第六章循环水冷却水系统(未完待续)

1、第六章第六章 循环水冷却水系统循环水冷却水系统 第一节第一节 循环水中的杂质循环水中的杂质 （1）杂质及其来源：）杂质及其来源： 悬浮物、胶体、有机物、无机盐、微生物、藻类；悬浮物、胶体、有机物、无机盐、微生物、藻类； 来源：补充水带来；循环水处理过程中加入的化学来源：补充水带来；循环水处理过程中加入的化学品；接触空气带来杂质；循环水系统滋生的杂质；品；接触空气带来杂质；循环水系统滋生的杂质； 主要是沉积物：沉沙、生物黏泥、水垢；主要是沉积物：沉沙、生物黏泥、水垢；（2 2）无机离子杂质）无机离子杂质 A：无机离子杂质的种类和浓度；：无机离子杂质的种类和浓度； B：危害；：危害； C：水垢的形

2、式：碳酸钙、硫酸钙、硅酸钙、：水垢的形式：碳酸钙、硫酸钙、硅酸钙、碳酸镁、磷酸钙；碳酸镁、磷酸钙； D：循环水系统内结垢的位置；：循环水系统内结垢的位置；(3)(3)微生物杂质微生物杂质 A：藻类：藻类： B：细菌；：细菌； 铁细菌、硫细菌、硫酸盐还原菌；铁细菌、硫细菌、硫酸盐还原菌； C：真菌；：真菌；第二节第二节 循环水浓缩倍率运行循环水浓缩倍率运行 （1）浓缩倍率与减少补水的关系：）浓缩倍率与减少补水的关系： 浓缩过程中，氯离子不会形成沉淀，其浓度变浓缩过程中，氯离子不会形成沉淀，其浓度变化与水发生浓缩的倍数是成比例的；将循环水化与水发生浓缩的倍数是成比例的；将循环水中氯离子浓度和在补充

3、水中浓度的比值，代表中氯离子浓度和在补充水中浓度的比值，代表水的浓缩倍率。水的浓缩倍率。123buPPPP浓缩倍率浓缩倍率1.5-2高效节水区；高效节水区；2-3为明显为明显效益区；大于效益区；大于5节水效果不明显节水效果不明显231()()bubuXbubuPPClClPPPP23()bubuXP ClPP Cl（2）高浓缩倍率运行方案确定 A:选择合理的循环水处理方案；选择合理的循环水处理方案； B：进行水质稳定剂的筛选；：进行水质稳定剂的筛选； C：循环水系统金属和混凝土腐蚀风险评估；：循环水系统金属和混凝土腐蚀风险评估； D：综合考虑防垢、防腐蚀与运行成本：综合考虑防垢、防腐蚀与运行成

4、本；（3）循环水处理 A A：补充水处理：补充水处理：(6(6方面方面) ) 1) 1)加硫酸处理：加酸点、加酸量、防止钢筋加硫酸处理：加酸点、加酸量、防止钢筋混凝土腐蚀、防止硫酸钙沉淀、混凝土腐蚀、防止硫酸钙沉淀、 2)2)加水质稳定剂；加水质稳定剂； 3)3)加杀菌剂；加杀菌剂； 4)混凝过滤处理；混凝过滤处理； 5)化学沉淀处理；化学沉淀处理； 6)弱酸离子交换软化；弱酸离子交换软化； B：旁流处理；：旁流处理；第三节循环水排污水的回收处理第三节循环水排污水的回收处理 （1）回用难度和关键 A：水质复杂含盐量高、水质安全性差、组 分复杂； B：处理规模大（2）化学沉淀法软化预处理 （3）

5、混凝澄清预处理； （4）膜过滤处理；（4）膜过滤处理； A：超滤膜的选择： 出水水质指标：SDI、浊度、COD、细菌； 污堵： B：超滤过滤方式：错流过滤； C：超滤系统的前处理： 前置预过滤、混凝处理；加酸处理、杀菌处理； D：超滤膜的反洗和化学清洗； 反洗、化学反洗、化学清洗；（5）反渗透膜的污染 A A：膜污染的形式和机理：膜污染的形式和机理 反渗透膜污染定义反渗透膜污染定义 膜污染是指与膜接触的料液中微粒、胶体粒子或溶质膜污染是指与膜接触的料液中微粒、胶体粒子或溶质大分子与膜发生物理、化学相互作用或因浓差极化使某些大分子与膜发生物理、化学相互作用或因浓差极化使某些溶质在膜表面的浓度超过

6、其溶解度及因机械作用而引起的溶质在膜表面的浓度超过其溶解度及因机械作用而引起的在膜表面或膜孔内的吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞在膜表面或膜孔内的吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞, ,使膜产生透过流量与分离特性不可逆变化现象。使膜产生透过流量与分离特性不可逆变化现象。 污染物尤其是蛋白质等大分子在膜表面和膜孔内的吸污染物尤其是蛋白质等大分子在膜表面和膜孔内的吸附所引起的通量衰减及分离能力的降低附所引起的通量衰减及分离能力的降低, ,是造成膜通量衰是造成膜通量衰减的主要原因。但膜污染引起的通量衰减又往往和浓差极减的主要原因。但膜污染引起的通量衰减又往往和浓差极化现象引起的可逆通量下降混合在一起化现象

7、引起的可逆通量下降混合在一起, ,使得膜分离效果使得膜分离效果进一步降低。进一步降低。 反渗透膜污染产生原因反渗透膜污染产生原因 反渗透系统在运行过程中反渗透系统在运行过程中, ,废废( (污污) )水中的金属离水中的金属离子、微生物、不易溶解的沉淀、有机污染物、生物子、微生物、不易溶解的沉淀、有机污染物、生物粘泥、胶体、油脂等长时间与膜接触粘泥、胶体、油脂等长时间与膜接触, ,会引起膜污会引起膜污染染, ,使膜的通量及分离性能明显降低、压降升高。使膜的通量及分离性能明显降低、压降升高。其原因主要包括以下几方面其原因主要包括以下几方面: : 1 1）浓差极化）浓差极化 ；2 2）离子结垢）离子

8、结垢 ；3 3）金属氧化物沉积）金属氧化物沉积 ；4 4）生物污泥的生成）生物污泥的生成； 5 5）胶体物污染）胶体物污染；6 6）“水锤水锤”现象现象 ； 7 7）悬浮颗粒物的污染）悬浮颗粒物的污染；8 8）其他因素造成的污染。）其他因素造成的污染。 1 1）浓差极化）浓差极化 在反渗透脱盐系统中在反渗透脱盐系统中, ,膜的选择透过性膜的选择透过性, ,使水使水分子不断从高压侧透过膜分子不断从高压侧透过膜, ,而溶质分子仍残而溶质分子仍残留于原溶液中导致膜表面上的料液和进口留于原溶液中导致膜表面上的料液和进口料液之间产生一个浓度差料液之间产生一个浓度差, ,严重时会产生很严重时会产生很高的浓

9、度梯度高的浓度梯度, ,这种现象称为浓差极化。浓这种现象称为浓差极化。浓差极化使料液渗透压增大差极化使料液渗透压增大, ,有效推动力减小有效推动力减小造成透水速度和脱盐率下降造成透水速度和脱盐率下降。 2 2）离子结垢）离子结垢 CaCO CaCO3 3、CaSOCaSO4 4、BaSOBaSO4 4、SrSOSrSO4 4、CaFCaF2 2及及SiOSiO2 2等溶度积较小的盐类等溶度积较小的盐类, ,在反渗透过程中可在反渗透过程中可能会因浓缩超过其溶度积而析出能会因浓缩超过其溶度积而析出, ,产生沉积物产生沉积物停留在膜表面上及进水通道内形成水垢。例停留在膜表面上及进水通道内形成水垢。例

10、如如:CaCO:CaCO3 3的溶度积是的溶度积是8.78.71010-9-9(25)(25)即即CaCa2+2+ CO3CO32-2- 大于大于8.78.71010-9-9时时,CaCO,CaCO3 3就会就会沉淀下来沉淀下来。 3 3）金属氧化物沉积）金属氧化物沉积 一般含有低价铁离子和锰离子苦咸水范围的某些井水水源一般含有低价铁离子和锰离子苦咸水范围的某些井水水源具有一定还原性具有一定还原性, ,此类水源造成膜污堵的主要原因就是铁、此类水源造成膜污堵的主要原因就是铁、铝、锰等在膜表面产生胶体颗粒污堵。铁发生氧化所需的铝、锰等在膜表面产生胶体颗粒污堵。铁发生氧化所需的pHpH值较低值较低,

11、 ,使得反渗透系统发生铁污堵现象较频繁。引起使得反渗透系统发生铁污堵现象较频繁。引起膜面上沉积可溶性二价铁和三价铁的相关污染物可能情况膜面上沉积可溶性二价铁和三价铁的相关污染物可能情况为为: :氧气进入到含二价铁的进水中氧气进入到含二价铁的进水中; ;高碱度水源形成高碱度水源形成FeCOFeCO3 3; ;铁与硅反应形成难溶性的硅酸铁铁与硅反应形成难溶性的硅酸铁; ;受铁还原菌氧化作用影受铁还原菌氧化作用影响响, ,将会加剧生物膜滋生和铁垢的沉积将会加剧生物膜滋生和铁垢的沉积; ;由含铁絮凝剂转变由含铁絮凝剂转变引起的胶体状铁引起的胶体状铁; ;铁、铝、锰等产生金属污染后的特征表铁、铝、锰等产

12、生金属污染后的特征表现为产水量降低现为产水量降低, ,压差上升。压差上升。 4 4）生物污泥的生成）生物污泥的生成 当膜表面覆盖生命力旺盛的微生物污泥时当膜表面覆盖生命力旺盛的微生物污泥时, ,膜膜所除去的盐类将陷于黏层中所除去的盐类将陷于黏层中, ,不易被水冲走不易被水冲走, ,为微生为微生物繁殖提供了丰富的营养物质物繁殖提供了丰富的营养物质, ,同时反渗透进水前同时反渗透进水前预处理时加入的阻垢剂预处理时加入的阻垢剂( (如聚马来酸如聚马来酸, ,氨基三甲基氨基三甲基磷酸等磷酸等) )、软水剂等又能促进微生物生长。有机与、软水剂等又能促进微生物生长。有机与无机的溶解性物质以及颗粒物无机的溶

13、解性物质以及颗粒物, ,可以通过有效的预可以通过有效的预处理被去除处理被去除, ,但可繁殖的微生物颗粒但可繁殖的微生物颗粒, ,经预处理后即经预处理后即使剩余使剩余0.01%,0.01%,还能利用水中可生物降解的物质进还能利用水中可生物降解的物质进行自身繁殖行自身繁殖, ,这也是生物污泥在任何系统中都会造这也是生物污泥在任何系统中都会造成污染的主要原因之一。成污染的主要原因之一。 5 5）胶体物污染）胶体物污染； 地下水及地表水均含有铁、铝、硅、有机质等物质地下水及地表水均含有铁、铝、硅、有机质等物质,它们它们和预处理时加入的混凝剂、助凝剂、阻垢剂等形成胶体沉和预处理时加入的混凝剂、助凝剂、阻

14、垢剂等形成胶体沉积在膜表面造成胶体污染。硅酸胶体在水中会积在膜表面造成胶体污染。硅酸胶体在水中会 水解生成水解生成Si(OH)4,并在一定条件下发生聚合反应并在一定条件下发生聚合反应: mSi(OH)4-(SiO2)m+2mH2O生成生成SiO2胶核胶核,并分级电离并分级电离,放出放出H+形成呈负电性的胶体形成呈负电性的胶体,其结构式为其结构式为: m(SiO2).nSiO3-2.2(n-x)H-2x2xH 胶体物污染难处理是由于带有同种电荷胶体物污染难处理是由于带有同种电荷,比较稳定比较稳定,不不易沉降易沉降,易污染膜易污染膜,导致水通量下降。一般这种趋向用污染导致水通量下降。一般这种趋向用

15、污染指数指数(SDI)进行评价。通常当进行评价。通常当SDI3时时,会发生污堵。会发生污堵。 6 6）“水锤水锤”现象现象 对于反渗透系统对于反渗透系统, ,由于设计不恰当及在开始调试阶由于设计不恰当及在开始调试阶段段, ,装填膜的膜壳内有大量的空气装填膜的膜壳内有大量的空气, ,当待处理液瞬间当待处理液瞬间进入膜壳时进入膜壳时, ,由于空气具有可压缩性由于空气具有可压缩性, ,且瞬间不可能且瞬间不可能完全排尽完全排尽, ,当空气在膜壳内达到一定压力时当空气在膜壳内达到一定压力时, ,会突然会突然爆破释放爆破释放, ,引起反渗透在膜壳内相互撞击、挤压以引起反渗透在膜壳内相互撞击、挤压以及窜动及

16、窜动, ,产生产生“水锤水锤”现象。在反渗透系统中现象。在反渗透系统中, ,水锤水锤的危害在于造成无法恢复的反渗透膜元件损伤的危害在于造成无法恢复的反渗透膜元件损伤 。7 7）悬浮颗粒物的污染）悬浮颗粒物的污染 当保安过滤器有当保安过滤器有“短路短路”或缺陷造成或缺陷造成过滤介质、腐蚀碎片及异物过滤介质、腐蚀碎片及异物( (如小芯如小芯绒线绒线) )等的泄漏或反渗透初次投用冲等的泄漏或反渗透初次投用冲洗不彻底时洗不彻底时, ,可能使膜元件受到污染可能使膜元件受到污染, ,使进水通道堵塞和膜面上形成非晶体使进水通道堵塞和膜面上形成非晶体沉淀。这种情况较少遇到沉淀。这种情况较少遇到 8 8）其他因

17、素造成的污染）其他因素造成的污染 碳氢化合物和硅酮基的油及脂能覆盖于膜碳氢化合物和硅酮基的油及脂能覆盖于膜表面表面, ,致使膜受到污染致使膜受到污染; ;膜的水解、有机溶剂膜的水解、有机溶剂及氧化性物质侵蚀等也会造成膜材料的本及氧化性物质侵蚀等也会造成膜材料的本质改变。质改变。三种结垢判断：三种结垢判断： （1）：碳酸钙结垢判断：）：碳酸钙结垢判断： LSI=pH-pHs、LSI为正值时候，可能产生沉淀；为正值时候，可能产生沉淀； pHs= pCa2+ pHCO3-+C （2）：硅酸盐垢的判断：）：硅酸盐垢的判断： IPbKsp，有可能生成硫酸钙垢；，有可能生成硫酸钙垢； 运行中，运行中， I

18、Pb=0.8Ksp； （3）、硅酸盐垢的判断：）、硅酸盐垢的判断： （1）根据进水浓度和回收率，计算浓水侧硅酸盐浓度；）根据进水浓度和回收率，计算浓水侧硅酸盐浓度； （2）根据浓水侧的）根据浓水侧的pH值对二氧化硅浓度进行校正；值对二氧化硅浓度进行校正； （3）测定浓水侧的温度，查出该温度下二氧化硅的溶解度。）测定浓水侧的温度，查出该温度下二氧化硅的溶解度。反渗透污染物 悬浮固体 普遍存在于地表水和废水中 尺寸 1 微米 ( 胶体可能会小于 1 微米 ) 在未搅拌溶液中能悬浮状态沉积下来 ( 胶体会保持悬浮状态 ) 预处理后必须将下列指标降低至 浊度 1 NTU 15 分钟 SDI 值 5 胶体污染物 普遍存在于地表水或废水中 污染物主要存在于反渗透系统的前端 尺寸 1 微米 在未搅拌溶液中微粒会保持悬浮状态 可以是有机或无机成份组成的单体或复合化合物 无机成份可能是硅酸、铁、铝、硫 有机成份可能是单宁酸、木质素、腐殖物 预处理后必须将下列的指标降低至： 浊度