摘要：工业冷却水的循环利用是水工业研究的一个重要领域，包括水质稳定技术的研究，水质稳定药剂的开发及其协同作用的研究以及管道管材的设计，目前工业循环水处理技术主要有药剂处理、磁化处理和臭氧处理，其中药剂处理最为常用，近年来，药剂作用机理研究日趋深化，药剂合成、检验与复配技术也得到较大发展。同时，水处理技术的发展为循环水水质稳定技术注入了新的活力，磁化处理、臭氧处理技术也相继运用到工业循环水处理技术中来，并取得了较好效果。基于此，本文对工业循环冷却水处理技术优化措施进行探讨。
关键词：工业循环冷却水；处理技术；优化措施
工业冷冻系统中循环冷却水处理，最重要的是解决换热设备的结垢和设备腐蚀问题。结垢直接影响换热效率，造成水、电能源的过渡浪费。腐蚀会减少设备使用寿命，并存在安全隐患。因此保证设备的换热效率和使用年限，循环利用资源，不仅给企业省下了很大的成本浪费。也响应了国家节能降耗的号召。
1工业循环冷却水处理技术概述
工业循环冷却水处理就是采用相关水质稳定剂基于工业冷却水在系统设备内的污垢淤结、腐蚀和微生物繁殖等现象进行控制和处理。所谓冷却水处理技术，是指针对循环水系统的水质、设备材质、工况条件选择合适的缓蚀剂、阻垢剂、分散剂、杀生剂等水质稳定剂进行正确匹配组成水处理配方，在一定工艺控制条件下提供相应的清洗、预膜方案进行全过程控制的水处理技术。冷却水处理中所用的化学水质稳定剂是现代工业循环水处理的必要前提条件和基础。
2工业循环冷却水处理的技术原理
天然水是进行工业生产的主要水资源。天然水都不同程度的含有一些比重较小的泥土微粒、动植物腐物，铁、铝、硅等化合物以及各种矿物质离子等悬浮、胶体和溶解性杂质。循环水在工业生产系统中运行经常会遇到结垢腐蚀、微生物繁殖等相关问题，为了控制工业循环冷却水系统结垢和腐蚀，保证设备的换热效率和使用年限，应针对工业循环冷却水进行技术处理。
工业循环冷却水处理技术的实质就是针对循环冷却水系统中的污垢、腐蚀及微生物进行控制和处理。工业循环冷却水处理方法主要有磁处理、静电处理、光化学处理、超声波处理等适用于硬度较小水质的物理处理技术。相对于硬度较高的复杂水质来说，通常是向补充水中加入定量水质稳定剂，利用阻垢分散剂与结垢离子的螯合作用达到防垢目的，利用缓蚀剂抑制腐蚀反应的阳极过程、在金属表面形成沉淀膜并覆盖阴极表面、在金属表面定向吸附并形成保护性的吸附膜阻止腐蚀过程，从而起到缓蚀作用。磷系配方技术在工业循环冷却水处理中使用效果较好，但随着含磷废水排放的环保要求，磷系配方逐渐被环保型水处理剂代替。
3循环冷却水系统分类
根据生产工艺要求、水冷却方式和循环水的散热形式，循环冷却水系统又可分为密闭式循环冷却水系统和敞开式循环冷却水系统。
3.1密闭式循环冷却水系统的水在移走换热设备的热量以后，密闭循环回用。
在此系统中，循环水不与大气接触，处于密闭循环状态，循环水的损耗很少，如果选用密封性能很好的水泵，可以做到基本上不消耗水。但是，由于这种循环冷却水系统所需费用较高，故一般只适用于被冷却装置散热量较小、所要求的工作安全可靠度大或具有特殊要求的工业生产系统。
3.2敞开式循环冷却水系统的水经由冷却设备与空气直接接触冷却后，再循环使用。
在敞开式循环冷却水系统中，一方面循环水带走物料、工艺介质、装置或热交换设备所散发的热量；另一方面升温后的循环水通过冷却构筑物与空气直接接触，释放热量，然后再循环使用。
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敞开式循环冷却水系统是目前工业生产中应用最广泛的一种冷却水系统，根据与物料、换热器等的接触情况，可分为清循环（又称间接循环）、污循环和集尘循环3种类型。其中清循环冷却水系统在工业生产中最为常见。为此，本文后续内容均以清循环系统为介绍、研究的主体。
4工业循环冷却水处理技术的优化措施
4.1提高浓缩倍数
近年来，循环冷却水处理在单剂的研发上并没有突出的进展，而在配方和工艺上却有了跨越式的发展。随着对水中钙碱平衡的深入研究，通过加酸控制pH值降低碱度而进一步提高浓缩倍数的方案被重新审视。与以往在酸性条件下运行的循环冷却水处理工艺不同，加酸控制pH值运行工艺是以pH值自动控制装置使系统在微碱性条件下操作，以减少水中的结垢因子和阻垢剂来共同抑制结垢，以磷酸钙和锌盐专用阻垢分散剂来稳定磷锌缓蚀剂，再以磷锌缓蚀剂抑制腐蚀。整套工艺环环相扣，体现了缓蚀剂、阻垢剂、分散剂和工艺控制的完美结合。目前，此类工艺在中国石化下属多家企业应用，循环冷却水中的Ca2+浓度可达1500mg/L以上。对于我国北方地区石化企业中的循环冷却水系统，在补充水硬度很大的情况下，浓缩倍数依然可以达到5倍以上，节水效果显著。
4.2污水回用
在提高循环冷却水系统浓缩倍数的同时，大力推行再生污水回用于循环冷却水，也是促进污水资源化，实现节水减排的重要途径。通常，再生污水中含有一定量的有机污染物，其悬浮固体、氨氮和磷酸盐的含量也要超过新鲜水。污水回用时，这些污染成分在循环冷却水系统中浓缩累积，会大大加速系统的腐蚀、结垢和微生物粘泥生长。目前在我国，以污水回用作循环冷却水系统补水的企业主要是电力、石化等大型企业。电力企业循环冷却水系统中的换热设备主要为凝汽器，其换热管通常为不锈钢或黄铜材质，耐腐蚀性强。因此，电力企业的循环冷却水处理主要以抑制系统结垢和粘泥滋生为主，对系统浓缩倍数的要求不高，处理方法相对简单，在利用城市中水方面有一定优势。相比之下，石化企业循环冷却水系统中的换热设备类型繁多，每个系统均要配套数十台甚至上百台换热器，并且要面对复杂的T况条件。换热管材质以碳钢为主，也有少数的不锈钢或黄铜。为了节约用水，石化企业对循环冷却水系统浓缩倍数的要求一向很高，因此带来了尤为严重的腐蚀问题。近年来，由提高浓缩倍数发展而来的磷锌缓蚀剂及复合配方在污水回用循环冷却水系统中获得应用且控蚀效果显著，中国石化下属的多家企业也因此实现了再生污水的稳定回用。
4.3尽量使用低磷化和无磷化的水处理药剂
当前在对循环冷却水进行处理时主要应用了磷系的配方，虽然其没有毒性，但其作为微生物的营养剂，会使其出现过度的繁殖问题，不仅会导致湖水出现富营养的问题，还会对生态环境造成严重的破坏。因此，想要对循环冷却水系统进行有怀，就要对低磷和无磷化的水质稳定剂进行使用。当前较常应用的是聚天冬氨酸（PASP）以及聚环氧琥珀酸（PESA）等无磷缓蚀阻垢剂。但当前我国还没有直接合成的无磷缓蚀阻垢剂。
结束语：
综上所述，我国应当积极的从实际出发，不断加强对国外水循环处理技术研究和投入的关注，高度重视对碱性处理技术的推广与应用，并且致力于开发高效的共聚物阻垢分散剂，不断开发新仪器、新设备和新工艺，全面且深入地分析、检测各种配套技术，只有这样才能充分地满足国内的迫切需要，才能从根本上增强国际竞争能力。
参考文献：
[1]循环冷却水处理技术进展[J].吴小清.化工管理.2017（13）：18.
[2]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（05）：62-64.
[3]苏倩.工业循环水处理技术改机措施[J].工业生产，2015，4：19.
论文作者:王鑫,林辉,李伟华
论文发表刊物:《基层建设》2019年第7期
论文发表时间:2019/6/25
标签：冷却水论文; 系统论文; 工业论文; 水处理论文; 水质论文; 水处理技术论文; 设备论文; 《基层建设》2019年第7期论文;