热且循环冷却水与冷却介质也是间接传热的循环冷却水系统。

d全闭式系统TotallyClosedSystem系统中的循环冷却水不与大气接触的间冷闭式循环冷却水系统。

e半闭式系统SemiClosedSystem系统中的循环冷却水局部与大气接触的间冷闭式循环冷却水系统。

f直冷开式循环冷却水系统（直冷系统）DirectOpenRecirculatingCoolingWaterSystem循环冷却水与被冷却介质直接接触换热且循环冷却水与大气直接接触散热的循环冷却水系统。

g开式系统OpenSystem间冷开式和直冷系统的统称。

4.“工业循环冷却水处理设计规范”主要修订内容本次修订是一次全面修订，每一章、每一节，甚至大多数条文都做了不同程度的修改，先说明各项数据是如何制定的。

大家都知道水处理是试验科学，很多水处理数据都是从实践或试验中得出，而非经计算得出的，比如Cl-指标，我们是根据国内很多企业循环冷却水的运行数据，综合选择比较先进的指标而确定的，而不是计算得出的。目前也无法计算。其它水处理指标的确定也都类似。

4.1循环冷却水水质指标和水处理控制指标的修订水质指标和控制指标是反映水处理技术的一面镜子，长期以来，我国在循环冷却水处理技术的进步，必然要导致水质指标一系列数据的修改。

a浊度：现行规范使用的名称是悬浮物，指标数据没有修改，修订版《工业循环冷却水处理规范》只是将项目名称改为浊度。为什么这样修改呢，虽然两者都是表示水中悬浮固体含量，但是两者所表示的悬浮颗粒直径却不相同，悬浮物所表示的颗粒粒径为1μm以上，而浊度所表示的颗粒粒径为1nm~1μm，即通常所说的胶体物质，而且两者的测试方法也不同，前者是过滤法测定，后者是利用光学原理测定。两者并没有换算关系。因为胶体物质对循环冷却水产生污垢、菌藻孳生起着至关重要的作用，所以将悬浮物质指标改为浊度更为确切，并且应将这一指标尽量控制在更低的水平。循环冷却水的浊度对换热设备的污垢热阻和腐蚀速率影响很大，所以要求越低越好。

工厂运行的实践证明循环冷却水系统设有旁滤池时，补充水浊度可控制在5NTU以内，我国大部分地区的循环冷却水的浊度可以控制在10NTU以下，因此表3.1.1-6规定板式、螺旋板式和翅片管式换热设备，浊度不宜大于10NTU，其它一般不应大于20NTU，工厂运行数据表明这一规定完全满足本规范的污垢热阻值指标。

对于电厂凝汽器，因其传热管内循环冷却水的流速一般均大于1.5m/s，另外凝汽器均设有胶球清洗设施，因此电厂凝汽器内循环冷却水的浊度指标可适当放宽。

bpH值：新版pH的范围比现行版的范围要宽，反映了药剂缓蚀阻垢性能的提高。

c钙硬度＋甲基橙碱度：这个项目现行规范是将Ca2+和碱度分列，采用综合指标更加科学。CaCO3的溶度积从上式可以看出：CO32-是随之H+的浓度而改变的，当H+高时，CO32-转化为HCO3-，而增大了溶解度，因此导致CaCO3沉淀是由两个因素构成的，即H＋浓度（碱度）和Ca2+含量两个因素构成的。

碳酸钙稳定指数RSI≥3.3，这也是控制碳酸钙沉淀的一个指标，它是根据碳酸钙饱和指数计算得出。有多个计算式，推荐计算公式为：pHs＝9.70+A+B-C-D

A——总溶解固体系数

B——温度系数

C——钙硬系数

D——碱度系数

水质稳定性判断：

（1）.LanglierIs=pH-pHsIs＞0碳酸钙过饱和Is＜0碳酸钙不饱和Is＝0饱和状态但是由于碳酸钙结晶时的介稳区的影响，上述判断有误差，实践经验指数为Is＝0.5～2.5稳定Is＜0.5腐蚀Is＞0.5结垢

（2）.稳定指数S=2pHs-pHS≈6.0稳定S＜3.7严重结垢3.7＜S＜6.0结垢6.0＜S＜7.5腐蚀S＞7.5严重腐蚀

（3）.结垢指数，临界pH值，极限碳酸盐硬度等。

d总铁铁离子为天然水中的微量离子，锰离子含量更少，约为铁离子的十分之一。一般二者共存，不易分离，故常以铁含量来代表铁和锰离子总量。水中的总铁含量包括胶态铁和亚铁离子两部分。胶态铁为三价铁，通常以氢氧化铁或铁氧化物的水合物呈胶体状态悬浮于水中。在循环水系统中，会沉积在水冷器表面上，形成黏着性强、难清除的污垢，并能导致垢下腐蚀。胶态铁在预处理混凝、沉淀过程中可被除掉一部分。亚铁离子为溶解性离子，在循环水系统中，能促进碳酸钙结晶并沉积，在采用磷系水稳剂时，有可能生成黏结性很强的磷酸亚铁污垢，还是铁细菌繁殖的营养源。一般对补充水总铁含量要求＜0.2～0.5mg/L。循环水中的总铁指标宜≤0.5mg/L。以往循环水中总铁有的不控制，有的控制＜0.5mg/L、1.5mg/L或2.0mg/L。根据不少系统的统计资料来看，控制总铁＜0.5mg/L是完全可以做到的，这种水的腐蚀速率都很低。总铁如达到1.5mg/L或2.0mg/L时，实际上腐蚀速度已经超标。控制循环水的总铁量除需控制补充水的总铁量之外，主要改善水的缓蚀性能。国内很多厂的运行数据，总铁均在1mg/L以下，国外可达2.0mg/L。

e氯离子对于循环冷却水中氯离子指标，不仅国内而且在国际上也是众说纷纭、指标各异，由此给设计工作带来很多不便，甚至无所适从。

氯离子指标对循环冷却水处理影响很大，指标不切实际将导致设备的腐蚀损坏或水处理费用增加，因此制订一个合理的指标是非常必要的。本次《工业循环冷却水处理规范》修订的氯离子指标，其根据是什么？是否科学合理？就这一问题做如下说明。

氯离子的腐蚀作用及其影响条件氯离子是天然水中普遍存在的腐蚀阴离子。氯离子-有极高的极性促进腐蚀反应，又有很强的穿透性，容易穿透金属表面的保护膜，造成缝隙腐蚀和孔蚀，特别是对奥氏体不锈钢造成腐蚀开裂，危害很大，能使水冷器在短期内报废。化工、炼油、冶金等行业中很多奥氏体不锈钢设备耐氯离子腐蚀性能较差，因此本次修订是专门针对奥氏体不锈钢及碳钢换热设备。

影响不锈钢腐蚀开裂主要因素有如下几个：

（1）设备的内应力，这是在设备加热过程中形成的，正规厂在设备制做完成后，虽然经过热处理消除应力，但仍有残留，另外设备在安装、生产过程中，由于温度、机械等因素也都会使设备产生内应力，在这些应力部位，氯离子很易积聚造成腐蚀。

（2）氯离子的催化作用是在设备存在有内应力的情况下产生的，由于氯离子的催化作用而使不锈钢设备产生应力腐蚀开裂，首先是从点腐蚀、缝隙或腐蚀沟槽上开始，使被破坏的钝化膜无法修复，故腐蚀不断加深，直至金属呈枝状裂纹而被破坏。有的资料介绍只要每升几毫克的氯离子，甚至0.2mg/L氯离子就可产生腐蚀开裂，上海金山化工厂不锈钢球罐被氯离子腐蚀开裂的实例也印证了这一结论。另外，氯离子在缝隙中或污垢下容易富集而产生氯离子高浓度，例如某厂的循环冷却水中的氯离子约200mg/L，但在损坏的壳程水冷器管板与管程连接的缝隙处，氯离子则高达20000~30000mg/L，而现场管程水冷器未发生应力腐蚀开裂现象，原因是壳程水冷器有缝隙并且水流速低，为氯离子富集创造了条件。再有某厂投产仅两个月的时间，大批换热器就发生了因腐蚀开裂而泄露，当时循环冷却水中氯离子含量仅20~50mg/L，可见氯离子多少并不是产生腐蚀开裂的唯一因素。

（3）温度的诱导作用，众所周知，温度是化学反应的重要因素，腐蚀开裂也不例外。在拉应力和氯离子都存在的条件下，温度较低腐蚀不明显，温度升高则腐蚀开裂加剧。有的资料认为奥氏体不锈钢达到70°C时就产生腐蚀。现场发现，应力腐蚀开裂均发生在水冷器的热端，即工艺介质进口端，冷端不产生腐蚀，介质温度小于150°C的水冷器也未发现过腐蚀开裂。

（4）污垢、水流速也是影响腐蚀的重要因素，这两个因素互有因果关系，流速低不易扩散，利于氯离子富集，同时也易使污垢沉积，加剧氯离子的富集和腐蚀。同样条件下，壳程设备较易发生腐蚀原因也就在此。

国标及国际上各厂商的氯离子指标现在国际上还没有一个统一的循环冷却水水质标准，因此各厂商的标准只是根据本厂的经验确定的。所以标准五花八门、高低不一，有的公司限制很严，规定应小于100mg/L，甚至小于50mg/L，但有的公司则不太严，规定为<400mg/L，还有的公司则不限制。出现这种情况主要是各公司受本身经验所限和对现代循环冷却水处理技术缺乏了解所致。

我国现行标准对氯离子的规定是<300mg/L。根据调查，这一指标是偏低的。对氯离子的防腐措施针对循环冷却水的腐蚀（包括氯离子腐蚀）防护，目前国内常用的有两种方法，一种是药剂处理法，即在循环冷却水中投加阻垢缓蚀药剂，控制腐蚀，另一种则是材料防腐，选择抗腐蚀材料制作换热器，前一种方法是目前广泛采用的，后一种仅在电力行业较为普遍。

水处理药剂法常用的缓蚀剂有铬酸盐、聚合磷酸盐、有机磷酸盐、钨酸盐、钼酸盐、硅酸盐、硫酸亚铁等，由于环保限制和价格因素等原因，目前使用最多的是磷系水处理配方，硫酸亚铁仅在电力行业使用，用于对铜凝汽器的保护。磷酸盐的保护作用是通过与水中的钙离子或腐蚀产物亚铁离子相结合，生成以聚合磷酸钙铁为主要成份的络合物，依靠腐蚀电流电沉积于阴极表面形成沉淀膜保护金属不被腐蚀。由于无毒、价廉而被广泛采用。

火力发电厂凝汽器管选材导则。

氯离子指标对循环冷却水处理的影响

氯离子对循环冷却水处理的影响，主要是限制了循环水浓缩倍数的提高。我国北方地区，地下水、河水氯离子含量均比较高，以沧州地区为例，氯离子含量高达150~200mg/L，按现行国家标准，基本上不能直接循环使用，由此可见氯离子指标对节约用水的制约作用。当然，上述水质经过处理后，还是可以用的，但是脱除氯离子利用一般常规混凝沉淀过滤的方法是做不到的，必须用离子交换或反渗透膜法进行处理，才能脱除氯离子和含盐量，如此则带来处理工艺流程的复杂化、基建费用的增加、原材料的消耗（酸碱）、能源的消耗（电力）及管理人员的增多等。由此可见，氯离子指标的提高与循环冷却水处理技术密切相关，可带来巨大的节水和经济效益。

国内某些生产厂的氯离子指标

根据调查资料，将国内一些典型生产厂的循环冷却水运行氯离子数据列表如下：

表2循环冷却水中氯离子含量厂名循环冷却水中Cl-含量（mg/L）浓缩倍数Cl-控制指标注

燕山炼化橡胶厂I循890.755.85<900II循809.313.44IV循650~10644.97

上海石化股份有限公司腈纶部北组循环冷却水最高781最高5.1≤800最低493最低3.8平均625.37平均4.49secco循环冷却水460~7053.04~5.86

盘锦辽河化工有限集团公司化肥厂循环冷却水≥230~2503<650正采取措施将浓缩倍数提高到5

大庆石化水气厂一循循环冷却水260.9≥5<300

表中所列各厂循环冷却水系统的换热设备材质，包括碳钢和不锈钢，设备型式有管程也有壳程。

氯离子指标的修订值

许多著作和研究都对氯离子的腐蚀机理作了定性分析，但是要从定量分析确定氯离子指标，目前还是不可能的，因为牵涉的因素条件太多。本次修订氯离子指标，主要还是来自实践和一些专家的调查结论，最终氯离子指标修订值由现行规范300mg/L提高至700mg/L，虽然现有工厂运行的氯离子指标高达1000mg/L以上，但毕竟不太普遍，为稳妥起见，采用平均偏上的指标。

根据前面所述，氯离子的腐蚀不是单一的因素，因此在确定氯离子指标的同时，还对换热器材质、水侧壁温、设备冷却水出口的水温等作了规定，以保证该指标的安全可靠。

附带说明，氯离子指标是在药剂处理条件下的数据，采用此指标时，其它条件（诸如水流速、浊度、pH值、菌藻数量等）也应符合本规范的规定。

f游离氯

现行规范规定0.5mg/L～1.0mg/L，修订规范为0.2～1.0mg/L，现在很多厂的控制指标都是0.2～1.0mg/L，实际运行中的数据在0.15～0.8mg/L，这说明如果水质比较好的话，较低余氯量也可控制微生物的生长。由于近来接连发生液氯爆炸，运输途中液氯泄露伤人等重大事故，北京市、中石化已明令禁用液氯，在征求意见过程中，也有禁用液氯的建议。对此问题，“规范”修订组经过调查认为，在使用液氯对循环冷却水处理的过程中，从未发生过重大事故，只要加强管理，严格执行安全操作规程，完全可以保障安全生产。而且目前很多单位都在使用液氯，如果立即取消液氯杀菌还有困难，当前世界上仍有许多国家的循环冷却水处理还在使用用液氯杀菌。况且液氯价格便宜，使用方便，深受操作人员的欢迎，通过对取消液氯使用单位的调查，它们还是很愿意恢复使用液氯的。因此本次修订仍然保留液氯的使用，只是在推荐排序上做了调整，毕竟液氯是一种危险品，在生产、制造、运输和使用各个环节中存在巨大风险，从安全角度上讲应逐渐淡化。

4.2循环冷却水控制指标的修订

a污垢热阻值间冷开式循环冷却水系统的污垢热阻值：现行规范是宜为1.72×10-4~3.44×10-4m2?k/w，修改版改为应小于3.44×10-4m2?k/w，并增加了粘附速率指标15mg/cm2。污垢热阻是一个很重要的数据，设计阶段它关系到换热器的换热面积大小，也就是设备投资的多少，运行阶段则与传热效率、能量的消耗、产量的高低密切相关。

b腐蚀速率现行规范规定，间冷却开式循环冷却水系统换热器碳钢管壁腐蚀率宜小于0.125mm/a，修订规范为：碳钢设备传热面水侧污垢热阻值应小于0.075mm/a。

c微生物控制指标现行规范规定，敞开式系统循环冷却水中的异养菌宜小于5×105个/mL，生物黏量不大于3mL/m3。

这是需要解释一下，什么是异养菌和自养菌两类。

自养菌（无机营养型）能直接利用无机物如空气中二氧化碳及无机盐类作为营养来源，合成细胞所需要的碳源，微生物。

异养菌是利用环境中的有机碳化合物进行氧化发酵得到细胞所需要的营养物。循环冷却水中，以异养菌的生长繁殖最快，数量也最多。它代表水中大部分细菌的数量，一般以异养菌的数量代表水中细菌总量。

微生物在循环冷却水系统中大量繁殖，会使循环冷却水颜色变黑，发生恶臭，并形成大量黏泥沉积于冷却塔和换热设备内，隔绝了药剂对金属的保护作用，降低了冷却塔的冷却效果和设备的传热效率，同时还对金属设备造成严重的垢下腐蚀，微生物对循环冷却水系统的危害较之水垢、电化腐蚀来说更为严重，因此控制微生物的危害是首要的。

循环冷却水中生物黏泥量的多少直接反映出系统中微生物的危害程度，因此生物黏量的控制是非常重要的。本次修订为小于3mL/m3。

d浓缩倍数循环冷却水本身的节水主要体现在浓缩倍数上，高浓缩倍数比低浓缩倍数节水，但这不是说浓缩倍数越高越好，因为浓缩倍数大于5则节水效果不明显，而且对水处理带来很大的难度并且在经济上也需要更多的花费，根据目前工厂运行的情况浓缩倍数多在5左右，中石油、中石化的规定基本也是这个水平。目前，在新项目的设计上浓缩倍数也多采用5这一指标，结合我国用水和水资源短缺的现状，本次修订将现行《工业循环冷却水处理规范》中的浓缩倍数由3提高到5。

浓缩倍数由3提高到5能节省多少水呢？先作一个简单计算：在浓缩倍数1.5~10的条件下，通过对循环冷却水量为10000m3/h的计算得出下表：

计算条件：气温40℃，K值选用0.0016/℃

表3不同浓缩倍数系统的补充水量与排污水量

浓缩倍数计算项目1.52.03.04.05.06.07.010.0

循环冷却水量R（m3/h）1000010000100001000010000100001000010000

水温差Δt（℃）1010101010101010

排污水量B（m3/h）3201608053.34032.026.717.8

补充水量M（m3/h）480320240213.3200192186.7177.8

排污水量占循环冷却水量的百分比（%）3.201.600.80.530.40.320.270.18

补充水量占循环冷却水量的百分比（%）4.83.22.402.132.001.921.871.78

本次《工业循环冷却水处理规范》修订，将浓缩倍数从3提高到5倍，近于上表的计算结果，节水效果能提高0.4个百分点，折合全国节水量可达176亿m3之多，这是一个很可观的数量。

现在很多新工程项目不仅要求高浓缩倍数，甚至还限制使用新水，可见用水形势的紧张程度，另外国内各行各业为求节水也都纷纷研制新的水处理药剂处理配方，达到浓缩倍数5的企业比比皆是，甚至有少数企业已达到浓缩倍数10以上，可见这一指标还是可以作到的，虽然由此可能引起一些运行费用的增长，但是面对有限的水资源和经济建设可持续发展的需要，孰重孰轻显而易见。

冶金、电力行业在制定水平衡方案时往往为了满足串级用水（冲灰等）的需要，加大循环冷却水系统的排污水量，因而降低了浓缩倍数，但是只要减少新鲜水用量，浓缩倍数不受此限。

4.3扩展了间冷闭式循环冷却水处理的内容现行《工业循环冷却水处理规范》关于间冷闭式系统的条文只有十条规定，普遍反映缺少可操作性，此次修订根据大家的意见，增订至十六条，主要内容包括密闭系统的水质指标、系统设计计算、阻垢缓蚀和清洗予膜等。

4.4增加了直冷循环冷却水处理内容直冷循环冷却水主要用于冶金、电力行业，化工也有少量应用，由于直冷循环冷却水的用水量很大而且水质较差，含有多种有害物质，增大了水处理的难度，并且系统排污水也会造成环境的污染，有关行业迫切需要一本规范作为设计依据。目前国内尚无这方面的国标或行业标准，制定这部分标准将对节水减少污染起很大作用。

主要增订内容包括直冷循环冷却水水质指标、系统设计、阻垢缓蚀处理、沉淀过滤处理、泥浆处理等内容。

4.5增加了再生水处理内容

污水经处理后（即再生水）用作循环冷却水系统补充水的作法，在国内使用还不普遍，国际上已被一些较发达的国家广泛采用。该方法对于节约水资源很有成效。

本次修订就此内容增加了一章两节，主要内容为一般规定、水质指标、深度处理工艺及一些关键设计数据。

4.6加酸处理这次《工业循环冷却水处理规范》修订增加了加酸处理的内容，早在规范第一版《工业循环冷却水处理规范》GBJ50-83中就有加酸内容，但在第二版《工业循环冷却水处理规范》GB50050-95中删去，到目前修订版又把加酸处理内容加了进来，这不是简单的重复，而是螺旋上升，早期的加酸处理，由于加酸量不易控制，同时又受到缓蚀剂性能的限制，担心加酸过量引起腐蚀，因此规范中不推荐这一方法。但是随着投加设备和控制水平的改进，以及新配方的开发，加酸处理的优越性突现出来，这个方法既经济又简便，很多厂家都采用此法提高浓缩倍数。

4.7水质分析资料的校核本次规范修订增加了水质分析资料的校核计算，准确无误的水质资料室循环冷却水处理设计的基础。

规范中推荐的校核公式是基于水的电中性这一性质，公式单位完全符合国际规定的标准单位，避免因用毫克当量/L带来的计算误差。

公式如下：式中

—阳离子毫摩尔浓度（mmol/L）；

—阴离子毫摩尔浓度（mmol/L）；

—阳离子电荷数；—阴离子电荷数。分析误差≤2％。

4.8其它

除了上述修订之外，在总则、术语、符号、旁流水处理、补充水处理、排水处理、药剂贮存和投配、监测控制和检测各章均作了一些修订。

4.9与国外标准的比较目前国际上还没有循环冷却水处理的设计标准，国内现行的循环冷却水处理标准是我国独有的型式，当初在编制《工业循环冷却水处理规范》第一版时，主要的技术和指标还是来自国外一些大型水处理公司，当时国内在循环冷却水处理技术上还有很大差距。但是经过20多年的努力和赶超，国内循环冷却水处理技术和设计指标已接近或达到国际水平，下面是本次修订的一些水处理数据与国外大型水处理公司的比较。

由于各公司保密的原因，表中数据有些为上世纪80~90年代的指标修订后的《工业循环冷却水处理规范》标准与国外水处理公司标准比较项目

修订标准

N公司

K公司

G公司

pH

6.8~9.5

6.8~9.57.0~8.5

<8.7

浊度NTU10~20

10~20

20

电导率μS/cm<4500<2500

<6000钙硬度+甲基橙碱度mg/L≤1100总硬度mg/L200~300钙硬度mg/L≤90050~400M-碱度mg/L80~20030~300T-Femg/L≤1.0

<1.0

<2.0临界值<3.0AL3+mg/L≤0.5<0.5Cu2+mg/L≤0.1<0.1CL-mg/L壳程≤700不锈钢