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作品來源：環(huán)保水圈，素材參考：網(wǎng)絡(luò)等
循環(huán)冷卻水就像工業(yè)系統(tǒng)的“天蝎座”，平時(shí)感覺沒啥事，一旦鬧脾氣，能把生產(chǎn)線攪得雞飛狗跳。
相關(guān)行業(yè)報(bào)告顯示，未經(jīng)處理的循環(huán)水系統(tǒng)，設(shè)備平均壽命會(huì)縮短40%~60%，維護(hù)成本增加2~3倍，能耗上升15%~30%，更嚴(yán)重的是，突發(fā)故障的概率會(huì)提高10倍以上。
前段時(shí)間，聽說某化工廠就因?yàn)檠h(huán)水管線腐蝕穿孔，導(dǎo)致冷卻水泄漏到反應(yīng)釜，引發(fā)了小規(guī)模爆炸，萬幸沒傷人，但停產(chǎn)整頓了三個(gè)月。對(duì)此，一些水友表示，“業(yè)主專業(yè)一點(diǎn)，就知道循環(huán)冷卻水沒處理好，會(huì)引起一系列的問題。”
結(jié)垢、腐蝕、微生物滋生是整個(gè)工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的三大“刺頭”，每一項(xiàng)處理不好，都能讓設(shè)備提前退休，讓老板的錢包大出血。
要特別強(qiáng)調(diào)的是，這三個(gè)家伙從不單打獨(dú)斗，而是 “狼狽為奸”。比如水垢會(huì)阻礙水流，讓局部微生物更容易聚集；微生物產(chǎn)生的粘泥會(huì)吸附水垢顆粒，讓結(jié)垢速度加快；而腐蝕產(chǎn)生的鐵銹又會(huì)為微生物提供繁殖場所，形成惡性循環(huán)。
▼相互作用關(guān)系看這里
1、結(jié)垢
在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行過程中，CaCO3、MgCO3等微溶鹽是循環(huán)水系統(tǒng)最主要的污垢，此外補(bǔ)水和空氣帶入的泥沙等不溶物、腐蝕產(chǎn)物、微生物代謝產(chǎn)生的生物黏泥等也會(huì)在形成污垢。
這些污垢的導(dǎo)熱系數(shù)只有鋼鐵的1/50~1/100，相當(dāng)于給換熱器、冷凝器的管壁穿上了一層厚厚的 “毛褲”。有數(shù)據(jù)表明，水垢厚度每增加1毫米，熱交換效率會(huì)下降10%~15%，對(duì)應(yīng)的能耗要增加5%~8%。
同時(shí)，水垢的形成也會(huì)導(dǎo)致工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)水管堵塞。有次去參觀一家化肥廠，他們的冷卻器因?yàn)榘肽隂]好好處理循環(huán)水，結(jié)垢導(dǎo)致合成塔冷卻效果下降，為了維持生產(chǎn)，不得不讓循環(huán)水泵超負(fù)荷運(yùn)行，電費(fèi)單每個(gè)月多出好幾萬。
2、腐蝕
循環(huán)水系統(tǒng)中換熱設(shè)備主要發(fā)生微生物腐蝕（水中細(xì)菌、藻類等微生物分泌酸性黏液）和電化學(xué)腐蝕（硫酸根離子、氯離子等元素富集）。
腐蝕問題不可消除，只能減緩發(fā)生速度，其不僅會(huì)造成物料設(shè)備損失，還會(huì)造成環(huán)境污染，甚至引發(fā)泄漏事故。
相關(guān)規(guī)定顯示，碳鋼的年腐蝕速率不能超過0.075mm/a，銅材不能超過0.005mm/a。但如果處理不當(dāng)，這個(gè)數(shù)字能飆升10倍以上。
3、微生物滋生
空氣、補(bǔ)水等向循環(huán)水系統(tǒng)輸入了大量細(xì)菌、藻類、真菌等微生物。其中藻類易在冷卻塔的塔壁、填料、涼水池壁等處大量滋生，最大的危害是降低冷卻塔對(duì)熱水的降溫效果，間接影響循環(huán)水的換熱作用，也會(huì)有部分脫落的藻類隨冷卻水進(jìn)入換熱器壁面沉積成垢。
細(xì)菌在循環(huán)水中微生物總量的占比高達(dá)70%以上，細(xì)菌代謝過程會(huì)產(chǎn)生大量生物黏泥而沉積成垢，部分細(xì)菌還會(huì)形成酸性物質(zhì)引起換熱設(shè)備腐蝕。
此外，這些微生物在富營養(yǎng)化環(huán)境中大量繁殖，可能引發(fā)水質(zhì)惡化伴隨異味。水質(zhì)惡化及異味問題的出現(xiàn)，不僅會(huì)增加整個(gè)系統(tǒng)清洗頻次，而且會(huì)促使系統(tǒng)維護(hù)成本上升。
以上這三大問題聯(lián)系緊密、相互促進(jìn)，如果不加以控制，易形成惡性循環(huán)，影響系統(tǒng)安穩(wěn)運(yùn)行，各類水處理技術(shù)的目的就是主動(dòng)打破惡性循環(huán)，使系統(tǒng)良性運(yùn)轉(zhuǎn)。
在冷卻水循環(huán)處理過程中，涉及到多個(gè)類型的處理技術(shù)，大致劃分為物理處理技術(shù)、化學(xué)處理技術(shù)、電化學(xué)處理技術(shù)、生物處理技術(shù)等。
▼ 技術(shù)優(yōu)劣勢對(duì)比看這里
1、物理處理技術(shù)
物理法未向循環(huán)水系統(tǒng)引入額外化學(xué)物質(zhì)，僅引入各種“場”(能量)，主要包括高壓靜電法、磁化法、超聲波法。
◎ 高壓靜電法是通過靜電發(fā)生器向水體輸入“高壓靜電場”，通過高壓靜電場使水中的雜質(zhì)帶電，相互排斥，不容易沉積，易被水流沖走。
此外，高壓靜電場釋放的強(qiáng)大能量會(huì)產(chǎn)生擊穿效應(yīng)殺滅菌藻。這種設(shè)備在中央空調(diào)循環(huán)水里用得較多，體積小，維護(hù)簡單，但對(duì)高硬度水質(zhì)效果一般。
◎ 磁化法向水體輸入“磁場”，水中帶電粒子或污垢顆粒會(huì)形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的締合體，繼而締合體不斷形成污垢懸浮顆粒，阻止污垢沉積，同時(shí)水經(jīng)磁化后滲透壓增高使微生物細(xì)胞失水而滅活。
值得一提的是，水體的磁化現(xiàn)象能在磁場消除后短時(shí)間持續(xù)，在水循環(huán)過程仍能發(fā)揮作用。這種設(shè)備安裝方便，不用加藥，適合中小型系統(tǒng)，效果受流速、水溫影響較大。
◎ 超聲波法向系統(tǒng)輸入“超聲場”，利用空化效應(yīng)、剪切效應(yīng)等使水體內(nèi)的污垢被分散、粉碎，不易粘附于換熱設(shè)備壁面成垢，空化效應(yīng)形成的微小氣泡在收縮和崩潰瞬間在其內(nèi)部形成極高溫、高壓環(huán)境而殺滅微生物。
之前參觀過的一家化工廠就在換熱器前裝了超聲波設(shè)備，據(jù)說水垢清理周期從3個(gè)月延長到了8個(gè)月，但超聲波的作用時(shí)間很短、能耗有點(diǎn)高，不太適合大系統(tǒng)。
◎ 當(dāng)然，目前也有冷卻站采用有格網(wǎng)+高效纖維過濾器，這種純物理技術(shù)。有格網(wǎng)負(fù)責(zé)攔截循環(huán)冷卻水內(nèi)銹渣、懸浮顆粒、藻類，并與濾池結(jié)合初步過濾雜質(zhì)，避免雜質(zhì)長時(shí)間沉積到冷卻塔或管道造成系統(tǒng)熱交換效率下降，再在此基礎(chǔ)上，通過高效纖維過濾器去除工業(yè)循環(huán)冷卻水內(nèi)的微小顆粒，包括膠體、有機(jī)物、鐵錳等。
物理處理法的優(yōu)點(diǎn)是環(huán)保、無二次污染，缺點(diǎn)是處理效果受水質(zhì)和運(yùn)行條件影響大，適用范圍有限，且阻垢、緩蝕、殺菌滅藻效果與加藥處理相比不明顯。因此，建議作為化學(xué)處理法的輔助手段，而不是完全替代。
2、化學(xué)處理技術(shù)
化學(xué)法主要是向水體“輸入”含有阻垢、殺菌滅藻、緩蝕等功能的化學(xué)物質(zhì)來控制循環(huán)水質(zhì)量。
◎ 常見的化學(xué)阻垢技術(shù)包括離子交換法、加酸處理法、阻垢劑法等。但需要注意，使用NaCl溶液對(duì)飽和樹脂進(jìn)行再生大幅增加了離子交換法的運(yùn)行成本；加酸過多會(huì)加速設(shè)備腐蝕；阻垢劑不易降解，濃度過高會(huì)使水質(zhì)惡化，必須排污減少藥劑濃度。
實(shí)際處理過程中，應(yīng)根據(jù)循環(huán)冷卻水的穩(wěn)定指數(shù)，確定藥劑配方。比如，輕度結(jié)垢狀態(tài)下，可選擇聚馬來酸-鋅或聚磷酸酯-鋅為配方的阻垢劑；而在中度結(jié)垢狀態(tài)下，要選擇含有機(jī)膦酸的緩蝕阻垢劑或者羧基膦基乙酸低磷阻垢劑。
◎ 常見的緩蝕劑緩蝕劑主要有鉻酸鹽類、磷酸鹽類、鉬酸鹽類、巰基苯并噻唑等。加入的化學(xué)品發(fā)揮作用的同時(shí)會(huì)危害水質(zhì)，例如鉻酸鹽毒性較大，會(huì)增加排污水處理的壓力，磷酸鹽類易產(chǎn)生磷酸鈣垢并造成水體富營養(yǎng)化，促進(jìn)微生物繁殖，同樣需要排污維持水體質(zhì)量。
◎ 殺生劑是控制微生物孳生最普遍且最有效的方法，良好的殺生劑應(yīng)具有廣譜性、殺滅任務(wù)完成后易分解或降解、能與緩蝕阻垢劑相容、能夠剝離生物黏泥等特性。有的工廠為了省成本，買了便宜的殺生劑，結(jié)果冷卻塔壁上長滿了青苔，填料縫隙被生物粘泥堵得嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)。
一般殺生劑可分為氧化性殺菌劑（如次氯酸）和非氧化性殺菌劑。氧化性殺菌劑能夠起到較強(qiáng)的殺菌滅藻效果，但會(huì)大幅增加金屬材料的腐蝕傾向。非氧化性殺菌劑能夠高效、廣譜的殺滅微生物并兼具較強(qiáng)的穿透、分散黏泥的作用，但它們大多難以降解。
化學(xué)處理法的優(yōu)點(diǎn)是效果卓越、穩(wěn)定性高，缺點(diǎn)是需要持續(xù)投藥，有二次污染問題。
3、電化學(xué)處理技術(shù)
電化學(xué)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高離子濃度下循環(huán)水的弱腐蝕、弱結(jié)垢，等同于藥劑的螯合作用，有效控制腐蝕、結(jié)垢，同時(shí)生成氧化性物質(zhì)協(xié)同大電流密度抑制、滅活微生物。
電流從陽極板通過循環(huán)水至陰極板，在此過程中的化學(xué)反應(yīng)包括氨氮降解，氯、COD 轉(zhuǎn)化，鈣鎂水垢、粘泥在陰極板上富集、刮除，有害物質(zhì)含量降低，對(duì)于抑制腐蝕、結(jié)垢、微生物的生長同樣發(fā)揮積極作用。
電化學(xué)處理法的優(yōu)點(diǎn)是無二次污染，自動(dòng)化程度高且占地面積小，缺點(diǎn)是能耗高，成本高。
4、生物處理技術(shù)
生物處理技術(shù)主主要是用于預(yù)防解決工業(yè)循環(huán)冷卻水結(jié)垢問題、水質(zhì)異味以及腐蝕現(xiàn)象。主要技術(shù)有微生物菌群優(yōu)化、投加生物分散劑等。
◎ 微生物菌群優(yōu)化是在工業(yè)循環(huán)冷卻水內(nèi)投加特定微生物菌液，借助微生物代謝作用，分解循環(huán)冷卻水內(nèi)有機(jī)污染物，并抑制有害微生物增殖。在微生物菌群優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用前，應(yīng)優(yōu)選掛膜架形式的軟性生物填料作為微生物在循環(huán)冷卻水內(nèi)生長載體，并固定在循環(huán)水塔池底部（或立柱之間）。
在微生物菌群優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用過程中，可以以月為單位，定期投加，投加量控制在工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)水量的0.05%～1.00%，經(jīng)循環(huán)冷卻水池內(nèi)的排泥泵定期清理微生物污泥。
◎ 生物分散劑是一種有效分散淤泥、油脂、沉淀物等懸浮物的制劑。投加時(shí)，應(yīng)注意避開排污口，優(yōu)選循環(huán)水池水流較快區(qū)域，并借助計(jì)量泵進(jìn)行流量的精準(zhǔn)控制，確保藥劑的均勻分散。
生物處理法的優(yōu)點(diǎn)是環(huán)保、可持續(xù)、出水水質(zhì)優(yōu)異，缺點(diǎn)是見效慢，對(duì)運(yùn)行條件要求高（比如水溫、pH 值不能波動(dòng)太大），維護(hù)成本高。目前常見于食品、醫(yī)藥行業(yè)。
工業(yè)循環(huán)水處理優(yōu)化建議，8條經(jīng)驗(yàn)分享
▼ 水友@小鋁：關(guān)于“殺生劑”——
殺生劑包含氧化性和非氧化性兩種，長期使用同種殺生劑易使微生物產(chǎn)生耐藥性，因此建議以氧化性殺生劑為主、非氧化性殺生劑為輔交替進(jìn)行，同時(shí)更換殺生劑種類時(shí)也應(yīng)考慮不同殺生劑與緩蝕劑、阻垢劑間的復(fù)配性。
▼ 水友@逆流而上888：關(guān)于“pH控制”——
綜合考慮腐蝕、結(jié)垢、微生物滋生的危害程度，循環(huán)水的pH值應(yīng)控制在6.8~9.5，但不同企業(yè)有不同的循環(huán)水處理需求，如果采用加酸處理使pH為6.8~7.5的管理模式時(shí)，有利于防止結(jié)垢，但對(duì)防腐及控制微生物不利；采用7.5~8.5的中性水管理模式能夠權(quán)衡防腐與防垢，但不利于控制菌藻；采用8.5~9.5的堿性水管理模式對(duì)防腐及控制菌藻有利，但不利于控制結(jié)垢。
▼ 水友@悠然zhao：關(guān)于“電導(dǎo)率控制”——
循環(huán)水系統(tǒng)的結(jié)垢和腐蝕趨勢與電導(dǎo)率大小成正比，可以通過調(diào)節(jié)補(bǔ)水量、排污量、旁濾量等維持電導(dǎo)率在合理范圍。
▼ 水友@屠經(jīng)理：關(guān)于“濃縮倍數(shù)控制”——
敞開式循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)最好控制在3~5，這樣既節(jié)水又安全。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)越大，運(yùn)行時(shí)的補(bǔ)水量越小，節(jié)水用水的效果越明顯。但濃縮倍數(shù)過高時(shí)，系統(tǒng)在后續(xù)運(yùn)行時(shí)又極易出現(xiàn)結(jié)垢情況。
▼ 水友@Jundy：關(guān)于“設(shè)備材料”——
我們廠運(yùn)用高分子材料與特殊合金制造的設(shè)備，抗腐蝕能力有了很大提升，對(duì)惡劣的處理環(huán)境也有很強(qiáng)的適應(yīng)能力。采用耐腐蝕、耐磨損的新型材料，可以延長設(shè)備壽命，減少維護(hù)次數(shù)。
▼ 水友@海哥：關(guān)于“旁濾罐/進(jìn)水管”——
在實(shí)際項(xiàng)目中，不少企業(yè)的循環(huán)水惡化是因?yàn)榕詾V罐破損所導(dǎo)致，針對(duì)這鐘情況，就需要安排專人及時(shí)修復(fù)破損的旁濾罐，保持旁濾設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)，在旁濾進(jìn)水管線中添加一定的助濾劑，可以發(fā)揮在循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)旁濾設(shè)備的混凝與過濾作用。
▼ 水友@智慧閃光：關(guān)于“補(bǔ)充水”——
可以將工業(yè)廢水二級(jí)排水處理后作為補(bǔ)充水，比如鋼鐵企業(yè)廢水可以與生活污水預(yù)處理后，再配合高效阻污劑。
