工业冷却水处理概论简报(上).ppt

工業冷卻水處理概論,（上）,第 一 節 水 的 組 成,懸浮固体物：泥沙、粘土及膠体物等 溶存固体物：Ca2+、Mg2+、HCO3 、CL 、 SO42、K+、Na+、NO3、SiO2 及鐵、錳化合物等 溶 存 氣 体 ：CO2、O2、H2S 等 有 機 物 ：COD、BOD、TOC,第二節 水中主要不純物之不良影響,原水(工業用水)處理方式流程圖二,鈉離子,脫礦,除矽,氫型陽離子樹脂,低中壓 鍋爐用,脫氣,陰離子樹脂,超濾,混床,純水供 鍋爐及 製程使用,脫礦過程,電析,逆滲透,蒸餾,超純水，供高壓鍋 爐使用( 1500psig),終極純水(電子，製藥用),給水，洗滌飲用 水，飲料用水,低中壓 鍋爐用,低中壓 鍋爐用,高壓 鍋爐用,洗滌，各種製程用 水或再行離子交換,C類 過程,地下水中鐵離子之去除方式,曝氣氧化法： 4Fe2+ O2 10H2O 4Fe(OH)3 8H,B. 錳砂過濾除鐵法： 4MnO2 3 O2 2Mn2O7 Mn2O7 4Fe2+ 3H2O 2MnO2 6Fe3+ 6OH Fe3+ 3OH Fe(OH)3,軟化的方法,A. 石 灰 軟 化 法,B. 石 灰 純 鹼 軟 化 法,C. 石 灰 石 膏 軟 化 法,D.陽離子交換樹脂軟化法,TAIWAN K.K. CORP.,1999/11/26,TKKC-CW-002P,12,第三節 冷卻水系統之種類,1.直流式冷卻系統(Once Through System),熱交換器,冷卻水入口,出口,例： 海 水、河 水、湖 水 直 接 冷 卻 系 統 平 均 溫 差 ： 5 20 所 需 水 量 ： 非 常 大 一 般 困 擾 ： 腐蝕、水垢、淤泥沉積、微生物,水泵,2.開放循環式冷卻系統,例： 噴水池、自然通風式與強制通風式冷卻水塔系統 平 均 溫 差 ： 10 30 所 需 水 量 ： 較少 ( 循環率約可 90以上 ) 一般困擾：腐蝕、水垢、淤泥沉積、微生物及木板腐爛,三.密閉循環式冷卻水系統,例： 引擎夾套、汽車水箱、熱水及冷凍水系 統 平 均 溫 差 ： 10 15 所 需 水 量 ： 非 常 少 一 般 困 擾 ： “ 腐蝕”、淤泥沉積、微生物,第一節 腐蝕的困擾,(a)腐蝕原理與反應機構,( b ) 腐 蝕 之 形 態,b-1 均勻腐蝕(General Corrosion),腐蝕的過程在金屬的全部暴露表面上均勻的進行，金 屬逐漸變薄，最後全部破壞。( 低PH的酸性溶液中),b-2 流電腐蝕(Galvanic Corrosion),當兩種不同的金屬在電解液中相互接觸時，就會形成一個小的腐蝕電池(流電效應) 。電位較高的金屬為陰極區，電位較低的金屬則為陽極區，造成腐蝕。,各種金屬的電位情形,b-3 點蝕 ( Pitting ),b-4 裂隙腐蝕 (Crevice Corrosion),b-5 晶 粒 間 隙 腐 蝕 (Intergranular Corrosion),b-6 選 擇 性 侵 蝕 (Selective Corrosion),選擇性侵蝕是自一合金中移去其組合成份之一 元素。例如黃銅( Cu Zn ) ，在某種環境中，鋅 將優先溶解，留下貴重元素( 銅 ) ，如此會造成合 金的機械性質減弱。,b-7 沖擊腐蝕(Erosion Corrosion),受水流速影響極大，因流速破壞保護膜而導致金屬某部位之劇烈腐蝕。水中的懸浮固体物、溶氧、溶氯或PH值偏低，都會增加沖擊腐蝕之程度。在某些情況下，還會造成“穴蝕” ( Cavitation Damage) ，穴蝕一般發生在水流速高而壓力發生變化之情況下，因引入氣体而使得保護膜被破壞，造成金屬粒子自表面移走，形成穴狀。,b-8 應力腐蝕 (Stress Corrosion),在某些情況下，當金屬受到應力時，腐 蝕首先自表面開始，延著金屬的結晶格子 延伸而發生龜裂，最後導致嚴重的損壞。,b-9 磨 擦 腐 蝕 ( Fretting Corrosion ),曝露於大氣中的兩個相疊接的金屬在受到負荷時(如高壓氣体)會發生振動現象，而使兩者間有少許的滑動產生，以致破壞了金屬因腐蝕而產生的保護膜，使得新的金屬表面曝露於大氣中，讓腐蝕繼續進行。,b-10 疲 勞 腐 蝕 ( Corrosion Fatigue),金屬受到週期性的應力負荷時，會 減低其對疲勞的抵抗力。當金屬在會引 起疲勞的應力下，腐蝕因而產生。,(C) 影 響 腐 蝕 的 因 素,C-1 溫 度 對 腐 蝕 之 影 響,C-2 PH 值 對 腐 蝕 的 影 響,C-3 溶 氧 量 對 腐 蝕 的 影 響,第二節 水 垢 及 沉 積 物 之 困 擾,A.水垢及沉積物形成之因素,懸浮物顆粒大小及密度 懸浮物粒子與金屬表面靜電的情形 水流速 水溫與PH值 微生物活性 不當的抑制劑或抑制劑控制不當 離子濃度過飽和沉澱 製程洩漏,抑制劑添加不當所造成的沉積,氧化鐵所形成的沉積物,熱傳效率及冷卻能力降低。 水流速減低。 增加沉積物下方腐蝕 ( Under Deposit Corrosion ) 之機會。 助長微生物的生長及繁殖。 有助水垢的形成。 排放增加，導致用水成本增加。 停車次數增加及維護費用提高。,熱傳導係數減低率曲線圖,C. 碳酸鈣、碳酸氫鈣、氯化鈣、鎂化合物 及硫酸鈣之溶解度 ( ppm as CaCO3 ),碳酸鈣與硫酸鈣溶解度曲線圖,D. 碳酸鈣水垢析出的判斷方式,飽和指數 ( L.S.I. ) 穩定指數 ( R.S.I 或 S.I. ) 結垢指數 ( P.S.I. ),飽和 PH 值( PHS )之關係式： Ca ( HCO3 )2 Ca2+ + 2HCO3- HCO3- H+ + CO32- CaCO3 Ca2+ + CO32- PHS PCa + PM-ALK + “C” SCALE,1.飽和指數(L.S.I.),2.穩定指數(R.S.I.),3.結垢指數(P.S.I.),PHeq 1.465 Log M 4.54,E. 磷酸鈣水垢析出的判斷方式,F. 水垢組成的簡便定性方法,第三節 微 生 物 之 困 擾,A. 微生物繁殖所需的能源與營養源,B. 冷卻水中常見的細菌及其生長條件,2Fe2+1.5O2 xH2O Fe2O3xH2O ,硝化細菌產生之問題及困擾,一般氨洩漏之系統，初期PH值將升高，而一旦 硝化細菌開始生長與繁殖時，將因產生之硝酸 而使系統之PH值反轉下降 ( Low PH ) ： HNO3 H+ + NO3,C. 冷卻水中常見的真菌及其生長條件,D. 微生物對系統所造成的困擾,形成粘泥，降低熱交換效率。 堵塞管路與熱交換器。 泵壓上升，流量減少。 沉積物下方腐蝕(嚴重的局部腐蝕 ) 。 堵塞散水孔，降低冷卻水塔的效率， 破壞冷卻水塔的木材，減少使用壽命。 冷卻水塔的填料變形、壓壞或脫落。 處理藥劑易被吸附，增加用藥成本。,第一章 冷卻水概論,第二章 冷卻水常發生之困擾 第一節 腐蝕困擾 第二節 水垢及沉積物困擾 第三節 微生物困擾,第三章 冷卻水困擾解決 第一節 腐蝕控制 第二節 水垢及沉積物控制 第三節 微生物控制,第四章 系統處理考慮因素,第五章 系統處理評估,第六章 優良複配藥劑介紹,沉積物組成分析研判方法,冷卻水系統中腐蝕抑制劑的類型,鈍化型陽級抑制劑 ( 氧化膜型抑制劑 ) ( ANODIC PAS