敞开式循环水处理工艺设计(编辑修改稿)

敞开式循环水处理工艺设计(编辑修改稿)内容摘要：

，既能在阳极成膜 ，也能在阴极成膜，其成膜作用是靠极性基团的吸附。 当缓蚀剂在阳极部位形成致密保护膜，以致金属离子不同志溶解于水(即不再起阳极作用 )时，这种缓蚀剂又叫钝化剂。 把两种以上的缓蚀剂组合成复合剂使用，往往起到增效作用，因此目前很少采用单一缓蚀剂。 4． 3． 2 防腐蚀涂料覆盖法 这种方法是在碳钢换热器的传热表面上涂上防腐涂料，形成一层连续的牢固附着的薄膜，使金属与冷却水隔绝，避免受到腐蚀。 涂料的品种很多，与一般的金属防腐涂料相比，冷却水防腐涂料应满足以下要求。 ①有良好的屏蔽作性和化学稳定性。 由于冷却水防腐涂料长期浸泡在水 中，这就要求它在冷却水中的化学性能稳定，能够阻止 水分子、溶解氧和其它腐蚀性敞开式循环水处理工艺设计 第 8 页 物质透过涂层与碳钢基体接触而发生腐蚀。 ②与基体金属有良好的结合力，不易脱落。 冷却水防腐涂料若有脱落将使碳钢换热器的金属表面暴露在水中而被腐蚀。 同时，脱落下的涂层碎片也可能堵塞冷却水的管道而影响换热。 ③涂覆后不应显著地降低换热器的换热效率。 ④能防止微生物的附着和微生物的破坏。 ⑤能耐受较高的温度而不被破坏。 冷却水防腐涂料的主要成分有：基料、防腐颜料、填料、溶剂以及其它涂料助剂。 敞开式循环水处理工艺设计 第 9 页 5 循环冷却水系统 中的沉积物及其控制 5． 1 沉积物分类 循环冷却水系统在运行过程中，会有各种物质沉积在换热器的传热管表面。 这些物质统称为沉积物。 它们主要是由水垢（ scale）、淤泥（ sludge）、腐蚀产物 (corrosion products)和生物沉积物 (biological deposits)构成。 通常人们把淤泥、腐蚀产物和生物沉积物统称为污泥 (fouling)。 各类沉积物的组成大致如下： 水垢 又称硬垢或无机垢。 为补充水中带入的确难溶或微溶盐在案循环水中条件变化时所形成的垢。 常见的有碳酸盐、碳酸钙或磷灰石、硫酸钙 、氢氧化镁、硅酸镁等。 污泥 相对水垢而言较疏松，又称软垢。 常含有泥渣、粉尘、砂粒、腐蚀产物、天然有机物、微生物菌落和分泌物、氧化铝、磷酸铝、磷酸铁、一般碎屑等。 淤泥 以泥砂为主的软垢。 粘泥 又称生物沉积。 由微生物及其分泌物和残骸组成，具有滑腻感的胶状粘泥或粘液。 腐蚀产物 由于设备腐蚀而产生的金属氧化物，主要为氧化铁、氧化铜等。 来自补充水 未经预处理或处理不量的补充水会使泥砂、悬浮物、微生物带入系统，即使澄清、过虑、消毒良好的补充水也会有一定浑浊度并带有少 量的微生物。 澄清过程中还可能将混凝剂的水解产物，铝或铁离子，留在补充水中。 另外，不管是否经过预处理，补充水中的溶解盐都会带入循环水系统。 来自空气 泥砂、粉尘、微生物及其孢子苔随空气带入循环系统。 有时侯昆虫（如甲壳虫）也会大量带入系统，引起换热器堵塞。 当冷却塔周围环境受到污染时，硫化氢、二氧化硫、氨等腐蚀性气体有可能随空气进入循环水中造成沉积。 来自工艺介质泄漏 换热器泄漏，特别是漏油或某些有机物导致污泥沉积。 来自化学处理药剂 如在循环水中加锌盐或聚磷酸盐缓蚀剂，则有结锌垢或磷酸盐垢的可能 性。 来自系统腐蚀所形成的腐蚀产物。 敞开式循环水处理工艺设计 第 10 页 水 垢的控制技术 5． 2． 1 循环冷却水结垢的成因 在循环冷却水系统中 ,水垢是由过饱和的水溶性组分形成的。 水中溶解有各种盐类，如碳酸氢盐、碳酸盐、硫酸盐、氯化物、硅酸盐等，其中以溶解的碳酸氢盐如 Ca(HCO) Mg(HCO)3最不稳定，极易分解生成碳酸盐。 因此，当冷却水中溶解的碳酸氢盐较多时，水流通过换热器表面，特别是温度较高的表面，就会受热分解，其反应式如下： Ca(HCO)2 = CaCO3 + H2O + CO2 173。 (31) 当循环水通过冷却塔，溶解在水中的 CO2会逸出，水的 PH值升高，此时，碳酸氢盐在碱性条件下也会发生如下反应： Ca(HCO)2 + 2OH173。 = CaCO3 + 2H2O + CO2173。 (32) 如水中溶有适量的磷酸盐与钙离子时，也将产生磷酸盐的沉淀。 上述一系列反应生成的 Ca(CO)3和 Ca(PO4)2等均属难溶性盐。 它们的溶解度比起 Ca(HCO)3来要小得多。 同时，它们的溶解度与一般的盐类还不同，其溶解度不是随着温度的升高而加大，而是随着温度的升高而降低。 因此，在换热器传热表面上，这些难溶性盐很容易达到过多饱和状态而从中结晶析出，尤其当水流速度小或传热面较粗糙时，这些结晶沉淀物就会沉积在传热器表面上，形成了通常所说的水垢。 由于这些水垢结晶致密，比较坚硬，又称之为硬垢。 常见的水垢成份为：碳酸钙、硫酸钙、磷酸钙、镁盐、硅酸盐。 准确判断水质的结垢或腐蚀程度应该根据各种试验结果。 在试验之前往往称根据水质及某些运行条件进行计算，作出对结垢或腐蚀倾向的初步判断，以便考虑试验方案。 目前的计算方法都是根据水中某种盐类的溶解平衡关系提出的，也就是说水中某种盐达到能够析出的数量，即有结水垢的倾向。 如果该盐类在水中能全部溶解，则在金属表面上完全没有水垢作保护层，即有腐蚀倾向。 循环冷却水中最易成垢的是碳酸钙，如使用磷系配方的常有磷酸钙垢，某些水质还可能产生硫酸钙、硅酸镁等到水垢 ，故常以这几种盐类分别判断结垢或腐蚀倾向。 通常以经验饱和指数来判断碳酸 盐的结垢倾向，即根据循环水中氢离子浓度与达到平衡时的氢离子浓度的比较，来判断循环水中是否达到平衡，也就是饱和指数： IL=PH0 — PHS (33) 式中： IL—— 饱和指数； PH0—— 循环冷却水在实际使用温度下的实际 PH值； PHS—— 在循环冷却水使用温度下，式 (33)达到平衡时的 PH 值； IL=0 时， Ca(CO)3刚好达到饱和，此时水不会产生水垢，也不会发生腐蚀； 敞开式循环水处理工艺设计 第 11 页 IL0 时，水中 Ca(CO)3处于过饱和状态有 析出水垢的倾向； IL0时， Ca(CO)3未饱和，有过量的 CO2 存在，会出现消溶循环水系统中水垢的倾向，即存在腐蚀的可能。 考虑控制水垢方案时，要结合循环水量大小、要求如何、药剂来源等，因地制宜地选择控制方案。 控制水垢析出的方法大致有以下几类： 5． 2． 2 从冷却水中除去成垢的钙离子 冷却水中如无过量的 PO43或 SiO2，则磷酸钙和硅酸钙是不容易生成的。 循环冷却水中最易生成的水垢是碳酸钙垢，因此谈到水垢控制时，主要是指如何防止碳酸盐水垢的析出。 而水中 Ca2+是形成碳酸垢的主要原因，如能从水中除去Ca2+，使水软话，则碳酸钙就无法结晶析出，也就不形成水垢。 从水中除去钙离子的方法主要有以下两种： 1．离子交换树脂法 离子交换树脂法就是让水通过离子交换树脂，将 Ca2+、 Mg2+从水中置换出来并结合在树脂上，达到从水中除去 Ca2+、 Mg2+的目的。 用不同性质的离子交换树脂，可以很简地从硬水中除去等离子，使水软化。 其主要的操作流程如：图 51 所示： 软化时采用的树脂是钠型阳离子交换树脂。 硬水通过交换树脂 ，其中的Ca2+、 Mg2+等二价阳离子与 Na+交换，并与树脂结合，从而除去 Ca2+、 Mg2+等 ，使水软化。 当树脂失去交换能力时，就要停止软化操作，并通过进食盐水，使结合在树脂上的 Ca2+、 Mg2+与食盐中的 Na+进行交换，让 Na+从新结合在树脂上，原先结合在树脂上的 Ca2+、 Mg2+经过交换后进入水中，随再生废液一起排走。 这个过程称为再生。 如此软化、再生交替进行，就能简便地得到软水，再生反应如下： R(SO3Na)2+ Ca(HCO3)2 = R(SO3)2Ca+2NaHCO3 R(SO3Na)2+ MgSO4 = R(SO3)2Mg+Na2SO4 R(SO3)2Ca+2NaCL=R(SO3Na)2 +CaCL2 R(SO3)2Mg+2NaCL=R(SO3Na)2+MgCL2 敞开式循环水处理工艺设计 第 12 页 用离子交换法需较高的补充水，成本高。 因此只有补充水量小的循环冷却水系统才会使用。 2．石灰软化法 补充水未进入循环冷却水系统之前，在预处理是就投加适当的石灰，让水中的酸投加石灰所耗的成本低 .原水钙含量高而补水量又较大的循环冷却水系统常采用这种法 .但投加石灰时 ,灰尘较大 ,劳动条件差 .如能从设计上改进石灰投加法 ,此法是值得采用的 ,尤其对暂时硬度大的结垢型原水更适用。 3．控制浓缩倍数 循环水在运行过程中不断浓缩和蒸发，当浓缩到一定 程度时，就会发生CaCO3 的沉淀，为了防止水垢生成，办法之一就是控制好循环水中盐类的浓缩倍数，使其碳酸盐的硬度低于极限碳酸盐硬度。 5． 2． 3 加酸或通 CO2气体 ,降低 PH,稳定重碳酸盐 1．加酸 通常是加硫酸 .因为加盐酸会带入 CL,增加水的腐蚀性 ,加硝酸则会带入硝酸根 ,有利硝化细菌的繁殖 .由于重碳酸盐在水中常呈下列平衡 :。