????? 為了控制工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)結(jié)垢和腐蝕，目前已有多種類型水處理技術(shù)。其中環(huán)保節(jié)水型水處理技術(shù)，更適應可持續(xù)發(fā)展的需要。為使工業(yè)循環(huán)冷卻水處理達到技術(shù)先進，根據(jù)多年積累的成熟實踐經(jīng)驗，提出在工業(yè)循環(huán)水冷卻水處理設計規(guī)范中，應增設環(huán)保節(jié)水型水處理設計條款。

1、節(jié)水環(huán)保水處理是可持續(xù)發(fā)展的需要

為了控制工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)結(jié)垢和腐蝕，保證設備的換熱效率和使用年限。目前已有多種類型水處理技術(shù)。其中環(huán)保節(jié)水型水處理技術(shù)，更適應可持續(xù)發(fā)展的需要，也更受的歡迎。為使工業(yè)循環(huán)冷卻水處理達到技術(shù)先進，節(jié)約用水，符合環(huán)保需要，根據(jù)多年積累的成熟實踐經(jīng)驗，提出在工業(yè)循環(huán)水冷卻水處理設計規(guī)范中，應增設環(huán)保節(jié)水型水處理設計條款，以適用新建、擴建、改建工程和間接換熱的工業(yè)循環(huán)冷卻水處理的需要，適應節(jié)水環(huán)保對給水排水的更高需求。

循環(huán)冷卻水處理，最重要的是解決換熱設備的結(jié)垢和腐蝕問題。結(jié)垢要影響換熱效率，多耗，影響工藝操作。腐蝕會減少設備使用壽命，并存在安全隱患。為了防止結(jié)垢和腐蝕，近年來大力推廣了磷系配方水處理技術(shù)，有效控制了水垢和腐蝕。但是，磷系藥劑存在不容忽視的問題：一、磷是營養(yǎng)物質(zhì)，促進了水系統(tǒng)中菌藻微生物的繁殖加劇，不僅加氯和投加各類成為必須手段，而且有大量含磷和含排放，加重了環(huán)境水域污染和富營養(yǎng)化程度，成了公害性問題。二、磷系配方藥劑在系統(tǒng)內(nèi)停留時間有限制，水解成磷酸鈣垢，循環(huán)水濃縮倍數(shù)低，不利于節(jié)約用水。

環(huán)保節(jié)水型水處理技術(shù)，經(jīng)多年來的實踐應用，具有良好的節(jié)約用水、保護環(huán)境的功效。例如LHE聚合物，對高堿度、高硬度、含氨含堿或水質(zhì)相對較差的水適用性強，濃縮倍率高，抑制菌藻效果好，不需使用殺菌劑。因而在新規(guī)范中特別增加了節(jié)水環(huán)保水處理設計所要求的相關(guān)技術(shù)條件。

我國循環(huán)冷卻水處理已開發(fā)出較適應的節(jié)水環(huán)保型藥劑及技術(shù)，并經(jīng)過了較長期的應用實踐，為循環(huán)冷卻水的節(jié)水環(huán)保設計提供了參考依據(jù)。由于我國水資源嚴重短缺，保護環(huán)境需求及法規(guī)日益嚴格。因此，循環(huán)冷卻水設計應考慮在不影響工藝條件情況下盡量采用節(jié)水環(huán)保新技術(shù)。

采用環(huán)保新技術(shù)不僅是節(jié)水環(huán)保的需要，也是工廠應該高度重視的大事。2004年2月間，四川某大型化工集團排放，造成環(huán)境水域嚴重污染，農(nóng)作物受害，魚蝦死亡，幾萬人無水可用，經(jīng)濟損失達三億元，工廠被罰款100萬元，總經(jīng)理引咎辭職。造成這一嚴重后果的直接原因，是該循環(huán)水采用的技術(shù)無法使用含氨作補充水。而該廠鄰近的許多同類型企業(yè)，早已改用LHE聚合物節(jié)水環(huán)保水處理技術(shù)。所有含氨含堿廢水均全部用于循環(huán)水補充水，實現(xiàn)了以廢治廢，以污治污，節(jié)約用水，保護環(huán)境，杜絕污染的目的。由此也可以看出，工業(yè)循環(huán)冷卻水采用新技術(shù)具有重要意義和價值。

換熱器的材質(zhì)。

根據(jù)實踐經(jīng)驗，不同材質(zhì)組合雖然有利于提高換熱效率，但帶來的電偶腐蝕和水質(zhì)處理上的難度也是不可忽視的。例如化肥廠的水系統(tǒng)，在碳化塔工段使用鋁合金換熱，就存在鋁管與鋼鐵連接處的電偶腐蝕問題，循環(huán)水也難以回用高堿度廢水（鋁對CL–、Na+、K+等耐受能力較弱）。同時，碳化設計為U形管，管徑較細，冷卻水在其中流速慢，碳化液溫度高，易結(jié)垢和沉積污垢。

化肥廠的銅芯、閥門、銅管油冷器等，均影響含氨廢水回用于循環(huán)冷卻水。還有工段使用的醋酸銅氨液，其泄漏的含銅離子溶液，飄落的含銅粉塵，在循環(huán)水中均會加速對設備的腐蝕。尤其是對鋁合金的腐蝕。同時，磷系配方也不允許循環(huán)水中有氨，因而過去化肥廠循環(huán)水設計中特別強調(diào)不得有氨，致使凈氨塔、二次等大量含氨廢水無法利用而排放，造成水資源浪費和環(huán)境污染。

節(jié)水環(huán)保水處理技術(shù)的應用促進化肥廠水處理的改革，例如使用LHE聚合物的廠家，將循環(huán)水系統(tǒng)所有含銅質(zhì)的閥門、冷卻器等全部換為不含銅質(zhì)的。將工段單獨隔開，杜絕含銅物質(zhì)與循環(huán)水接觸。這樣一來，含氨、尿素解析、車間地面沖洗水（含氨）、等均可澄清后用于循環(huán)冷卻水補充水，使噸氨水耗由過去的100多噸降低到15噸以下。

堿廠也是如此。過去磷系配方無法接納高PH值含堿廢水，使用LHE聚合物則可以回用高PH值含堿廢水。所以采用節(jié)水環(huán)保水處理技術(shù)，不僅是技術(shù)上的先進性，而更重要是為企業(yè)的節(jié)約用水、提高效益、變廢為寶、保護環(huán)境，提供了可靠途徑。

3、采用節(jié)水環(huán)保水處理技術(shù)應提高循環(huán)水的流速和流量：管程循環(huán)冷卻水流速不宜小于1.2m/s；殼程循環(huán)冷卻水流速不宜小于0.9m/s。無法滿足上述要求時，應采取加大冷卻水流量，在易沉積污垢部位設置集污器、排污閥和反沖洗閥，并加強防腐涂層。

污垢沉積主要是冷卻水流速偏低造成的，特別是夏季水溫高，磷系水處理系統(tǒng)微生物粘泥大量滋生，流速慢的地方，緊貼管壁的生物粘泥更減緩了本來就緩慢的水流，結(jié)果是惡性循環(huán)。

提高冷卻水流速不利于污垢存留，一般大于0．9m/s的水流，污垢或粘泥難以在循環(huán)水系統(tǒng)中管道和設備上附著。

從大量垢下腐蝕的情況分析，有兩種情況：一種是銹垢。這種垢大多為瘤狀，瘤周為黑色，主要是水質(zhì)PH值偏低，鐵細菌和硫酸鹽還原菌繁殖的后果；另一類是污垢與金屬接觸部位細菌繁殖的后果。主要是水的流速慢，換熱面上或系統(tǒng)設備上積存雜質(zhì)和污垢所造成。解決的方法是提高循環(huán)水的PH值和堿度指標，并提高流速或加大水流量，防止結(jié)垢和污物沉積。

3、污垢熱阻

所有循環(huán)水均存在污垢沉積影響換熱的問題。污垢熱阻值的法定計量單位為m2·k/w，1?m2·h·C/kсal=0.86?m2·kw，原規(guī)范指標規(guī)定為1.72×10-4~3.44×10-4m2·k/w.

由于現(xiàn)行大多是采用磷系配方（包括聚磷和復合配方），其污垢是否附著換熱器而影響換熱，除了水的流速、流量、藥劑濃度外，菌藻微生物繁衍滋生也是重要的因素。當加了后，微生物粘泥少，污垢就少，換熱就好。菌藻微生物隨時都在繁殖，污垢熱阻值也在不斷變動之中。所以，污垢熱阻這一指標難以準確反映實際情況，很多流于形式。

當循環(huán)水系統(tǒng)換熱不好，用、殺菌劑也無法解決時，就干脆進行清洗去除。在一些有一定規(guī)模的工廠，均有自己的專業(yè)清洗隊，不論是化學清洗還是高壓水射流，雖然可能解決換熱問題，但浪費水，污染環(huán)境，降低設備使用壽命是難免的。一些大型化工企業(yè)價值昂貴的換熱器，因頻繁進行化學清洗而提前報廢。壞一臺，換一臺，再壞一臺，再換一臺。由此也說明污垢的危害性和循環(huán)冷卻水處理中存在的問題。

所以，解決污垢在換熱器上附著影響換熱的問題，除了硬性指標之外，還要從技術(shù)上根本解決。從十多年的實踐經(jīng)驗看，應用節(jié)水環(huán)保型LHE聚合物，其與水中結(jié)垢離子或雜質(zhì)的絡合物不易粘附，易于流動性，恰好解決了污垢附著的問題。

化肥企業(yè)和大型中央空調(diào)循環(huán)水處理使用LHE聚合物的實踐表明，換熱設備中沒有因結(jié)垢、污垢、菌藻滋生、粘泥附著影響換熱的問題，運行情況良好。經(jīng)濟效果更為突出，整個運行年度沒有廢水排放，節(jié)水和環(huán)保效益十分可觀。
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4、循環(huán)冷卻水水質(zhì)指標：

懸浮物?：允許值≤50?mg/l。

采用節(jié)水環(huán)保型水處理，藥劑與垢物或雜質(zhì)絡合后有不溶性絮狀懸浮物，由于這種絡合懸浮物在較高的水流中不易沉降，因而懸浮物指標應放寬，并應配合相應的沉降污泥或旁流水處理除污措施。

PH值：指標為8.5—9.5。

環(huán)保節(jié)水型藥劑在較高PH值下運行，根據(jù)實踐運行情況，PH值的上限可達12，有銅質(zhì)設備的一般小于9.5。由于藥劑與垢離子絡合成不溶物，在旁流處理或沉積池中沉積而不斷與循環(huán)水分離，循環(huán)水的堿度和PH值不僅不會隨循環(huán)水的濃縮而提高，反而會降低或平衡在一個相對穩(wěn)定的范圍內(nèi)，這與磷系水處理是不同的。

水溫大于50。C，聚磷酸鹽易轉(zhuǎn)化為正磷酸鹽，產(chǎn)生磷酸鈣垢的可能性增加。采用新型聚合物不存在藥劑水解問題，對水溫也寬松的多。根據(jù)實踐經(jīng)驗，水溫可以放寬至70。C，（循環(huán)熱水采暖系統(tǒng)，雖不屬冷卻水范圍，但屬于循環(huán)水處理，水溫可以放寬至95。C），為設計較高水溫的循環(huán)水處理提供了可借鑒的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)。

堿度：400-900?mg/l。

使用磷系的最高允許指標為500mg/l，一般運行中不能超出此指標，否則將產(chǎn)生磷酸鈣結(jié)垢，廢氨廢堿更不敢入循環(huán)水中使用。為了防止堿度升高，曾有加酸處理。但磷酸鹽本身要增加堿度，只有不斷排放循環(huán)水或控制低濃縮倍數(shù)，才能正常運行，很不利于節(jié)水和環(huán)保。

使用LHE聚合物，結(jié)垢離子絡合成為不溶物沉出，循環(huán)水中的堿度下降，為高堿度含氨含堿廢水提供了條件。實際應用中，循環(huán)水中總堿度即使達1000?mg/l以上也不影響藥效。

使用節(jié)水環(huán)保型水處理聚合物，由于循環(huán)水是閉路運行，例如化肥廠的合成、造氣、碳化循環(huán)冷卻水，一般正常運行時，由于蒸發(fā)、濺失、除塵等因素，一年也不須排放廢水。循環(huán)水中的氨，與水中的鈣鎂離子和聚合物絡合成含有機氮的泥垢，成為植物需要的含氮土壤。最終還原成無害的氮。許多化肥企業(yè)多年以來采用LHE聚合物，所有含氨或有害廢水均回用于循環(huán)水，杜絕了污染，節(jié)省了水資源。

鈣離子。循環(huán)水中有一定鈣離子有利于緩蝕。高分子聚合物使鈣鎂離子成為膠體絡合物再轉(zhuǎn)化成非離子泥垢。實際運行中，鈣離子濃度與堿度、PH值和藥劑二者之間存在聯(lián)動關(guān)系。在規(guī)定的加藥量、PH值、堿度指標內(nèi)，鈣離子也自動平衡在一個相對穩(wěn)定的范圍。但不宜超過600mg/L。

鐵離子。循環(huán)水中鐵離子存在，是循環(huán)水系統(tǒng)出現(xiàn)腐蝕的一個信號，一般在低PH值條件下出現(xiàn)。在使用節(jié)水環(huán)保型聚合物時，由于要求循環(huán)水水質(zhì)在較高PH值（不小于8.5）條件下運行，沒有鐵離子出現(xiàn)的機會。

氯離子（以CL–計）：循環(huán)水系統(tǒng)是鋼鐵材質(zhì)，循環(huán)水中CL–≦1000mg/l，有銅、不銹鋼材質(zhì)CL–≦400?mg/l。

氯離子是造成金屬腐蝕的重要因素。在采用節(jié)水環(huán)保型聚合物的循環(huán)水系統(tǒng)中，水的PH值和總堿度較高，又有聚合物使金屬設備表面形成有機緩蝕保護膜，鋼鐵設備在CL–1200?mg/l以上，銅和不銹鋼在CL–400mg/l也不腐蝕。氯離子是最重要的腐蝕因素，也是影響節(jié)水的大敵，目前尚無簡便、廉價的去除氯離子的方法。