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循环水主要控制指标的影响及处理

发表时间:2019-02-28
 浊度
影响浊度的因素
    ①泥沙与扬尘通过冷却塔进入循环水影响浊度,空气中扬尘越多,循环水浊度越高,工艺介质的泄露也影响浊度。
    ②补充水中浊度越高,补水浊度、空气含尘量越高,循环水浊度越高;补水浊度、空气含尘量不变,若排污量减少,即浓缩倍数升高或浓缩倍数不变而运行时间增长,则循环水浊度增加。
    ③循环水中微生物大量繁殖所产生的粘泥和胶体会增加浊度。而微生物的大量繁殖所产生的色度因能引起光的散射亦会影响浊度分析。
④循环水池液位过低,因池水搅动加剧,引起了池底污泥翻动,而浊度增加;循环水流量突然大幅增加或循环水泵短暂停止和再启动,因水由动到静、再由静到动会引起循环水浊度的变化。
⑤循环水pH值、碱度、Ca2+等严重超高限时,引起难溶盐类结晶析出,浊度增加;
    ⑥油类进入循环水系统与水产生乳浊而浊度增加;腐蚀产物如铁>1mg/L时,易与氧作用而产生浑浊现象。
    ⑦系统热负荷突然大幅增加,管壁上随温度升高而溶解量增加的盐类溶解时,再汇同管壁上的其它污物进入水中,浊度亦增加。
    ⑧循环水旁滤池故障或停运会增加循环水浊度。

  浊度偏高的解决措施
   ①排放置换,加大排污量循环水浊度降低。
   ②降低补充水浊度和改善冷却塔周边环境,有利于循环水浊度的降低。
   ③选好药剂配方、严格控制各项水质指标,搞好杀菌灭藻,保持系统运行的稳定,能较好的控制循环水浊度。
①善旁滤池过滤效果,可以降低循环水浊度。

    pH值
pH值是关系到循环冷却水结垢或腐蚀的一个极其重要的水质指标。其规律是,pH值高时结垢趋势增加,腐蚀减少;pH值低时腐蚀增加,结垢减少。

主要影响因素
①浓缩倍数 在不调pH值循环冷却水系统,正常状态下循环水浓缩倍数越高、碱度越高、pH越高,因pH值与lgM成直线关系。若浓缩倍数降低而碱度、pH随之降低。
②调pH配方系统加酸量(H2SO4)过量或失控,循环水中H+增加,pH下降;或加碱(NaHCO3、Na2CO3等)过量,循环水中HCO3-或CO32-增多,pH升高。酸性物质(如CO2、H2S、NOX等)或碱性物质(如NH3等)漏入或由冷却塔进入循环水系统,引起pH下降或升高。
③采用液氯杀菌系统加氯时循环水pH会降低。氯溶于水时生成HClO和HCl增加了H+浓度,因而pH降低。据理论计算每加入10 mg/L氯,则碱度要降低0.284 mol/L(物质量浓度计),此影响在低pH值(如7.0~7.4)循环水系统更加明显。
④环水中的细菌繁殖严重时会造成循环水pH下降。
⑤藻类含叶绿素,可以进行光合作用,吸收CO2,放出O2和OH-。反应结果,水中溶解氧增多和pH值升高。在藻类大量繁殖时,循环水pH值可上升至9.0。
⑥盐类的水解,铁腐蚀后生成二价铁并在其形成的垢下使水的pH值降低,进而加剧铁的腐蚀。其结果Fe2+又增加,再促进pH值降低,从而构成恶性循环而成点蚀源。

处理措施
①pH值高时:1、降低浓缩倍数、排放置换;2、加酸降低pH值;3、阻止碱性物质进入系统。
②pH低时:1、低pH循环水系统加氯量不宜过猛;2、NO2-、COD、异氧菌等超高时,大剂量加入杀菌剂、将微生物控制正常范围内;3、除正常加酸调节pH外,严禁其它酸性物质进入系统。
③因生产工艺、系统本身、环境等无法改变的原因致使循环水pH值长期超高或超低,则需重新调整药剂配方和水质指标。

总硬度
 水中硬度对水处理的影响
①硬度中的钙离子是循环水中主要的结垢性离子,它受热后能与CO32-、PO43-等生成CaCO3、Ca3(PO4)2垢类物质,严重影响换热器的热传导能力,并造成垢下腐蚀。因此它在任何药剂配方中均有高限的控制指标,以保证钙在药剂阻垢能力范围内,而不析出钙盐沉积物。
②适量的钙离子、合适的pH值,能使CaCO3、Ca3(PO4)2等在金属表面形成沉淀型保护膜,使金属免受腐蚀。因此它一般也有下限的控制指标(如不小于75 mg/L,以CaCO3计)。特别是预膜处理及系统冷态运行时,没有一定的钙离子,很难达到预期的成膜效果。
③镁离子在循环水系统目前还不算成垢离子,因在循环冷却水pH值范围内,不易生成氢氧化镁水垢。但水中SiO2较高的水系,为防止Mg(OH)2吸附SiO2共同沉淀生成蛇纹石(3MgO•2SiO2•2H2O),有时要控制二者浓度的乘积,即:Mg2+(CaCO3 mg/L)×SiO2(mg/L)<15000。
硬度(Ca2+、Mg2+)超标时的处理

高限超标
①排放置换、降低浓缩倍数 以达到降低Ca2+等硬度的要求。
②加酸降低循环水pH值以满足药剂的阻垢要求。
③采用石灰软化、离子交换、反渗透等膜技术降低补充水硬度。
④增大冷却水流量或增大换热器面积,以降低冷却水温达到缓蚀阻垢要求。

低限超标
①减少排污水量、提高浓缩倍数从而提高水中Ca2+等浓度。
②有条件时增加生产负荷,提高循环水温、增加冷却塔蒸发水量,加快浓缩。
③投加CaCl2等硬度物质,以保证缓蚀的需要。
若因补充水源、环境条件、生产条件等原因使循环水系统硬度长期超标(高限或低限)运行,应重新调整药剂配方以满足水质缓蚀阻垢的需要。

碱 度
碱度超高的处理
①循环水排放置换,降低浓缩倍数,以降低碱度和pH值。
②查找有无碱性物质进入循环水系统,采取相关措施,尽可能避免碱性物质污染水质。
③加酸调pH或引入合乎水质要求的酸性物质进入系统,以降低碱度。
④有条件的可改变补充水质,用江河水与地下水混用以降低补充水碱度。

碱度过低的处理
①减少循环水排污水量和泄漏,提高浓缩倍数从而提高循环水碱度。
②严格控制加酸过量和阻止酸性物质进入循环水系统,或采取相关措施尽可能减轻酸性污染。
③如碱度过低腐蚀严重,除应大幅增加缓蚀剂量外,还需即时加入NaHCO3、Na2CO3碱性物质,以提高碱度,减缓循环水腐蚀。pH过低、碱度过小不能投加NaOH,否则系统中过量的亚铁离子在pH7.0左右,会以水合氧化物沉淀出来〔Fe2++2OH-→Fe(OH)2, 而亚铁会氧化成高铁2Fe(OH)2+1/2O2+ H2O→2Fe(OH)3〕,在水的慢流区域产生严重的污垢及垢下腐蚀。
④若有条件改变补充水质或增大生产负荷,提高循环水温、增加蒸发水量,提高浓缩倍数。
⑤若因补充水、生产工艺、环境条件等原因致使循环水碱度长期超标或偏低,应调整药剂配方以满足生产对水质的需要。

氯离子(Cl-)
循环水中Cl-的控制指标
关于循环冷却水中Cl-的控制指标问题,国内外均有一些不同看法。解决不锈钢应力腐蚀主要应从水冷器的设计、制造、安装及操作条件的选择等方面进行研究和改进,尽可能消除应力,使残留应力越低越好。
综合国内外实际情况,根据GB50050-2007规定,对循环冷却水中的Cl-控制指标如下:
一般碳钢换热器:Cl-≤1000mg/L
不锈钢换热器:Cl-≤700mg/L,Cl-+SO42-≤2500 mg/L

循环水中Cl-超标时的处理
①增加排污水量,降低浓缩倍数而降低Cl-含量
②减少氯类杀菌剂用量,用溴类、有机氯类代用,并辅用异噻唑啉酮、双季铵盐、有机溴、季膦盐等非氧化杀菌剂来控制微生物的繁殖。
③用反渗透、电渗析等对原水进行脱Cl-处理。
④循环水处理采用适用于高Cl-的药剂配方。
⑤循环水有合适的碱度存在时,有利于抑制Cl-对金属的腐蚀。

铁离子
循环水中总铁超高的处理:
①排放置换、降低浓缩倍数而降低铁含量。
     ②铁含量太高的补充水、需加强混凝沉淀等手段,将总铁降低到<0.1 mg/L后进入循环水系统。
③加强循环水旁流过滤的管理、保证旁滤池的处理及除铁效果。
④循环水配方,一定与水质和生产条件相适应,使药剂的缓蚀达最佳效果。
⑤冷却水系统化学清洗后,一定排放置换合格后才转入正常运行。

化学需氧量COD
目前国家还没有明确的COD控制指标,但一般要求循环水COD<10 mg/L(KMnO4法、O2计)。
COD高时的处理:
①搞好原水预处理,经混凝、沉淀及过滤可除去原水中有机物50%以上。
②排放置换,降低浓缩倍数以降低循环水的COD。
③加强杀菌灭藻,根据不同季节即气温的变化,随时调整杀菌剂用量和杀菌频率;杀生剂必须按时、足量投加,以保证必要的杀菌浓度,才能保证杀菌效果;针对水中有机物情况,选择性能优异的杀生剂进行杀灭处理。
④水稳药剂中某些组分会被高锰酸钾氧化,增高循环水的COD值。如某厂由高磷(六偏)低pH配方,改为有机膦配方,其循环水中COD增加3.07 mg/L。遇此情况,循环COD测定值,应扣除因药剂原因而增加的COD值,才能真实地反映循环水有机物的繁殖情况。

黏泥量
黏泥的形成及性状
习惯上称的黏泥是以微生物黏泥为主,并含有水垢,腐蚀产物、淤泥、悬浮物等物质组成的沉积于换热器、冷却塔、冷却水池底等设备上的黏状软泥,它是由微生物群体及其分泌物所形成。循环水黏泥与补充水预处理效果和循环水微生物繁殖有关。补充水预处理(包括氯杀菌)效果越好、黏泥越少,而循环水杀菌灭藻越好,循环水黏泥量越少。循环水微生物控制好的企业,其黏泥多为0.5~1.0 ml/m3,很难超过2 ml/m3。

微生物黏泥的危害
①水冷器上污垢沉积后,降低传热效率,增加能耗并影响正常生产。微生物黏泥的导热系数比钙、镁等盐类形成的硬质垢还小,从传热角度分析微生物黏泥危害更大。
②黏泥的形成引起垢下腐蚀,主要表现为坑蚀或点蚀。严重时使换热器穿孔,造成停产。在水流速度较慢和布水不均匀的壳程换热器黏泥的形成更为明显。
③庞大的冷却水系统一旦黏泥大量形成,清理工作巨大且难以清洗干净。黏泥主要形成区为塔顶布水槽、填料、集水池、地下管弯头等处,若不清理干净,这些污垢沉积处极易再次成为生物黏泥形成源,继续对系统产生危害。
④循环水浓缩倍数提高受到限制。系统黏泥量过大,表明循环水微生物已大量繁殖,COD、NO2-、异养菌、浊度均很高,余氯已很难达标,水质有恶化迹象或已经恶化,各种水质指标亦很难正常。此时循环水需大量排放置换,旁滤池反洗频率增加,因此浓缩倍数难以提高。
⑤影响水稳药剂缓蚀性能的正常发挥。由于水冷器形成了大量的生物黏泥,即金属没有了活性而清洁的表面,水稳药剂成膜困难因而失掉应有的缓蚀作用;另一方面,由于生物化学作用,其水稳药剂中如有机膦会加速水解成正磷,也因此失掉部分缓蚀作用。

黏泥量的控制指标及超标时的处理
①黏泥量有超标迹象时,及时加大杀菌剂投加量和投加频率,尽快将循环水微生物控制在正常范围内,使异养菌、COD、NO2-等恢复正常值。
②黏泥量超标后需加大循环水排放置换,然后除正常投加氧化性杀菌剂外,还需大量投加非氧化性杀菌剂,加强旁流过滤,并强制增加滤池的反洗次数,尽快将微生物繁殖控制在正常范围。
③若黏泥生成已非常严重,上两项处理措施仍不能解决问题,冷却水系统需进行低PH值(PH值为2~3)化学清洗。甚至系统停车进行彻底的清理和清洗。
④水稳药剂的缓蚀阻垢与微生物控制是循环水化学处理缺一不可的重要环节。甚至普遍认为控制微生物的繁殖更关键。若循环水微生物大量繁殖,再好的水稳药剂配方也不可能取得预期的处理效果。这是因为微生物繁殖规律较难掌握,稍不注意就可能造成微生物失控,水质量恶化,其危害巨大。国外有文章指出,循环水处理的“最大挑战来自微生物繁殖”。

浓缩倍数
浓缩倍数的高低反映了管理水平和经济成本的高低,是循环水管理部门非常重视的一个技术经济指标。在低浓缩倍数时,提高浓缩倍数的节水效果比较明显,但当浓缩倍数提高到4.0以上时,再进一步提高浓缩倍数的节水效果就不太明显了,例如把上述循环冷却水的浓缩倍数由4.0提高到5.0时,节约的水量仅占循环水量的0.1%。因此一般循环冷却水系统的浓缩倍数通常被控制在3.0~5.0左右。
浓缩倍数的提高将降低缓蚀阻垢剂消耗。

影响浓缩倍数的因素
①排污量大小和系统泄漏,是影响循环水浓缩倍数的主要因素。
②系统热负荷高(生产负荷大),循环水温高,浓缩倍数升高。
③冷却塔热交换性能好,进出口塔水温差大,蒸发水量E大,B+D不变,浓缩量提高
④大气环境湿球温度高,相对湿度大,浓缩倍数升高困难。
⑤冷却水系统容积影响。同样的循环水量、同样的热负荷、同样的蒸发水量、系统容积大的水中盐量增加缓慢、浓缩倍数提高缓慢;而系统容积小的水中盐量增加迅速,浓缩倍数提高快。
⑥水质太差,如补充水的Ca2+、Mg2+、碱度、PH、浊度、SO42-、CL-、COD、总Fe等,循环水中微生物、工艺泄漏物等太高,均影响循环水浓缩倍数的提高。

在非正常情况下,浓缩倍数是很难控制的,主要原因有:
①排污以外的非正常排水,如系统循环水泄漏等。
②非正常向循环水系统补水,如有其它水源漏入循环水系统。
③系统出现工艺介质泄漏或粘泥大量滋生时,必须大量排水置换。
④当使用不同水源作补充水或混合水,补充水中离子浓度难以定量,造成浓缩倍数计算失真。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

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