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1、工业循环水处理技术知识目 录第一章第一章 水及工业用水预处理水及工业用水预处理 3-4 3-4 第二章第二章 循环冷却水系统概况循环冷却水系统概况 5-12 5-12 第三章第三章 循环冷却水系统中产生的问题循环冷却水系统中产生的问题 13-36 13-36第四章第四章 循环冷却水系统的日常运行循环冷却水系统的日常运行 37-44 37-44第五章第五章 冷却水系统中的现场监测冷却水系统中的现场监测 45-49 45-49第六章第六章 药剂说明药剂说明 50-56 50-56第七章第七章 循环冷却水中的水质分析方法循环冷却水中的水质分析方法 57-71 57-71第一章第一章 水及工业用水预处
2、理水及工业用水预处理 一、水资源：一、水资源：我国淡水资源比较丰富，但人均水资源量与世界许多国家我国淡水资源比较丰富，但人均水资源量与世界许多国家相比相差很大。相比相差很大。山西是有名的山西是有名的“十年九旱十年九旱”。最近年中，就有年出。最近年中，就有年出现过现过大旱和局部大旱。大旱和局部大旱。山西的煤炭开采也损耗了大量的地下水。平均每开采一吨山西的煤炭开采也损耗了大量的地下水。平均每开采一吨煤，要影响、破坏、漏失立方米的水资源。按照现在煤，要影响、破坏、漏失立方米的水资源。按照现在年开采量亿吨计算，每年要损耗的水资源约在亿立方米年开采量亿吨计算，每年要损耗的水资源约在亿立方米，相当于全省地
3、下水资源量的。，相当于全省地下水资源量的。近年随着工业的发展，工业用水量剧具增加，缺水现场尤近年随着工业的发展，工业用水量剧具增加，缺水现场尤为突出，节约用水势在必行。为突出，节约用水势在必行。二、预处理：二、预处理：地表天然水中混入的悬浮物、胶体物构成水的浊度，不地表天然水中混入的悬浮物、胶体物构成水的浊度，不经过处理不能作为工业冷却水的补水使用。经过处理不能作为工业冷却水的补水使用。地表水（湖水）中含有大量的悬浮物、微生物，浊度较地表水（湖水）中含有大量的悬浮物、微生物，浊度较高未经过处理直接进入循环水补水，在循环水中会有大量粘高未经过处理直接进入循环水补水，在循环水中会有大量粘泥沉积、微
4、生物粘泥沉积，导致系统会有粘泥下腐蚀的趋泥沉积、微生物粘泥沉积，导致系统会有粘泥下腐蚀的趋势。湖水随着季度的变化性很强，夏季湖水中的微生物繁殖势。湖水随着季度的变化性很强，夏季湖水中的微生物繁殖旺盛，如未经过处理直接进入循环水中会导致系统中大量的旺盛，如未经过处理直接进入循环水中会导致系统中大量的微生物产生，加大杀菌药剂的用量。微生物产生，加大杀菌药剂的用量。所以有必要对补水进行预处理，根据目前补水状况只需所以有必要对补水进行预处理，根据目前补水状况只需建一个混凝沉淀池便可。也可在现有的基础上加大旁滤的效建一个混凝沉淀池便可。也可在现有的基础上加大旁滤的效果处理。果处理。第二章第二章 循环冷却
5、水系统概况循环冷却水系统概况 在循环冷却水系统中，冷却水用过后不是立即排放，而是收回循环再在循环冷却水系统中，冷却水用过后不是立即排放，而是收回循环再用。水的再冷却是通过冷却塔来进行的，因此冷却水在循环过程中要与用。水的再冷却是通过冷却塔来进行的，因此冷却水在循环过程中要与空气接触，部分水在通过冷却塔是会不断被蒸发损失掉，因而水中各种空气接触，部分水在通过冷却塔是会不断被蒸发损失掉，因而水中各种矿物质和离子含量也不断被浓缩增加。为了维护各种矿物质和离子含量矿物质和离子含量也不断被浓缩增加。为了维护各种矿物质和离子含量稳定在某一个定值上，必须对系统补充一定量的冷却水（补充水）；并稳定在某一个定值
6、上，必须对系统补充一定量的冷却水（补充水）；并排出一定量的浓缩水（排污水）。其流程如图所示排出一定量的浓缩水（排污水）。其流程如图所示 1-1-补充水（补充水（M M）；）；2-2-冷却塔；冷却塔；3-3-冷水池；冷水池；4-4-循环水泵；循环水泵；5-5-渗漏水（渗漏水（F F）；）；6-6-冷却水；冷却水；7-7-冷却用换热器冷却用换热器8-8-热水（热水（R R）；）；9-9-排污水（排污水（B B）；）；10-10-蒸发损失（蒸发损失（E E）；）；11-11-风吹损失（风吹损失（D D）；）；12-12-空气空气常用术语介绍：常用术语介绍：1 1、冷却塔、冷却塔、冷却塔、冷却塔 敞开
7、式循环冷却水系统中主要设备之一是冷却塔，冷却塔用来冷却换热敞开式循环冷却水系统中主要设备之一是冷却塔，冷却塔用来冷却换热器中排出的热水。器中排出的热水。在冷却塔中，热水从塔顶（冷却塔内部布有溅水装置）向下喷淋成水滴在冷却塔中，热水从塔顶（冷却塔内部布有溅水装置）向下喷淋成水滴或水膜状，空气则由下向上与水滴或水膜逆向流动，或水平方向交流流动，或水膜状，空气则由下向上与水滴或水膜逆向流动，或水平方向交流流动，使水在填料表面上以薄膜形式与空气接触，在气水接触过程中，进行热交换使水在填料表面上以薄膜形式与空气接触，在气水接触过程中，进行热交换，使水温降低。，使水温降低。1-1-配水系统；配水系统；2-
8、2-填料；填料；3-3-百叶窗；百叶窗；4-4-集水池；集水池；5-5-空气分配区；空气分配区；6-6-风机；风机；7-7-风筒；风筒；8-8-热空气和水热空气和水蒸汽；蒸汽；9-9-冷水冷水 2 2、浓缩倍数：、浓缩倍数：、浓缩倍数：、浓缩倍数：在敞开式循环冷却水系统中，由于蒸发，系统中的水会愈来愈少，而在敞开式循环冷却水系统中，由于蒸发，系统中的水会愈来愈少，而水中各种矿物质和离子含量就会愈来愈浓。通常在操作时，用浓缩倍数水中各种矿物质和离子含量就会愈来愈浓。通常在操作时，用浓缩倍数来控制水中含盐的浓度。设以来控制水中含盐的浓度。设以K K表示浓缩倍数，则表示浓缩倍数，则K K的含意就是指
9、循环水的含意就是指循环水中某物质的浓度与补充水中某物质的浓度之比。中某物质的浓度与补充水中某物质的浓度之比。K=C K=CR R/C/CMM 式中式中 C CR R-循环水中某物质的浓度循环水中某物质的浓度 C CMM-补充水中某物质的浓度补充水中某物质的浓度 用来计算浓缩倍数的物质，要求它们的浓度除了随浓缩过程而增加用来计算浓缩倍数的物质，要求它们的浓度除了随浓缩过程而增加外，不受其他外界条件，如加热、沉淀、投加药剂等的干扰。通常选用外，不受其他外界条件，如加热、沉淀、投加药剂等的干扰。通常选用的物质有的物质有clcl-、k k+等物质或电导率。等物质或电导率。3 3、补充水量、补充水量、补
10、充水量、补充水量 M M 水在循环过程中，除因蒸发损失和维持一定的浓度倍数而排掉一定的水在循环过程中，除因蒸发损失和维持一定的浓度倍数而排掉一定的污水外，还由于空气流由塔顶逸出时，带走部分水滴，以及管道渗漏而污水外，还由于空气流由塔顶逸出时，带走部分水滴，以及管道渗漏而失去部分水，因此补充水是下列各项损失之和。失去部分水，因此补充水是下列各项损失之和。（1 1）蒸发损失）蒸发损失）蒸发损失）蒸发损失 E E 冷却塔中，循环冷却水因蒸发而损失的水量冷却塔中，循环冷却水因蒸发而损失的水量E E与气候和冷却幅度有关与气候和冷却幅度有关，通常以蒸发损失率，通常以蒸发损失率a a来表示，进入冷却塔的水量
11、愈大，来表示，进入冷却塔的水量愈大，E E也就愈多。也就愈多。E E=a(R-B)=a(R-B)a=e(t a=e(t1 1-t-t2 2)式中式中 a-a-蒸发损失率，；蒸发损失率，；R-R-系统中循环水量，系统中循环水量，mm3 3/h/h；B-B-系统中排污水量，系统中排污水量，mm3 3/h/h；t t1 1、t t2 2-循环冷却水进、出冷却塔的温度，循环冷却水进、出冷却塔的温度，；e-e-损失系数，与季节有关。损失系数，与季节有关。（2 2）风吹损失（包括飞溅和雾沫夹带）风吹损失（包括飞溅和雾沫夹带）风吹损失（包括飞溅和雾沫夹带）风吹损失（包括飞溅和雾沫夹带）D D 风吹损失除与当
12、地的风速有关外，还与冷却塔的型式和结构有关。风吹损失除与当地的风速有关外，还与冷却塔的型式和结构有关。若冷却塔中装有良好的收水器，其风吹损失比不装收水器的要小些。若冷却塔中装有良好的收水器，其风吹损失比不装收水器的要小些。风吹损失通常以占循环水量风吹损失通常以占循环水量R R的百分率来估计，其值约为的百分率来估计，其值约为 DD=(0.2%=(0.2%0.5%)R0.5%)R （3 3）渗漏损失）渗漏损失）渗漏损失）渗漏损失 F F 良好的循环冷却水系统，管道连接处，泵的进、出口和水池等地方良好的循环冷却水系统，管道连接处，泵的进、出口和水池等地方都不应该有渗漏。但因管理不善，安装不好，则渗漏
13、就不可避免。因此都不应该有渗漏。但因管理不善，安装不好，则渗漏就不可避免。因此在考虑补充水量时，应视系统具体情况而定。在考虑补充水量时，应视系统具体情况而定。（4 4）排污水量）排污水量）排污水量）排污水量 B B 排污水量排污水量B B的确定与冷却塔的蒸发损失的确定与冷却塔的蒸发损失E E和浓缩倍数和浓缩倍数K K有关。关系为有关。关系为 B B=E/(K-1)=E/(K-1)因此循环冷却水系统运行时，只要知道了系统中循环水量因此循环冷却水系统运行时，只要知道了系统中循环水量R R和浓缩倍和浓缩倍数数K K，就可以估算出蒸发量，就可以估算出蒸发量E E、排污水量、排污水量B B以及补充水量以
14、及补充水量MM等操作系数。等操作系数。控制好这些参数，循环冷却水系统的运行也就能正常运行。控制好这些参数，循环冷却水系统的运行也就能正常运行。综述：综述：M=E+D+B+FM=E+D+B+F第三章 循环冷却水系统中产生的问题 冷却水在循环系统中不断循环使用，由于水的温度升高，水流速度的变化冷却水在循环系统中不断循环使用，由于水的温度升高，水流速度的变化，水的蒸发，各种无机离子和有机物质的浓缩，冷却塔和冷水池在室外受到，水的蒸发，各种无机离子和有机物质的浓缩，冷却塔和冷水池在室外受到阳光照射、风吹雨淋、灰尘杂物的进入，以及设备结构和材料等多种因素的阳光照射、风吹雨淋、灰尘杂物的进入，以及设备结构
15、和材料等多种因素的综合作用，会产生严重的沉积物的附着、设备腐蚀和微生物的大量滋生，以综合作用，会产生严重的沉积物的附着、设备腐蚀和微生物的大量滋生，以及由此形成的粘泥污垢堵塞管道等问题。我们把它们归结为三类：及由此形成的粘泥污垢堵塞管道等问题。我们把它们归结为三类：1 1、循环冷却水系统中的沉积物、循环冷却水系统中的沉积物 2 2、循环冷却水系统中金属的腐蚀、循环冷却水系统中金属的腐蚀 3 3、循环冷却水系统中的微生物、循环冷却水系统中的微生物 这些问题不加以解决与控制，它们会威胁和破坏工厂长周期地安全生产，这些问题不加以解决与控制，它们会威胁和破坏工厂长周期地安全生产，甚至造成经济损失，因此
16、不能掉以轻心，所以我们必须要选择一种实用的循甚至造成经济损失，因此不能掉以轻心，所以我们必须要选择一种实用的循环冷却水处理方案，是上述问题得以解决或改善。环冷却水处理方案，是上述问题得以解决或改善。我们下面对循环冷却水系统中所产生的三类问题逐一进行分析。我们下面对循环冷却水系统中所产生的三类问题逐一进行分析。第一节第一节 循环冷却水系统中的沉积物及其控制循环冷却水系统中的沉积物及其控制一、循环冷却水系统中的沉积物一、循环冷却水系统中的沉积物一、循环冷却水系统中的沉积物一、循环冷却水系统中的沉积物 循环冷却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循环冷却水系统在运行的过程中，会有各种
17、物质沉积在换热器的传热管表面。这些物质统称为沉积物。它们主要是由水垢、淤泥、腐蚀产物和管表面。这些物质统称为沉积物。它们主要是由水垢、淤泥、腐蚀产物和生物沉积物构成。通常，人们把淤泥、腐蚀产物和生物沉积物三者统称为生物沉积物构成。通常，人们把淤泥、腐蚀产物和生物沉积物三者统称为污垢。污垢。所以我们可以把循环冷却水系统中的沉积物分成两类：一、水垢；所以我们可以把循环冷却水系统中的沉积物分成两类：一、水垢；二、污垢。二、污垢。水垢水垢 沉积物沉积物 污垢污垢 我们将对这两类做逐一介绍我们将对这两类做逐一介绍1-1 1-1 污垢污垢污垢污垢 污垢一般是由颗粒细小的泥砂、尘土、不溶性盐类的泥状物、胶状
18、污垢一般是由颗粒细小的泥砂、尘土、不溶性盐类的泥状物、胶状氢氧化物、杂物碎屑、腐蚀产物、油污、特别是菌藻的尸体及其粘性分氢氧化物、杂物碎屑、腐蚀产物、油污、特别是菌藻的尸体及其粘性分泌物等组成。泌物等组成。水处理控制不当，补充水浊度过高，细微泥砂、胶状物质水处理控制不当，补充水浊度过高，细微泥砂、胶状物质等带入冷却水系统，或者菌藻杀灭不及时，或腐蚀严重、腐蚀产物多等等带入冷却水系统，或者菌藻杀灭不及时，或腐蚀严重、腐蚀产物多等都会加剧污垢的形成。由于这种污垢体积较大、质地疏松稀软，故又称都会加剧污垢的形成。由于这种污垢体积较大、质地疏松稀软，故又称为软垢。为软垢。当这样的水质流经换热器表面时，
19、容易形成污垢沉积物，特别是当当这样的水质流经换热器表面时，容易形成污垢沉积物，特别是当水走壳层，流速较慢的部位污垢沉积物更多。大量的污垢沉积会引起垢水走壳层，流速较慢的部位污垢沉积物更多。大量的污垢沉积会引起垢下腐蚀，同时又是某些细菌（厌氧菌）生存和繁殖的温床。下腐蚀，同时又是某些细菌（厌氧菌）生存和繁殖的温床。1-21-2、水垢、水垢、水垢、水垢 天然水中溶解有各种盐类，其中又以溶解的重碳酸盐如天然水中溶解有各种盐类，其中又以溶解的重碳酸盐如Ca(HCOCa(HCO3 3)2 2、Mg(HCOMg(HCO3 3)2 2为最多，也最不稳定，容易分解生成碳酸盐。为最多，也最不稳定，容易分解生成碳
20、酸盐。使用含重碳酸盐较多的水作为冷却水，当它通过换热器传热表面时，使用含重碳酸盐较多的水作为冷却水，当它通过换热器传热表面时，会受热分解：会受热分解：冷却水通过冷却塔相当于一个曝气过程，溶解在水中的冷却水通过冷却塔相当于一个曝气过程，溶解在水中的COCO2 2会逸出，会逸出，因此，水的因此，水的PHPH值会升高。此时，重碳酸盐在碱性条件下会发生反应：值会升高。此时，重碳酸盐在碱性条件下会发生反应：当水中溶有氯化钙时，还会产生下列置换反应：当水中溶有氯化钙时，还会产生下列置换反应：如水中溶有适量的磷酸盐时，磷酸根将与钙离子生成磷酸钙，其反如水中溶有适量的磷酸盐时，磷酸根将与钙离子生成磷酸钙，其反
21、应为：应为：碳酸钙和磷酸钙均属于微溶性盐，它们的溶解度比氯化钙和重碳酸钙碳酸钙和磷酸钙均属于微溶性盐，它们的溶解度比氯化钙和重碳酸钙要小得多。此外，碳酸钙和磷酸钙的溶解度与一般的盐类不同，它们不是要小得多。此外，碳酸钙和磷酸钙的溶解度与一般的盐类不同，它们不是随着温度的升高而升高，而是随着温度的升高而降低。因此，在换热器的随着温度的升高而升高，而是随着温度的升高而降低。因此，在换热器的传热表面上，这些微溶性盐很容易达到过饱和状态而从水中结晶析出。当传热表面上，这些微溶性盐很容易达到过饱和状态而从水中结晶析出。当水流速度比较小或传热面比较粗糙时，这些结晶沉积物就容易在传热表面水流速度比较小或传热
22、面比较粗糙时，这些结晶沉积物就容易在传热表面上。上。此外，水中溶解的硫酸钙、硅酸钙、硅酸镁等，当其阴、阳离子溶度此外，水中溶解的硫酸钙、硅酸钙、硅酸镁等，当其阴、阳离子溶度的乘积超过其本身溶度积时，也会生成沉淀沉积在传热表面上。的乘积超过其本身溶度积时，也会生成沉淀沉积在传热表面上。以上所述的此类沉积物通称为水垢。因这些水垢都是由无机盐组成，以上所述的此类沉积物通称为水垢。因这些水垢都是由无机盐组成，故又称为无机垢；由于这些水垢结晶致密，比较坚硬，故又称为硬垢。它故又称为无机垢；由于这些水垢结晶致密，比较坚硬，故又称为硬垢。它们通常牢固地附着在换热表面上，不易被水冲洗掉。们通常牢固地附着在换热
23、表面上，不易被水冲洗掉。大多数情况下，换热器传热表面上形成的水垢是以碳酸垢为主的。大多数情况下，换热器传热表面上形成的水垢是以碳酸垢为主的。二、循环冷却水系统中沉积物的控制二、循环冷却水系统中沉积物的控制二、循环冷却水系统中沉积物的控制二、循环冷却水系统中沉积物的控制 2-1 2-1 水垢的控制水垢的控制水垢的控制水垢的控制 冷却水中如无过量的冷却水中如无过量的POPO4 43-3-或或SiOSiO2 2，则磷酸钙垢和硅酸盐垢是不容易，则磷酸钙垢和硅酸盐垢是不容易生成的。循环冷却水系统中最易生成的水垢是碳酸钙垢，在此谈沉积物生成的。循环冷却水系统中最易生成的水垢是碳酸钙垢，在此谈沉积物控制主要
24、是指如何防止碳酸盐水垢的析出。控制主要是指如何防止碳酸盐水垢的析出。控制水垢析出的方法，大致有下图中的几类：控制水垢析出的方法，大致有下图中的几类：离子交换树脂法离子交换树脂法 从冷却水中除去成垢的钙离子从冷却水中除去成垢的钙离子 石灰软化法石灰软化法 控制控制 水垢水垢 加酸或通加酸或通COCO2 2气，降低气，降低PHPH，稳定重碳酸盐，稳定重碳酸盐 加酸加酸 析出析出 通通COCO2 2气气 投加阻垢剂投加阻垢剂 2-2 2-2 污垢的控制污垢的控制污垢的控制污垢的控制 污垢的形成主要是由尘土、杂物碎屑、菌藻尸体及其分泌物和细微水污垢的形成主要是由尘土、杂物碎屑、菌藻尸体及其分泌物和细微
25、水垢、腐蚀产物等构成。因此，欲控制好污垢，必须做到下图几点：垢、腐蚀产物等构成。因此，欲控制好污垢，必须做到下图几点：降低补充水的浊度降低补充水的浊度 控制控制 做好循环冷却水水质处理做好循环冷却水水质处理 水垢水垢 析出析出 投加分散剂投加分散剂 增加旁滤设备增加旁滤设备 在介绍药剂的时候我们再详细的对阻垢、分散剂进行介绍。在介绍药剂的时候我们再详细的对阻垢、分散剂进行介绍。第二节第二节 循环冷却水系统中金属的腐蚀及其控制循环冷却水系统中金属的腐蚀及其控制一、循环冷却水中金属腐蚀的机理一、循环冷却水中金属腐蚀的机理一、循环冷却水中金属腐蚀的机理一、循环冷却水中金属腐蚀的机理 工业循环冷却水系
26、统中大多数的换热器是由碳钢制造的，又因为种工业循环冷却水系统中大多数的换热器是由碳钢制造的，又因为种种原因，碳钢的金属表面并不是均匀的。当他与冷却水接触时，会形成种原因，碳钢的金属表面并不是均匀的。当他与冷却水接触时，会形成许多微小的腐蚀电池（微电池）。其中活泼的部位成为阳极，腐蚀学上许多微小的腐蚀电池（微电池）。其中活泼的部位成为阳极，腐蚀学上称为阳极区；而不活泼的部位则成为阴极，腐蚀学上称为阴极区。称为阳极区；而不活泼的部位则成为阴极，腐蚀学上称为阴极区。在阳极区，碳钢氧化生成亚铁离子进入水中，并在碳钢的金属基体在阳极区，碳钢氧化生成亚铁离子进入水中，并在碳钢的金属基体上留下两个电子。与此
27、同时，水中的溶解氧则在阴极区接受从阳极区流上留下两个电子。与此同时，水中的溶解氧则在阴极区接受从阳极区流过来的两个电子，还原为过来的两个电子，还原为OHOH。两个去可以表示为：。两个去可以表示为：在阳极区在阳极区 Fe Fe Fe Fe 2+2+2e+2e 在阴极区在阴极区 0 02 2+H+H2 2O+2e 2OHO+2e 2OH-当亚铁离子和氢氧根离子在水中相遇时，就会生成当亚铁离子和氢氧根离子在水中相遇时，就会生成Fe(OH)Fe(OH)2 2沉淀：沉淀：Fe Fe 2+2+2OH+2OH-Fe(OH)Fe(OH)2 2二、冷却水中金属腐蚀的形态二、冷却水中金属腐蚀的形态 在冷却水系统的
28、正常运行过程中以及化学清洗过程中，金属常常会在冷却水系统的正常运行过程中以及化学清洗过程中，金属常常会发生不同形态的腐蚀。发生不同形态的腐蚀。现将发生的金属腐蚀形态归纳为以下几种：现将发生的金属腐蚀形态归纳为以下几种：均匀腐蚀（全面腐蚀、普通腐蚀）均匀腐蚀（全面腐蚀、普通腐蚀）电偶腐蚀（双金属腐蚀、接触腐蚀）电偶腐蚀（双金属腐蚀、接触腐蚀）缝隙腐蚀（垢下腐蚀、沉积腐蚀、垫片腐蚀）缝隙腐蚀（垢下腐蚀、沉积腐蚀、垫片腐蚀）腐蚀形态腐蚀形态 孔蚀（点蚀、坑蚀）孔蚀（点蚀、坑蚀）选择性腐蚀（选择性浸出）选择性腐蚀（选择性浸出）磨损腐蚀（冲击腐蚀、冲刷腐蚀、磨蚀）磨损腐蚀（冲击腐蚀、冲刷腐蚀、磨蚀）应力
29、腐蚀破裂应力腐蚀破裂三、循环冷却水中金属腐蚀的影响因素三、循环冷却水中金属腐蚀的影响因素三、循环冷却水中金属腐蚀的影响因素三、循环冷却水中金属腐蚀的影响因素 冷却水中金属换热设备腐蚀的影响因素很多，概括起来可以分为冷却水中金属换热设备腐蚀的影响因素很多，概括起来可以分为化学因素、物理因素和微生物因素。先仅讨论其中的一些化学因素和物化学因素、物理因素和微生物因素。先仅讨论其中的一些化学因素和物理因素，微生物方面待在谈微生物时再详细讨论。理因素，微生物方面待在谈微生物时再详细讨论。PHPH值值 阴离子阴离子 络合剂络合剂 硬度硬度 影响影响 金属离子金属离子 因素因素 溶解的气体溶解的气体 浓度浓
30、度 悬浮固体悬浮固体 流速流速 电偶电偶 温度温度四、循环冷却水中金属腐蚀的控制指标四、循环冷却水中金属腐蚀的控制指标四、循环冷却水中金属腐蚀的控制指标四、循环冷却水中金属腐蚀的控制指标 工业冷却水系统中的金属设备有各种换热器（水冷器、冷凝器、凝汽工业冷却水系统中的金属设备有各种换热器（水冷器、冷凝器、凝汽器等）、泵、管道、阀门等。由于换热器腐蚀后更换的费用较大，更重器等）、泵、管道、阀门等。由于换热器腐蚀后更换的费用较大，更重要的是由于换热器管壁腐蚀穿孔和泄漏造成的经济损失更大，因此冷却要的是由于换热器管壁腐蚀穿孔和泄漏造成的经济损失更大，因此冷却水系统中的腐蚀控制主要是各种换热器或换热设备
31、的腐蚀控制。水系统中的腐蚀控制主要是各种换热器或换热设备的腐蚀控制。（GB 50050-95GB 50050-95）中对循环冷却水系统中腐蚀控制指标规定：）中对循环冷却水系统中腐蚀控制指标规定：碳钢碳钢换换热器管壁的腐蚀速度宜小于热器管壁的腐蚀速度宜小于0.125mm/a0.125mm/a；铜、铜合金和不锈钢铜、铜合金和不锈钢换热器换热器管壁的腐蚀速度宜小于管壁的腐蚀速度宜小于0.005mm/a0.005mm/a.由此可见，对冷却水系统中金属的腐蚀控制不是要求金属绝对不发由此可见，对冷却水系统中金属的腐蚀控制不是要求金属绝对不发生（即腐蚀速度为零），而是要求把金属的腐蚀速度控制在一定范围，生（
32、即腐蚀速度为零），而是要求把金属的腐蚀速度控制在一定范围，从而把换热器的使用寿命控制在一定的范围之内。从而把换热器的使用寿命控制在一定的范围之内。五、循环冷却水中金属腐蚀的控制方法五、循环冷却水中金属腐蚀的控制方法五、循环冷却水中金属腐蚀的控制方法五、循环冷却水中金属腐蚀的控制方法 循环冷却水系统中金属腐蚀的控制放法甚多。常用的主要有以下四循环冷却水系统中金属腐蚀的控制放法甚多。常用的主要有以下四种：种：添加缓蚀剂添加缓蚀剂 控制控制 提高冷却水的提高冷却水的PHPH值值 方法方法 选用耐蚀材料的换热器选用耐蚀材料的换热器 用防腐涂料涂覆用防腐涂料涂覆 在介绍药剂的时候我们再详细的对缓蚀剂进行
33、介绍。在介绍药剂的时候我们再详细的对缓蚀剂进行介绍。第三节第三节 循环冷却水系统中的微生物及其控制循环冷却水系统中的微生物及其控制 在敞开式循环冷却水系统中，人们经常可以看到微生物大量生长的在敞开式循环冷却水系统中，人们经常可以看到微生物大量生长的情景。含有微生物的补充水不断进入循环冷却水系统，以此同时，冷却情景。含有微生物的补充水不断进入循环冷却水系统，以此同时，冷却塔中从上面喷淋下来的冷却水又从逆流相遇的空气中捕集了大量的微生塔中从上面喷淋下来的冷却水又从逆流相遇的空气中捕集了大量的微生物进入冷却水系统。冷却水系统中充沛的水量为这些进入的微生物的生物进入冷却水系统。冷却水系统中充沛的水量为
34、这些进入的微生物的生长提供了可靠的保障。冷却水的水温通常被设计在长提供了可靠的保障。冷却水的水温通常被设计在32324242之间，这一之间，这一温度范围又特别有利于某些微生物的生长。冷却水在冷却塔内的喷淋曝温度范围又特别有利于某些微生物的生长。冷却水在冷却塔内的喷淋曝气过程中溶入了大量的氧气，为好氧性微生物提供了必要的条件；而冷气过程中溶入了大量的氧气，为好氧性微生物提供了必要的条件；而冷却水悬浮物形成的淤泥又为厌氧性微生物提供了庇护所，冷却水中的硫却水悬浮物形成的淤泥又为厌氧性微生物提供了庇护所，冷却水中的硫酸盐则成为厌氧性微生物硫酸盐还原菌所需能量的来源。因此，有些酸盐则成为厌氧性微生物硫
35、酸盐还原菌所需能量的来源。因此，有些冷却水系统成了一些微生物的一个巨大的捕集器和培养器。冷却水系统成了一些微生物的一个巨大的捕集器和培养器。微生物的生长对冷却水系统的日常运行有没有不良的影响？是不是微生物的生长对冷却水系统的日常运行有没有不良的影响？是不是所有的微生物都会使冷却水系统产生故障？如果会引起故障，那么有哪所有的微生物都会使冷却水系统产生故障？如果会引起故障，那么有哪些方法可以控制它们？我们将在下面逐一讨论些方法可以控制它们？我们将在下面逐一讨论一、冷却水系统中引起故障的微生物一、冷却水系统中引起故障的微生物一、冷却水系统中引起故障的微生物一、冷却水系统中引起故障的微生物 冷却水系统
36、中并不是所有的微生物都会引起故障，但在工业冷却水冷却水系统中并不是所有的微生物都会引起故障，但在工业冷却水系统运行时，常会遇到一些引起故障的微生物。它们是细菌、真菌和藻系统运行时，常会遇到一些引起故障的微生物。它们是细菌、真菌和藻类。先分别对它们作一扼要的介绍：类。先分别对它们作一扼要的介绍：1-1 1-1 细菌细菌 与藻类和霉菌相比，细菌显得微小。除非有大的菌落存在，否则就与藻类和霉菌相比，细菌显得微小。除非有大的菌落存在，否则就需要借助显微镜才能察见或鉴别。需要借助显微镜才能察见或鉴别。产粘泥细菌（粘液形成菌、粘液异养菌）产粘泥细菌（粘液形成菌、粘液异养菌）（不直接引起腐蚀）（不直接引起腐
37、蚀）铁细菌能在冷却水系统中产生大量氧化铁沉淀铁细菌能在冷却水系统中产生大量氧化铁沉淀 铁沉积细菌铁沉积细菌 是由于它们能把可溶于水中的亚铁离子转变为是由于它们能把可溶于水中的亚铁离子转变为 细菌细菌 不溶于水的三氧化二铁的水合物。不溶于水的三氧化二铁的水合物。产硫化物细菌产硫化物细菌 硫酸盐还原菌是在无氧或缺氧状态下用硫酸盐硫酸盐还原菌是在无氧或缺氧状态下用硫酸盐 中的氧进行氧化反应而得到能量的细菌。中的氧进行氧化反应而得到能量的细菌。产酸细菌产酸细菌 硝化细菌硝化细菌 硫杆菌硫杆菌1-2 1-2 真菌真菌 冷却水系统中的真菌包括霉菌和酵母两类。冷却水系统中的真菌包括霉菌和酵母两类。真菌破坏木
38、材中的纤维素，使冷却塔的木质构件朽蚀。真菌破坏木材中的纤维素，使冷却塔的木质构件朽蚀。真菌对冷却水系统中的金属并没有直接的腐蚀性，但它们产生的粘真菌对冷却水系统中的金属并没有直接的腐蚀性，但它们产生的粘状沉积物会在金属表面建立差异腐蚀电池而引起金属的腐蚀。粘状沉积状沉积物会在金属表面建立差异腐蚀电池而引起金属的腐蚀。粘状沉积物覆盖在金属表面，使冷却水中的缓蚀剂不能到那里去发挥它的防护作物覆盖在金属表面，使冷却水中的缓蚀剂不能到那里去发挥它的防护作用。用。1-3 1-3 藻类藻类 冷却水中的藻类主要有蓝藻、绿藻和硅藻。藻类的生长需要阳光，冷却水中的藻类主要有蓝藻、绿藻和硅藻。藻类的生长需要阳光，
39、所以它们常常停留在阳光和水分充足的地方。所以它们常常停留在阳光和水分充足的地方。死亡的藻类团块进入换热器中后，会堵塞换热器中的管路，降低冷死亡的藻类团块进入换热器中后，会堵塞换热器中的管路，降低冷却水的流量，从而降低其冷却作用。却水的流量，从而降低其冷却作用。藻类本身并不直接引起腐蚀，但它们生成的沉积物所覆盖的金属表藻类本身并不直接引起腐蚀，但它们生成的沉积物所覆盖的金属表面则由于形成差异腐蚀电池而常会发生沉积物下腐蚀。面则由于形成差异腐蚀电池而常会发生沉积物下腐蚀。二、冷却水系统中金属的微生物腐蚀二、冷却水系统中金属的微生物腐蚀二、冷却水系统中金属的微生物腐蚀二、冷却水系统中金属的微生物腐蚀
40、 冷却水系统中金属微生物腐蚀的形态可以是严重的均匀腐蚀，也可以冷却水系统中金属微生物腐蚀的形态可以是严重的均匀腐蚀，也可以是缝隙腐蚀和应力腐蚀破裂，但主要是点蚀。是缝隙腐蚀和应力腐蚀破裂，但主要是点蚀。铁细菌可以将二价铁氧化为三价铁，使之以铁细菌可以将二价铁氧化为三价铁，使之以 铁和低碳钢铁和低碳钢 鞘的形式沉淀下来，同时还产生大量的粘液鞘的形式沉淀下来，同时还产生大量的粘液 构成锈瘤。硫酸盐还原菌能使碳钢和低合金构成锈瘤。硫酸盐还原菌能使碳钢和低合金 钢产生点蚀，生成黑色的硫化铁沉积物。钢产生点蚀，生成黑色的硫化铁沉积物。不锈钢不锈钢 不锈钢的微生物腐蚀形态主要是点蚀和晶间不锈钢的微生物腐蚀
41、形态主要是点蚀和晶间 腐蚀。腐蚀。金属的金属的 铜和铜合金铜和铜合金 铜腐蚀后生成的铜离子或铜盐对微生物具有铜腐蚀后生成的铜离子或铜盐对微生物具有微生物微生物 一定的毒性，但也存在着耐铜离子的细菌。一定的毒性，但也存在着耐铜离子的细菌。腐蚀腐蚀 镍和镍合金镍和镍合金 镍合金耐微生物腐蚀的能力较强，但也能产镍合金耐微生物腐蚀的能力较强，但也能产 生严重的点蚀。生严重的点蚀。钛和钛合金钛和钛合金 唯一已知有耐微生物腐蚀能力的合金。唯一已知有耐微生物腐蚀能力的合金。非金属材料非金属材料 一些专门一些专门“食食”烃类或有机涂料的微生物能烃类或有机涂料的微生物能破坏破坏 有机涂层。有机涂层。三、冷却水系
42、统中的微生物粘泥三、冷却水系统中的微生物粘泥三、冷却水系统中的微生物粘泥三、冷却水系统中的微生物粘泥 微生物粘泥（简称粘泥）是指由于水中溶解的营养源而引起细菌、微生物粘泥（简称粘泥）是指由于水中溶解的营养源而引起细菌、丝状菌（霉菌）、藻类等微生物群的增殖，并以这些微生物为主体，混丝状菌（霉菌）、藻类等微生物群的增殖，并以这些微生物为主体，混有泥砂、无机物和尘土等，形成附着的或堆积的软泥性沉积物。有泥砂、无机物和尘土等，形成附着的或堆积的软泥性沉积物。冷却水系统中的微生物粘泥不仅会降低换热器和冷却塔的冷却作冷却水系统中的微生物粘泥不仅会降低换热器和冷却塔的冷却作用、恶化水质，而且还会引起冷却水系
43、统中设备的腐蚀和降低水质稳定用、恶化水质，而且还会引起冷却水系统中设备的腐蚀和降低水质稳定剂的缓蚀、阻垢和杀生作用。剂的缓蚀、阻垢和杀生作用。微生物粘泥的组成：以微生物菌体及其粘结在一起的粘性物质（多微生物粘泥的组成：以微生物菌体及其粘结在一起的粘性物质（多糖类、蛋白质等）为主体组成糖类、蛋白质等）为主体组成3-1 3-1 粘泥微生物的种类和特点粘泥微生物的种类和特点 在决定粘泥的处理方法时，必须了解构成粘泥的微生物种类、性质在决定粘泥的处理方法时，必须了解构成粘泥的微生物种类、性质和特点：和特点：蓝藻类蓝藻类 细胞内含有叶绿素，利用光能，进行细胞内含有叶绿素，利用光能，进行 藻类藻类 绿藻类
44、绿藻类 碳酸同化作用。在冷却塔和热水池、碳酸同化作用。在冷却塔和热水池、硅藻类硅藻类 冷水池等接触光的场所最常见冷水池等接触光的场所最常见 产粘泥细菌产粘泥细菌 是块状琼脂，细菌分散于其中是块状琼脂，细菌分散于其中 球衣细菌球衣细菌 在有机物污染的水系中呈棉絮状集聚在有机物污染的水系中呈棉絮状集聚粘粘 铁细菌铁细菌 氧化水中的亚铁离子，使之成为高铁化氧化水中的亚铁离子，使之成为高铁化泥泥 合物沉积在细胞周围合物沉积在细胞周围微微 细菌类细菌类 硫细菌硫细菌 一般在体内含有硫磺颗粒，使水中的硫一般在体内含有硫磺颗粒，使水中的硫 生生 化氢、硫代硫酸盐、硫磺等氧化化氢、硫代硫酸盐、硫磺等氧化物物
45、硝化细菌硝化细菌 将氨氧化成亚硝酸的细菌和使亚硝酸氧将氨氧化成亚硝酸的细菌和使亚硝酸氧 化成硝酸的细菌化成硝酸的细菌 硫酸盐还原菌硫酸盐还原菌 使硫酸盐还原，生成硫化氢的厌气性使硫酸盐还原，生成硫化氢的厌气性 细菌细菌 真菌类真菌类 藻菌类藻菌类 在菌丝中没有隔膜，全部菌丝成为一个细胞在菌丝中没有隔膜，全部菌丝成为一个细胞 不完全菌类不完全菌类 在菌丝中有隔膜在菌丝中有隔膜3-2 3-2 微生物粘泥引起的故障微生物粘泥引起的故障 降低热交换效率降低热交换效率 堵塞热交换器堵塞热交换器 泵压上升、流量减少泵压上升、流量减少 加速腐蚀加速腐蚀粘泥粘泥 降低冷却塔的效率降低冷却塔的效率 填料变形、脱
46、落填料变形、脱落 处理药剂的吸附、浪费处理药剂的吸附、浪费 外观污染（环境公害）外观污染（环境公害）故障发生部位故障发生部位故障原因故障原因换热器换热器管道管道粘泥附着粘泥附着隔板、管道外面、挡隔板、管道外面、挡板等（壳程通水时）板等（壳程通水时）粘泥附着粘泥附着淤泥堆积淤泥堆积冷却塔冷却塔配水池配水池粘泥附着粘泥附着淤泥堆积淤泥堆积填料填料粘泥附着粘泥附着冷却塔冷却塔水池水池池底部池底部淤泥堆积淤泥堆积池壁池壁粘泥附着粘泥附着粘泥和淤泥故障发生的部位粘泥和淤泥故障发生的部位3-3 3-3 影响微生物和粘泥的环境因素影响微生物和粘泥的环境因素 影响微生物和粘泥的环境因素很多，下表逐一列出：影响
47、微生物和粘泥的环境因素很多，下表逐一列出：微生物的营养源微生物的营养源 营养源渗入冷却水系统的途径主要是：补充水、大气营养源渗入冷却水系统的途径主要是：补充水、大气 和设备泄漏。和设备泄漏。水温水温 影响微生物生长的繁殖的水温，因微生物种类而异。影响微生物生长的繁殖的水温，因微生物种类而异。PH PH值值 通常冷却水的通常冷却水的PHPH值宜控制在值宜控制在7.07.09.29.2的范的范 围，该范围正处围，该范围正处 在微生物繁殖的最佳范围。在微生物繁殖的最佳范围。溶解氧溶解氧 敞开式循环冷却水系统冷却塔里的曝气过程为微生物的生长敞开式循环冷却水系统冷却塔里的曝气过程为微生物的生长 提供了充
48、分的溶解氧，具备了微生物繁殖的最佳条件提供了充分的溶解氧，具备了微生物繁殖的最佳条件环境环境 光光 生成的微生物中，藻类需要光能。生成的微生物中，藻类需要光能。因素因素 细菌数细菌数 细菌数细菌数10103 3个个/ml/ml 以下，故障少；以下，故障少；10104 4个个/ml/ml以上，容易发生。以上，容易发生。悬浮物悬浮物 循环冷却水的悬浮物不宜大于循环冷却水的悬浮物不宜大于20NTU 20NTU。粘泥量粘泥量 粘泥量在粘泥量在10mL/m10mL/m3 3以上的冷却水系统中，粘泥故障发生率高。以上的冷却水系统中，粘泥故障发生率高。粘泥附着度粘泥附着度 粘泥附着度是衡量冷却水粘泥附着性的
49、有效指标。粘泥附着度是衡量冷却水粘泥附着性的有效指标。流速流速 凡冷却水流经壳层的换热器以及立式换热器等都是低流速部位，凡冷却水流经壳层的换热器以及立式换热器等都是低流速部位，粘泥或淤泥容易在那里堆积。粘泥或淤泥容易在那里堆积。3-4 3-4 冷却水系统中微生物的控制指标冷却水系统中微生物的控制指标 冷却水系统中微生物的控制主要是通过对微生物生长的控制来实现冷却水系统中微生物的控制主要是通过对微生物生长的控制来实现的，即通过控制冷却水中的微生物的数量来实现。的，即通过控制冷却水中的微生物的数量来实现。循环冷却水系统中微生物控制的指标及监测频率循环冷却水系统中微生物控制的指标及监测频率监测项目监
50、测项目控制的指标控制的指标监测频率监测频率异养菌异养菌 5 510105 5个个/mL(/mL(平皿计数法平皿计数法)2 23 3次次/周周真菌真菌 10 10个个/mL/mL1 1次次/周周硫酸盐还原菌硫酸盐还原菌 50 50个个/mL/mL1 1次次/月月铁细菌铁细菌 100 100个个/mL/mL1 1次次/月月粘泥量粘泥量 4 mL/m 4 mL/m3 3(生物过滤网法生物过滤网法)1 1次次/天天 1mL/m 1mL/m3 3(碘化钾法碘化钾法)1 1次次/天天3-5 3-5 冷却水系统中微生物的控制方法冷却水系统中微生物的控制方法 冷却水系统中微生物引起的腐蚀、粘泥及其生长的控制方