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摘要：本文着重介绍了目前工业循环冷却水处理方面常用的水质稳定技术及其新的发展趋势，同时简述了当前常用及最新的现场监测方法。
关键词：循环冷却水质稳定在线监测
引言
随着我国经济的高速发展，水资源的污染与短缺也日趋严重，如何对水资源进行保护及合理利用也成为当前所面临的重大课题。水是自然界中分布最广的一种资源，同时也是人类赖以生存和发展的物质基础。为了人类的生存和繁衍，治理水质污染，合理节约用水已刻不容缓。工业用水占总用水量的80%以上，工业企业作为水资源消耗及污染的主要用户，应当作为治理的重点，加大先进水处理技术的推广和应用，提高工业用水的重复利用率。目前，采用循环冷却水代替直流水已成为各行各业的共识。同时，循环水处理技术也应该更加重视处理设备的腐蚀结垢等问题。
1.循环水处理技术
在传统的工业企业用水领域，大部分生产工艺的循环冷却水均采用敞开式循环冷却水系统，其特点是冷却水可回收再利用，大大节约水资源。但是，敞开式循环冷却水系统在循环过程中会接触空气并蒸发浓缩，因此，腐蚀、结垢及微生物滋生成为敞开式循环水系统所要解决的三大主要问题。为保证生产设备长周期安全稳定运行，必须选择一种经济实用的循环水处理方案。
1.1循环水腐蚀控制
为防止循环冷却水发生用水设备腐蚀现象，主要方法是在循环水系统内投机缓蚀剂，使之在金属表面形成一层薄膜，从而将金属与腐蚀介质隔离，达到防止腐蚀的目的。按缓蚀剂所形成的薄膜类型可分为氧化物膜、沉淀物膜及吸附膜三种。由于氧化膜型缓蚀剂均为重金属含氧酸盐，排放水体会污染环境，基本禁止使用；而吸附膜型缓蚀剂则因为分析方法复杂、难以控制浓度、价格昂贵等因素应用较少。目前，由于我国对水体富营养化严重，对环保要求越来越高，在循环冷却水处理中常用到的缓蚀剂主要为有机磷酸盐[1]。
1.2循环水结垢控制
结垢控制主要防止水中的微溶解盐类CaCO3 、CaSO4 、CaSiO3等从水中析出，粘附在设备或管壁上，形成水垢。结垢控制方法主要有两大类：一类是热力学法，以控制循环水结垢趋势为主要目标，如减少钙镁离子浓度、降低水的pH值和碱度；另一类是化学动力学法，以控制水垢生长速度为主要目标，如投加酸或化学药剂等。目前，各循环水处理系统常用的防止结垢方法有排污法、酸化法及投加阻垢剂等[2]。其中，常用的阻垢剂有聚磷酸盐、有机磷酸盐、聚羟酸类阻垢剂等。
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1.3微生物控制
水和大气在冷却塔中对流时，吸收了空气中大量的灰尘、微生物及其孢子，使循环水系统中的微生物、悬浮物等数量明显增加，且在适宜的温度、充足的溶解氧等条件使得微生物及藻类等迅速繁殖和滋生。微生物产生的危害比一般电化学腐蚀及水垢的危害更为严重。微生物滋生会产生两大危害，即微生物腐蚀和沉积腐蚀。微生物腐蚀的一个重要特点是腐蚀速度集中于局部，由于微生物繁殖产生于特殊的腐蚀环境，如硫酸盐还原菌产生硫化氢气体，硫细菌、铁细菌和线状菌等产生的酸性环境，造成局部腐蚀，最后将导致腐蚀严重的设备点蚀直至穿孔。另外，空气中的灰尘进入冷却水系统中沉积，微生物及藻类的滋生加速了这种粘附物的沉积，致使系统内水侧表面越来越多的沉积生物粘泥、污垢及腐蚀产物，而且较多的沉积在流速骤降的滞流区和水流的死角，这些沉积物的导热性能比金属差几百倍，且沉积物覆盖下的金属表面为贫氧区，形成氧浓差电池使金属遭受严重的沉积腐蚀。为防止微生物和藻类的生长产生黏垢，常用于微生物控制所投加的化学药剂即杀生剂，可以分为氧化型杀生剂、非氧化型杀生剂及表面活性剂杀生剂。另外，还可以考虑增设循环冷却水旁滤处理设施[3]。
1.4其他控制措施
为配合控制腐蚀、结垢及微生物三个主要方面的影响，为了更好地服务于生产工艺，还应采取包括设备剥离清洗、预膜和日常水处理管理工作等。这些措施都是相互联系的，必须统一安排实施，否则将大大降低循环水处理的最终效果。主要内容包括：（1）化学清洗，在投加水处理药剂之前，应对循环水系统的换热设备和管道等进行剥离和清洗，特别是已经投运时间较长的系统，在粘泥沉积、微生物及藻类滋生严重的状况下，清洗尤为重要。主要机理为通过渗透、疏松、剥离、溶解、分散、整合、晶格畸变等作用，除去水侧表面的粘附物、水垢等杂物，以达到净化设备金属表面的目的，为水处理的预膜和日常处理创造条件；（2）预膜，在紧接系统清洗之后，向系统中投加一定浓度的高效预膜剂，在设定条件下循环运行，使之在设备金属表面形成一层均匀致密的保护膜，达到不易结垢和缓蚀的目的，可以对系统设备和管道起到良好的保护作用。
2.循环水水质现场监测技术
为了更好地监测循环水处理系统的运行情况，各工业企业均采用相应的水质监测手段对循环水系统进行实时监测，常用的监测对象主要包括现场腐蚀、沉积物、及微生物情况三个方面。下面针对这三个方面所采用的监测方法的应用及其优、缺点进行
2.1现场腐蚀情况监测方法：（1）试片法，目前最简便、最经济且使用最广泛的腐蚀监测方法，可以同时监测腐蚀速度、蚀孔的深度并观察腐蚀形态，有助于方便地找出产生腐蚀的原因；缺点是所测出的腐蚀速率为一段时间内的均匀腐蚀，不易发现冷却水系统中瞬时出现的急剧变化。（2）试验管法，以金属试验管替代腐蚀试片的方法。更接近于换热器管子的真实情况，比试片法准确度稍高，缺点仍然是监测周期较长。（3）极化电阻法，通过金属电极直接测定换热器管道的极化电阻。该方法的优点是安装简单，同时可以测量出金属的瞬间腐蚀速度、输出数据实现在线监测；缺点是其所提供的腐蚀信息也是金属均匀腐蚀的信息，因此最好与试片法或者试管法相结合使用。（4）换热器监测法，模拟换热器真实运行情况的小型换热设备。优点是有一个换热面，可以真实模拟系统换热器情况，能监测传热面上腐蚀和沉积的情况。这种监测方法为新建工厂所普遍采用的方法。其最大的特点是能同时完成腐蚀及沉积的监测。
2.2现场沉积物情况监测方法：（1）换热器监测法，与腐蚀的现场监测为同一设备，通过剖管观察其中沉积物情况，在线监测循环水系统中运行时的污垢热阻值。（2）电热式污垢监测仪法，是换热器在线监测仪的升级产品，它既保持了原产品测试准确、性能可靠等优点，又增加了许多新的功能，是实现工业循环水现场监测现代化管理的有效手段。这类污垢监测仪具有小巧、简便、直读的优点。
2.3现场微生物情况监测方法：（1）微生物测定，微生物测定仍是以实验室测定为主。（2）微生物粘泥量的测定，粘泥量测定主要是依靠生物过滤网现场采集，亦可采用黏泥检测仪等监测方法。
结语 工业循环冷却水处理技术在节能降耗，提高效益等方面发挥着非常重要的作用。工业企业须根据自身的具体情况综合考虑生产运行、成本、效益等多种因素，采用合理的循环水处理技术，都可以达到较为理想的效果。所以，合理地实施循环水处理技术是保证循环冷却水系统科学、高效、经济运行的关键。
参考文献：
[1]罗继红,王岽.循环冷却水处理技术发展历程与现状［J］．绿色科技,2016,8:38～40.
[2]邬东立，刘昕，刘绍强.大型电厂循环水无磷绿色缓蚀阻垢剂的应用［J］．工业水处理,2014,34(4):86～89.
[3]薛瑞.工业循环冷却水处理技术优化探讨［J］．工业用水与废水,2014,45(5):62～64.
论文作者:李鑫
论文发表刊物:《防护工程》2017年第28期
论文发表时间:2018/2/2
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