循环水处理基础知识.ppt

1 循环水处理技术 工程公司2011年12月 2 主要内容 循环冷却水的基本概念循环冷却水的处理技术化学处理技术物理处理技术循环水水质分析常检参数水处理设备简介水处理设备选用注意事项 3 第一节循环冷却水的基本概念 循环水基础知识循环系统类型与特点敞开式循环冷却水的损耗形式敞开式循环冷却水浓缩过程表征循环冷却系统普遍存在的问题与成因循环冷却水处理的关键环节 4 1 1冷却水基础知识 冷却水系统通常有两种 直流冷却水系统 冷却水用后直接排放循环冷却水系统 冷却水用后并不排放 而是回流冷却再利用 循环冷却水系统又分封闭式和敞开式 5 1 2两种循环冷却水系统特点 6 1 3敞开式循环冷却水的损耗形式 蒸发损失 以水蒸气的形式蒸发掉 注意这部分蒸发掉的水中不含盐分风吹损失 在冷却塔喷洒过程中 有部分流量被风吹走渗漏损失 在管道和贮水系统中有部分流量渗漏掉排污损失 为了控制由水量损失引起的浓缩过程 必须定期排污 7 1 4循环冷却水的浓缩过程表征 新水量 循环过程中 为补偿水量损耗而补充的新鲜水 补充水量即上述四项损失之和 浓缩过程 循环水中由蒸发形式散失的循环水中的盐类遗留在水中 补充水含盐量大于零 随着蒸发损失和补水过程 循环水的含盐量逐渐增大 浓缩倍数K 循环水的Cl 浓度 补充水的Cl 浓度 8 1 5循环水系统存在的问题和成因 污垢 循环水系统在运行的过程中 会有各种物质沉积在换热器的传热管表面 主要由水垢 腐蚀产物 生物沉积物和淤泥构成 结垢 在换热设备中 温度升高 水中的暂时性硬度转化为永久性硬度 溶解度小的难溶盐析出 形成水垢 腐蚀 冷却水浓缩过程中导致含盐量的增加 增加了水的导电性 加强管路原电池反应 促进腐蚀过程 微生物滋长 日光 水温和不断从空气融入循环水中的营养成分 为多种微生物的繁殖创造了适宜的条件 9 1 5产生结垢和腐蚀的原因 结垢和腐蚀的本质 CaCO3的溶解平衡遭到破坏 CaCO3 CO2 H2OCa HCO3 2Ca2 2HCO3反应平衡时 水中各种组分的含量保持不变 不会产生结垢和腐蚀现象 这种水称为稳定的水 结垢 HCO3碱度过量时 反应左移 出现CaCO3沉淀 沉淀附在管壁及用水设备表面上 腐蚀 CO2含量过量时 反应右移 管壁及用水设备表面上原有的CaCO3保护膜会逐渐被溶解下来 最后使金属表面和水直接接触 产生腐蚀 10 第二节水的化学处理方法简介 化学处理法为传统水处理技术 应用范围极广泛化学处理技术包括循环水的预处理和过程控制 循环水的预处理 软化 除盐循环水的过程控制 对沉积物 腐蚀和微生物三者的综合控制 11 2 1循环水的预处理 水的软化 去除硬度盐 钙 镁离子 的方法 加热软化法石灰纯碱软化法离子交换法软化法水的除盐 减少水中溶解盐类的总量 包括水中的各种阴 阳离子 电渗析法软化脱盐 12 2 1 1石灰纯碱软化法 石灰纯碱软化法是一个利用化学沉淀原理去除水中硬度的方法 碳酸盐硬度 暂时性硬度 的去除 石灰非碳酸盐硬度 永久性硬度 的去除 钙的非碳酸盐硬度 用纯碱 碳酸钠 镁的非碳酸盐硬度 同时使用石灰和纯碱现在 这种方法已被离子交换法所代替 13 2 1 2离子交换法软化法 离子交换树脂结构 一种反应性性高分子电解质 由交联结构的高分子骨架 母体 与交换离子两部分构成 离子交换树脂工作原理 交换离子能与水中带有同种电荷的离子进行置换反应 即阳离子交换树脂交换阳离子 阴离子交换树脂交换阴离子 反应可逆 离子交换法软化水的过程 通过阳离子交换树脂进行 阳离子交换树脂又分为钠型和氢型两种 树脂经过一段时间使用后会失效 需要再生 14 2 1 2钠型阳离子交换树脂 钠型交换树脂软化水的原理 把水中的钙 镁盐类转化为钠盐 钠盐溶解度很大 而且随着温度上升溶解度增加 不会沉淀出来 从而达到软化的目的 用钠型树脂软化的结果 水中的钙 镁离子被钠离子取代 水中阳离子的重量发生变化 阴离子成分不发生变化 软化后水的碱度不变 15 2 1 2氢型阳离子交换树脂 氢型树脂的特点 水中的钙 镁离子都变成氢离子 水中的钠离子也参加交换 被氢离子取代 交换后的氢离子与水中原有的阴离子结合 形成稀酸溶液 降低原水中的碳酸盐含量 注意 用氢型树脂交换后的水实际上是稀酸溶液 腐蚀性很大 需要中和提高水的碱度 16 2 1 3水的除盐 阴 阳离子交换树脂能够将原水的离子取代为氢离子和氢氧根离子 能够达到除盐的目的 目前有关水的除盐技术应用最多 最为广泛的是膜过滤技术 包括超滤 纳滤 反渗透等 以后专人讲述该问题 17 2 1 4电渗析法软化脱盐 电渗析法是在外加直流电场作用下 利用离子交换膜的选择透过性 使水中阴 阳离子作定向迁移 从而达到水中离子与水分离的一种物理化学过程 其实质是离子交换除盐的一种形式 具体应用专人讲述 18 2 2 1循环水的过程控制 腐蚀控制 用来控制腐蚀过程的药剂缓蚀剂 缓蚀的机理是在腐蚀电池的阴极或阳极覆盖一层保护膜 从而抑制腐蚀过程 沉积物控制 保持结垢成分处于溶解或分散状态 使结垢成分转化为易于排掉的泥渣 污垢的控制药剂有分散剂 泥渣流化剂和表面活性剂三类 19 2 2 1循环水的过程控制 微生物控制 控制微生物繁殖的药剂可以分为杀生物剂和抑制生物剂两类 杀生物剂的作用是杀死微生物 抑制生物剂的作用是抑制生物繁殖的作用 通常采用复方药剂 利用杀菌剂间的增效作用 而且为了防止微生物对杀菌剂产生抵抗力 要几种杀菌剂轮换使用 20 2 2 2投药方法 投药在换热器管壁上形成的全面完整的保护膜是控制腐蚀 沉积物和微生物的基础 预膜步骤 1首先清洁金属表面 再进行预成膜处理 2预膜剂水溶液在设备内循环或浸泡设备 保护膜必须在几小时内完成 所以投药量很大 预膜剂的配方可以采用正常运行下的缓蚀剂配方 也可以采用别的缓蚀剂配方 只要两者是相洽的 运行过程中所加的缓蚀剂只是维护和修补保护膜 21 第三节循环水的物理处理方法 循环水的物理处理方法种类物理方法处理循环水的作用原理不同物理法的优点与不足几种物理方法的适用条件 22 3 1循环水的物理处理技术种类 从本世纪40年代起 最早的是用磁法 发展到现在 已有磁法 静电法 高频法等 各种方法机理不同 23 3 1循环水的物理处理技术种类 其它物理除垢防垢方法 超声波 永磁 扫频 脉冲冲击波等 超声波 空化作用永磁 切割磁力线 提高水分子溶垢能力扫频 多频率波段 尤其适于杀藻灭菌脉冲冲击波 机械能电化学防垢 诱使垢在水体中生成 24 3 2物理方法的作用原理 防垢机理 水分子产生偶极子 包围成垢离子 防止垢的沉积 除垢机理 电解水放出微量氧 改变了垢的晶体结垢 使垢松散沉积 缓蚀机理 水电解放出微量活性氧 使锈 Fe2O3 继续氧化成稳定物质 Fe3O4 的反应更容易进行 防止了 红水 的产生 杀菌灭藻 活性氧对水中微生物有强大的杀伤力 另外高频电磁场可以击破微生物的细胞壁 25 3 3不同物理法的优点与不足 磁法水处理仪是利用在水中产生磁场使水分子磁化改变水中离子的排列 达到阻垢的目的 缺点是随着使用时间的延长 磁场会减弱 影响使用效果 静电水处理仪是采用高压静电技术 使水分子有序排列 缺点是由于高压静电技术对水中的水分子团处理效果较差 处理不够完全 效果不理想 26 不同物理法的优点与不足 高频电子水处理仪采用电子线路产生高频振荡 使水分子基团内的氢键断裂 形成单个水分子 包围在钙 镁等离子的周围 减少了水中离子的有效碰撞 达到阻垢的目的 被激活的水分子不断碰撞管壁 管壁上的老垢逐渐松软 脱落 水中存在的微电流杀死水中的菌藻细胞 从而起到杀菌 灭藻的作用 27 3 4几种物理方法的适用条件 本表中的温度是指运行中的最高温度 含盐量与总硬度不一样 总硬度是指以CaCO3计的钙 镁盐的总量 而含盐量是指水中含盐的数量 包括钙盐 镁盐 28 第四节循环水水质分析常检参数 硬度 水的硬度原指沉淀肥皂的程度 这主要是钙和镁盐的作用 一般来说 以碳酸钙计硬度大于140mg L ppm 的水为中等硬水 大于280ppm的水为硬水 大于540ppm的水为极硬水 1ppm 17 86 德国度数值 10 法国度数值 29 循环水水质分析常检参数 碱度 指水中能与强酸发生中和作用的全部物质总量 以酚酞和甲基橙为指示剂 用盐酸滴定至终点 分别为酚酞碱度 甲基橙碱度 30 循环水水质分析常检参数 pH值 pH值可间接地表示水的酸碱程度 天然水的pH值多在6 9范围内 pH值受水温影响而变化 测定时应注意温度 pH值的测定应在现场进行 31 循环水水质分析常检参数 Cl 浓度 可用于表征循环水的浓缩倍数 同时可以作为监测水的腐蚀能力大小的标志 测定方法是以铬酸钾溶液为指示剂 用硝酸银络合滴定 32 循环水水质分析常检参数 电导率 电导率表示溶液传导电流的能力 纯水的电导率很小 当水中含有无机酸 碱或盐时 使电导率增加 电导率常用于间接推测水中离子的总量 与pH值一样 电导率的测定也应在现场进行 33 循环水水质分析常检参数 其它项目 水质分析的项目还有 矿化度 浊度 总铁量 硫酸盐等 根据具体情况而定 34 循环水水质分析常检参数 在太阳能热水系统中 一般需要检测总硬度 PH值 CL 等 若是城市自来水 水厂都有公布的水质指标全国城市自来水水质符合国家自来水标准 总硬度 以CaCO3计 450mg L6 5 PH 8 5村镇小型集中式供水和分散式供水部分水质指标及限值总硬度 以CaCO3计 550mg L 6 5 PH 9 5若水源为自打井 可以让用户到检测部门进行测定或者用硬度测试盒 硬度测试纸进行测定 35 水处理设备简介 全自动软水器加药 硅磷晶 高频电子水处理仪静电水处理内磁水处理强磁水处理 36 水处理设备简介 全自动软水器 技术性能参数原水硬度 8mmol L出水硬度 0 03mmol L原水水压 0 2 0 6Mpa 如 0 2Mpa须加管道泵 工作温度 2 50 自控电源 220V50Hz树脂 001x7强酸性苯乙烯系阳离子交换剂 37 水处理设备简介 全自动软水器 性能特点 1 水质软化过程自动化 美国FLECK控制器 只需定期加入再生剂 即可在全自动条件下 实现连续或间断供水 2 高效 常用的手动设备 设备工作容量较低 而盐耗较高 全自动软水器整体设计配套合理 使树脂的有效工作交换容量得以充分发挥 各项性能指标优于一般软化水设备 3 省工 无需设专人操作 安装简便 当天安装 当天使用 4 省水 软水器的制水率达98 以上 5 省电 由于采用虹吸再生原理 无需盐泵 耗电量仅相当于手动软水设备的1 6 占地空间小 只需提供树脂罐和盐罐占地空间 节省管路 盐泵所占空间 38 水处理设备简介 全自动软水器 性能特点 7 无毒 阀体为无铅材料 特别适合食品 饮料行业使用 8 免维修 控制阀由美国原厂生产制造 设计合理 质量可靠 坚固耐用 9 调整方便 用户可根据需要 自行调整再生周期和时间 10 罐体耐压 防腐 罐体出厂前均须严格质检和耐压测试 有可靠质量保证 罐体采用不锈钢或玻璃钢材质 避免了树脂的污染 为软水设备长期稳定地工作提供了可靠的保证 11 可显示设备的工作流量 工作状态 周期产水量和剩余流量等参数 12 在设备停电状态下可以通过手动操作实现设备连续制水 39 水处理设备简介 全自动软水器 运行原理工作状态 硬水从控制器入口进入 流经上布水器进入罐体 在树脂罐中水中的阳离子与树脂进行交换 硬度降低 在树脂罐的底部从下布水器进入中心管 然后从中心管流出 再由出水口进入软化水箱 反洗状态 当到达系统设定流量 或时间 时 系统由工作状态转换为反洗状态 硬水从控制器经中心管流入下布水器再经过树脂层向上 最后从排污口排出 反洗需要10分钟 再生过程 水进入控制器 通过射流器经吸盐管将盐罐中的还原溶液吸入树脂罐中 再生的目的是把钙型和镁型的树脂转化为钠型 使树脂在下一次循环中重新具有交换能力 40 水处理设备简介 全自动软水器 运行原理慢洗过程也叫置换 水进入控制器 从上布水器进入罐体 将树脂罐中经过反应的再生剂从排污口排出 目的是将罐中的还原溶液洗净 再生和慢洗共需60分钟 快速清洗 快洗的目的是将罐中剩余的再生剂溶液排出 水流速较快 水流方向与慢速清洗相同 快速清洗需要10分钟 盐罐注水 冲洗完毕后 水继续注入树脂罐 同时向盐罐中注水 盐罐注水需要10分钟 这样就完成一个流程 整个流程耗时约90分钟 41 水处理设备简介 全自动软水器 使用注意事项软水器的安装无须专门做安装基础 325号水泥养护7天以上 地面水平即可 要求附近有排污口 盐罐尽量靠近树脂罐 用户按照示意图安装管路 进出口加装截止阀 并另设旁路 便于检修 使用前必须先冲洗管路 避免杂质堵塞阀体 污染树脂 42 水处理设备简介 全自动软水器 使用注意事项树脂的再生剂为工业原盐 用户需自备工业原盐 日常运行中定期向盐罐中加盐 确保盐水为饱和盐水 设备停止使用时 应将树脂罐内吸入盐水 拔出电源插头 发生意外停电后 时间型控制器的时钟将停止转动直到重新来电 因此要重新设定时间 使软水器在正确的时间再生 以保证系统的正常供水 43 水处理设备简介 加药 硅磷晶 加药 硅磷晶 简介硅磷晶是玻璃状的小球 是聚磷酸盐和聚硅酸盐组成的微溶性聚合体 在水中聚磷酸盐能有效防止CaCO3的晶体生长和凝聚 并对铁离子起封闭作用 对氢氧化铁起分散作用 硅酸盐和磷酸盐能够使管道内壁表面形成保护膜 隔绝氧气 防止管道腐蚀 长期使用可以使去除原有的氧化铁垢 而粘附在其上面的碳酸盐脱落 44 水处理设备简介 加药 硅磷晶 特点使用非常方便不需要维护不需要动力水头压损失小每吨水只需要1 3克每隔3 6个月补充一次药剂 45 水处理设备简介 加药 硅磷晶 下列情况硅磷晶使用效果会受影响水中的碳酸盐三硬度超过350毫克 升水温持续超过80度铜 铁结合点引起的电偶腐蚀 46 水处理设备简介 加药 硅磷晶 注意事项在选择加药器时必须与用水量相匹配 如遇到检修水停止通过硅磷晶时 在重新使用前 应通过加药器底部的排污口将罐中含浓度较高的硅晶磷水排放后再使用 如2周以上停止用水 则将硅磷晶加药器中的水放尽 并将硅磷晶取出凉干备用 47 水处理设备简介 高频电子水处理仪 运行原理水经过水处理仪后 水分子聚合度降低 结构发生变形 产生一系列物理化学性质的微小弹性变化 偶极矩增大 极性增加 因而增加了水的水合能力和溶垢能力 起到防垢除垢的作用 在电磁场的作用下 偶极子产生的微电流破坏细胞赖以生存的酶系统 从而起到杀菌灭藻的作用 48 水处理设备简介 高频电子水处理仪 性能特点采用模块化技术 质量稳定 复合电场技术 处理能力强 实现了智能化 针对地区水质输出最有效参数 无污染 无需专人维护 一次投资 终身受益 49 水处理设备简介 高频电子水处理仪 技术性能参数电压220V 5 50 60Hz 公称压力 2寸以下 含2寸 为0 6Mpa 3寸以上 含3寸 为1 6MPa适用的最大相对湿度90 工作温度范围 15 50 循环水温度不大于95 流经水处理仪的水的硬度 700mg L 以CaCO3计 阻垢率 95 除垢率 95 50 水处理设备简介 高频电子水处理仪 安装条件配置 安装位置1 5米范围内应有技术性能参数中要求交流电源 电源的负载能力要留1倍以上的余量 水处理仪应安装在需保护的设备之前 尽量接近设备的入水口 在循环系统中 要求所有的循环水必须经过电子水处理仪 电控器上方应留有600毫米以上的无障碍空间以利于检修 同时注意防水 防雨 防潮 51 水处理设备简介 静电水处理 运行原理接通220伏50HZ电源时 静电水处理器的控制器即供给副机 释能器 能量 使之阴 阳极间形成高压静电场 被处理水通过释能器时 受场作用 水分子的偶极矩增大并按正负取向呈链状排列 同时 水的一些物理性能发生变化 电导率 溶解氧 粘滞力 表面张力等 52 水处理设备简介 静电水处理 分类 静电水处理器 利用高压静电场进行处理 电子水处理器 利用低压静电场进行处理 内磁水处理器 利用磁场进行水处理 53 水处理设备简介 静电水处理 适用条件 静电水处理器具有除垢 杀菌灭藻功能 易于安装 便于管理 运行费用较低等特点 可作为小流量 水质以结垢型为主 浓缩倍数小条件下采用 主要适用于结垢成分是碳酸盐型水 当水中含有磷酸盐时要慎用 水中主要结垢成分是磷酸盐 硅酸盐时不宜使用 54 水处理设备简介 内磁水处理 运行原理永久磁体产生的超高强磁场 在不改变水原有的化学成份条件下 使水中矿物质的物理结构发生变化 原来缔合链状的大分子 断裂成单个小分子 水分子偶极距发生偏转 水中溶解盐类的正负离子 垢分子 被单个水分子包围 使水中的钙 镁等结垢物的针状结晶改变为粒状结晶体 相互粘附与聚积特性受到了破坏 从而在受热面或管理壁上不结硬垢 粒状结晶体则随排污孔