循環(huán)水處理知識

工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，由于水分蒸發(fā)、風(fēng)吹損失等情況使循環(huán)水不斷濃縮，其中所含的鹽類超標(biāo)，陰陽離子增加、pH值明顯變化，致使水質(zhì)惡化。

而循環(huán)水的溫度，pH值和營養(yǎng)成分有利于微生物的繁殖，冷卻塔上充足的日光照射更是藻類生長的理想地方。而結(jié)垢控制及腐蝕控制、微生物的控制等等，必然的需要進(jìn)行循環(huán)水處理。

循環(huán)水運(yùn)行過程中主要產(chǎn)生的問題：

（1）水垢：由于循環(huán)水在冷卻過程中不斷地蒸發(fā)，使水中含鹽濃度不斷增高，超過某些鹽類的溶解度而沉淀。常見的有碳酸鈣、磷酸鈣、硅酸鎂等垢。

水垢的質(zhì)地比較致密，大大的降低了傳熱效率，0.6毫米的垢厚就使傳熱系數(shù)降低了20%。

（2）污垢：污垢主要由水中的有機(jī)物、微生物菌落和分泌物、泥沙、粉塵等構(gòu)成，垢的質(zhì)地松軟，不僅降低傳熱效率而且還引起垢下腐蝕，縮短設(shè)備使用壽命。

（3）腐蝕：循環(huán)水對換熱設(shè)備的腐蝕，主要是電化腐蝕，產(chǎn)生的原因有設(shè)備制造缺陷、水中充足的氧氣、水中腐蝕性離子（Cl-、Fe2+、Cu2+）以及微生物分泌的黏液所生成的污垢等因素，腐蝕的后果十分嚴(yán)重，不加控制極短的時(shí)間即使換熱器、輸水管路設(shè)備報(bào)廢。

（4）微生物粘泥：因?yàn)檠h(huán)水中溶有充足的氧氣、合適的溫度及富養(yǎng)條件，很適合微生物的生長繁殖，如不及時(shí)控制將迅速導(dǎo)致水質(zhì)惡化、發(fā)臭、變黑，冷卻塔大量黏垢沉積甚至堵塞，冷卻散熱效果大幅下降，設(shè)備腐蝕加劇。因此循環(huán)水處理必須控制微生物的繁殖。

微生物危害

循環(huán)冷卻水中的微生物來自兩個(gè)方面。

一是冷卻塔在水的蒸發(fā)過程中需要引入大量的空氣，微生物也隨空氣帶入冷卻水中；

二是冷卻水系統(tǒng)的補(bǔ)充水或多或少都會有微生物，這些微生物也隨補(bǔ)充水進(jìn)入冷卻水系統(tǒng)中。

藻類在日光的照射下，會與水中的二氧化碳、碳酸氫根等碳源起光合作用，吸收碳素作營養(yǎng)而放出氧，因此，當(dāng)藻類大量繁殖時(shí)，會增加水中溶解氧含量，有利于氧的去極化作用，腐蝕過程因此而加速。

微生物在循環(huán)水系統(tǒng)中的大量繁殖，會使循環(huán)水顏色變黑，發(fā)生惡臭，污染環(huán)境。同時(shí)，會形成大量黏泥使冷卻塔的冷卻效率降低，木材變質(zhì)腐爛。黏泥沉積在換熱器內(nèi)，使傳熱效率降低和水頭損失增加，沉積在金屬表面的黏泥會引起嚴(yán)重的垢下腐蝕，同時(shí)它還隔絕了緩蝕阻垢劑對金屬的作用，使藥劑不能發(fā)揮應(yīng)有的緩蝕阻垢效能。

微生物黏泥除了會加速垢下腐蝕外，有些細(xì)菌在代謝過程中，生物分泌物還會直接對金屬構(gòu)成腐蝕。所有這些問題導(dǎo)致循環(huán)水系統(tǒng)不能長期安全運(yùn)轉(zhuǎn)，影響生產(chǎn)，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，因此，微生物的危害與水垢、腐蝕對冷卻水系統(tǒng)的危害是一樣的嚴(yán)重，甚至可以說，三者比較起來控制微生物的危害是首要的。

循環(huán)水中微生物的動向可以通過以下化學(xué)分析項(xiàng)目進(jìn)行測量：

（1）余氯（游離氯） 加氯殺菌時(shí)要注意余氯出現(xiàn)的時(shí)間和余氯量，因?yàn)槲⑸锓敝硣?yán)重時(shí)就會使循環(huán)水中耗氯量大大地增加。

（2）氨　循環(huán)水中一般不含氨，但由于工藝介質(zhì)泄漏或吸入空氣中的氨時(shí)也會使水中出現(xiàn)含氨，這時(shí)不能掉以輕心，除積極尋找氨的泄漏點(diǎn)外，還要注意水中是否含有亞硝酸根，水中的氨含量最好是控制在10mg/l以下。

（3）NO2－　當(dāng)水中出現(xiàn)含氨和亞硝酸根時(shí)，說是水中已有亞硝酸菌將氨轉(zhuǎn)化為亞硝酸根，這時(shí)循環(huán)水系統(tǒng)加氯將變?yōu)槭掷щy，耗氯量增加，余氯難以達(dá)到指標(biāo)，水中NO2－含量最好是控制在小于1mg/l。

（4）化學(xué)需氧量　水中微生物繁殖嚴(yán)重時(shí)會使COD增加，因?yàn)榧?xì)菌分泌的黏液增加了水中有機(jī)物含量，故通過化學(xué)需氧量的分析，可以觀察到水中微生物變化的動向，正常情況下水中COD最好小于5mg/l（KMnO4法）。

循環(huán)水中微生物所造成的危害是十分嚴(yán)重的，如果要在微生物造成危害之后采取措施往往是事倍功半還要耗費(fèi)大量的殺生劑和金錢。因此，事先全面監(jiān)測循環(huán)冷卻水的微生物情況是十分必要的。

濃水倍數(shù)

循環(huán)水濃縮倍數(shù)是指循環(huán)水系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，由于水分蒸發(fā)、風(fēng)吹損失等情況使循環(huán)水不斷濃縮的倍率(以補(bǔ)充水作基準(zhǔn)進(jìn)行比較)，它是衡量水質(zhì)控制好壞的一個(gè)重要綜合指標(biāo)。

濃縮倍數(shù)低，耗水量、排污量均大且水處理藥劑的效能得不到充分發(fā)揮；濃縮倍數(shù)高可以減少水量，節(jié)約水處理費(fèi)用；可是濃縮倍數(shù)過高，水的結(jié)垢傾向會增大，結(jié)垢控制及腐蝕控制的難度會增加，水處理藥劑會失效，不利于微生物的控制，故循環(huán)水的濃縮倍數(shù)要有一個(gè)合理的控制指標(biāo)。

水垢的形成

在循環(huán)水系統(tǒng)中，水垢是由過飽和的水溶性組分形成的，水中溶解有各種鹽類，如碳酸氫鹽、碳酸鹽、氯化物、硅酸鹽等，其中以溶解的碳酸氫鹽如Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2 最不穩(wěn)定，極容易分解生成碳酸鹽。

因此，當(dāng)冷卻水中溶解的碳酸氫鹽較多時(shí)，水流通過換熱器表面，特別是溫度較高的表面，就會受熱分解；水中溶有磷酸鹽與鈣離子時(shí)，也將產(chǎn)生磷酸鈣的沉淀；碳酸鈣和Ca3(PO4)2等均屬難溶解度與一般的鹽類還不同，其溶解度不是隨溫度的升高而加大，而是隨著溫度的升高而降低。

因此，在換熱器傳熱表面上，這些難溶性鹽很容易達(dá)到過飽和狀態(tài)而水中結(jié)晶，尤其當(dāng)水流速度小或傳熱面較粗糙時(shí)，這些結(jié)晶沉淀物就會沉積在傳熱表面上，形成通常所稱的水垢，由于這些水垢結(jié)晶致密，比較堅(jiān)硬，又稱之為硬垢，常見的水垢成分為：碳酸鈣，硫酸鈣，磷酸鈣，鎂鹽，硅酸鹽。