给水工程 (2011-10)课件

给水工程(10)2011.5.2524循环冷却水水质处理循环冷却水的水质特点和处理要求循环冷却水处理冷却水系统类型：三种直流式:水通过换热器后即排放.

适用条件：厂区附近水源充足且直接排放而不影响水体，很少应用密闭式循环:冷却水封闭系统中进行循环。冷却水吸收的热量借助空气进行冷却特点：无水量损失、无污染、含盐量（投入药剂）无变化。但是存在严重的腐蚀及腐蚀产物问题。适用条件：一般只用于小水量或缺水地区敞开式循环：目前应用最广泛3)系统刚运行时，S1为循环冷却水中的盐量系统中的水质为新鲜补充水水质，即S=S1=SBSBP=SB(P1+P2+P3+P4)>S1（P2+P3+P4

）初期进入系统中的盐量大于从系统中排出的盐量4)随着系统的运行，循环冷却水中盐量逐渐提高，引起浓缩作用。当S由初期的S1增加到S2时，从系统排出的盐量即接近于进入系统的盐量时达到浓缩平衡：

SB(P1+P2+P3+P4)≈S2（P2+P3+P4

）这时由于进、出盐量基本达到平衡，可以保持循环水中的含盐量为某一稳定值，如以Sp表示，则S=S2=Sp，继续运行其值不再升高。5)浓缩倍数K：令SP与补充水SB之比由于蒸发水量损失P1的存在，K永远大于1，即循环冷却水中的含盐量S总是大于补充新鲜水中的含盐量6)腐蚀与结垢由于水的蒸发浓缩，使水中含盐浓度增加，从而一方面增加了水的导电性，使循环冷却系统腐蚀加快，另方面使某些盐类由于超过饱和浓度而沉积出来，产生与结垢。2循环冷却水中CO2的散失和O2的增加天然水中均含有一定数量的重碳酸盐和游离CO2。它们在水中的浓度平衡时，水质是稳定的；否则水质是不稳定的水在冷却塔内淋洒过程中所引起的CO2的散失，加重了水中CaCO3沉淀，水中氧气的增加，又加重了腐蚀性。3循环冷却水的水质污染1)循环水中的污染物来源大气中的各种杂质（尘埃、悬浮固体及溶解气体）；冷却塔风机漏油，塔体、填料、水池及其他结构材料的的腐蚀、剥落物会进入冷却水中；在冷却水处理过程中加入药剂后所产生的沉淀物系统内微生物繁殖及其分泌物形成的粘性污垢，等3)腐蚀：冷却水对金属设备的腐蚀主要是电化学腐蚀。沉积物和微生物会引起金属电化学腐蚀腐蚀又会产生沉淀并助长微生物繁殖水中的溶解气体会助长水的腐蚀性5循环冷却水的特点具有腐蚀性；产生沉积物（结垢、污垢和粘垢）；微生物繁殖。循环冷却水处理所要解决的三个问题，即：腐蚀控制；沉积物控制；微生物控制。1腐蚀率腐蚀率：金属每年的平均腐蚀深度表示，单位为mm/a。即腐蚀率CL测定:失重法公式：式中CL——腐蚀率，mm/a;P０——腐蚀前金属重，g；

P——腐蚀后金属重，g；

ρ——金属密度，g/cm3;

F——金属与水接触面积，m2t——腐蚀作用的时间，h。点蚀系数是金属最大腐蚀深度与平均腐蚀深度之比。反映局部腐蚀——点蚀的危害。点蚀系数越大，对金属危害越大。缓蚀率：经水质处理后使腐蚀率降低的效果。缓蚀率：经水质处理后使腐蚀率降低的效果，2污垢热阻热阻为传热系数的倒数。污垢热阻：热交换器传热面由于沉积物沉积使传热系数下降，从而使热阻增加的量称为污垢热阻。即时污垢热阻：在某一时刻测得的污垢热阻值年污垢热阻：不同时间有不同的污垢热阻值，做出污垢热阻值对时间的变化曲线，推算出年污垢热阻作为控制指标。3循环冷却水结垢控制指标不稳定的水：当水中碳酸盐浓度超过其饱和浓度时，出现碳酸钙沉淀，形成结垢；反之，当水中碳酸钙含量低于其饱和浓度时，则水对碳酸钙具有溶解能力，可使已沉淀的碳酸钙溶于水中。前者称为结垢水；后者称为腐蚀水。危害：腐蚀混凝土管道，溶解金属管道内原先沉积在管道内壁上的碳酸钙溶解，使金属表面裸露在水中，产生腐蚀水质稳定处理：基于水中的碳酸盐平衡原理，控制水的腐蚀和结垢。饮用水：控制Fe(OH)3的出现影响循环冷却水的的结垢和腐蚀的因素盐份浓缩，导致碳酸钙、硫酸钙、硅酸镁沉淀悬浮固体及有机物浓度高换热器提高了水温的影响水处理药剂的影响24.2循环冷却水处理循环冷却水的目的:保护换热器免遭损害一、腐蚀控制缓蚀剂：在金属表面形成一层薄膜将金属表面覆盖起来，从而与腐蚀介质隔绝，防止金属腐蚀的药剂。缓蚀剂所形成的膜有氧化物膜，沉淀物膜和吸附膜3种类型。在阳极形成保护膜的缓蚀剂称阳极缓蚀剂；在阴极形成保护膜称阴极缓蚀剂。1氧化膜型缓蚀剂机理:直接产生金属的氧化物或氢氧化物，在金属表面形成保护膜。特点：防腐膜薄而致密，与基体金属的黏附性强，结合紧密，能阻碍溶解氧扩散，使腐蚀反应速度降低。当保护膜到达一定厚度而能起到充分的扩散障壁之后，膜的增长就几乎自动停止，不再加厚。优点：防腐效果良好,不产生结垢。缺点：多数氧化膜型缓蚀剂,是重金属含氧酸盐，污染环境亚硝酸盐缓蚀剂的特点：借助水中氧形成阳极型缓蚀剂，硝化细菌繁殖，氧化亚硝酸盐变为硝酸盐，防腐效果降低。3金属离子沉淀膜型缓蚀剂机理：使金属活化溶解，并在金属离子浓度高的部位与缓蚀剂形成沉积，产生致密的薄膜，缓蚀效果良好。特点：膜形成之后，即使在缓蚀剂过剩时，薄膜也停止增厚。巯基苯并噻唑（简称MBT）是铜的阳极缓蚀剂。计量仅为1～2mg/L.

巯基苯并噻唑与聚磷酸盐共同使用，对防止金属的点蚀有良好的效果。4吸附膜型缓蚀剂机理：有机缓蚀剂的分子具有亲水性基和疏水性基。亲水性基即极性基能有效地吸附在金属表面上，而将疏水基团朝向水侧，阻碍水和溶解氧向金属扩散，以抑制腐蚀。种类：胺类化合物及其他表面活性剂类有机化合物。缺点：分析方法比较复杂，因而难于控制浓度；价格较贵，在大量用水的冷却系统中使用还有困难。二、沉淀物控制1结垢控制去除水中产生结垢的成分：水的软化、除盐（补充水水质很差或必须提高浓缩倍数）酸化法：将碳酸盐硬度转化为溶解度较高的非碳酸盐硬度(补充水的碳酸盐硬度较大，注意防腐)投加阻垢剂：天然成分：单宁、木质素；聚磷酸盐；膦酸盐、聚丙烯酸盐（1）聚磷酸盐机理：聚磷酸盐能与水中的金属离子起络合反应。由于聚磷酸盐捕捉水中的金属离子，产生可溶性络合盐，使金属离子的结垢作用受到抑制，不易结成坚硬的结垢，从而提高了水中允许的极限碳酸盐硬度。主要是六偏磷酸钠、三聚磷酸钠特点：聚磷酸盐产生络盐的能力与其所具有的磷原子总数成正比；对碱土金属钙、镁的螯合能力强于钠、钾；与高分子量的阳离子结合产生沉淀；具有分散作用：和沉淀在管壁上的胶体结合，或形成络合或凹和离子，借助布朗运动或是水流的紊动，把管壁上的水垢分散到水中。正磷酸盐：聚磷酸盐在水溶液中由于水解作用而产生正磷酸盐。正磷酸盐具有强吸附作用，可作分散剂使用；实际应用中，聚磷酸盐投量的一半为正磷酸盐，以此控制磷酸钙的沉淀和聚磷酸盐的投量。（2）有机磷酸盐机理阻垢作用来自于其吸附作用和分散作用。提高了结垢物质微粒表面的电荷密度，使这些微粒的排斥力增大，降低微粒的结晶速度，使晶体结构畸变而失去形成桥键的作用，从而不致形成硬实的结垢。主要有膦酸盐、二膦酸盐。特点：与聚磷酸盐有很多相同的性质能与钙及许多金属阳离子形成螯合物，使含铁和锰的水稳定；很好的分散剂和溶胶剂，使含钙的过饱和溶液不结垢；能在金属表面形成保护膜，起控制腐蚀的作用。广泛使用：膦酸盐：乙二胺四甲叉磷酸盐（EDTMP）；二膦酸盐：羟基乙叉二磷酸盐（HEDP）。小节：比聚磷酸盐稳定，显著的阻垢作用，一定的缓蚀效果，可用作复合抑制剂的成分。2污垢控制油类污染物：表面活性剂悬浮物：絮凝沉淀和过滤，旁滤池是防止悬浮物在循环冷却水中累积的有效方式。三、微生物控制化学处理的药剂：氧化型杀菌剂；非氧化型杀菌剂；表面活性剂杀菌剂。1氧化型杀菌剂主要药剂：液氯、二氧化氯、次氯酸钙、次氯酸钠缺点：氯在冷却塔中易损失，不能起持续杀菌的作用联合使用：与非氧化杀菌剂

2非氧化型杀菌剂主要药剂：硫酸铜、氯酚杀菌剂不单独使用硫酸铜的原因铜离子沉淀在铁质表面，形成以铁为阳极的腐蚀电池；同时投加铜的螯合剂EDTA为使铜离子能渗进附着在塔体上的藻类内部，投加表面活性剂氯酚杀菌剂：氯酚和铜盐混合控制藻类3表面活性剂杀菌剂主要药剂：季胺盐类化合物：烷基三甲基氯化铵ATM，二甲基苄基氯化铵DBA，十二烷基二甲基苄基氯化铵DBL。作用机理：♫季胺盐带正电荷，而构成生物性粘泥的细菌、真菌及藻类带负电荷，因此可被微生物选择性吸附，并聚集在微生物的体表上，改变改变原形质膜的物理化学性质，使细胞活动异常；♫它的油基（疏水基）能溶解微生物体表的脂肪壁，杀死微生物；♫一部分季胺化合物透过细胞壁，进入菌体，与构成菌体的蛋白质反应，使微生物代谢异常，杀死微生物缺点：剂量较高，引起发泡现象，但发泡能使被附着在构件表面的生物性粘泥剥离下来，随水流经庞滤池除去；杀菌能力不及氯系杀菌剂注意事项：为防止微生物产生抗药性，应该选用几种药剂，轮换使用。四、复方缓蚀、阻垢剂1复方缓蚀、阻垢剂：在循环冷却水处理中，很少用一种药剂来控制腐蚀或阻垢，一般总是用两种以上药剂配合使用，既所谓复方缓蚀、阻垢剂优点：发挥不同