次氯酸鈉用于循環(huán)水殺茵滅藻試驗(yàn)方案

吳志遠(yuǎn)

我廠循環(huán)水為敞開式閉路循環(huán)，其補(bǔ)充水為經(jīng)凈化的拖長江水，未經(jīng)任何殺茵處理，水中有機(jī)物、茵類較多，容易滋生藻類，現(xiàn)冷卻塔填料及池壁上有大量藻類生成，嚴(yán)重影響循環(huán)水換熱效果，為解決這一問題擬恢復(fù)生活水次氯酸鈉發(fā)生器用一循環(huán)水殺茵滅藻。為了使循環(huán)冷卻水系統(tǒng)正常運(yùn)行，能使換熱設(shè)備長期使用。防止冷卻水在循環(huán)使用后所產(chǎn)生的腐蝕、結(jié)垢及微生物污垢的危害，提高熱交換設(shè)備的冷卻效率，確保生產(chǎn)的正常運(yùn)行，就必須對(duì)循環(huán)冷卻水進(jìn)行水質(zhì)穩(wěn)定化學(xué)處理，這不僅能提高換熱器工作效率，延長設(shè)備的使用壽命，并且對(duì)節(jié)約能源（節(jié)水、節(jié)電）減少大修費(fèi)用及工作量，對(duì)保護(hù)環(huán)境都有非常積極意義。

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)為敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，在長期運(yùn)行中與空氣接觸，空氣中灰塵、雜物等進(jìn)入系統(tǒng)中，水中有機(jī)物及適宜的溫度，菌藻滋生、繁殖速迅，長期運(yùn)行后生成大量生物粘泥及軟垢附著在冷卻設(shè)備、輸水管線等內(nèi)壁，影響到冷卻設(shè)備的冷卻效果及輸水管線的暢通，也會(huì)引起冷卻設(shè)備、輸水管線垢下腐蝕。

. 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的冷卻水在不斷地循環(huán)運(yùn)行，水的蒸發(fā)、溫度升高、流速變化，各種無機(jī)離子和有機(jī)物質(zhì)的濃縮，冷卻塔和冷水池在室外受到陽光照射、風(fēng)吹雨淋、灰塵雜物和微生物的進(jìn)入等，以及設(shè)備和水的相互作用等多種因素的綜合作用，產(chǎn)生水垢附著、設(shè)備腐蝕和微生物的大量滋生，并由此引起設(shè)備的腐蝕穿孔和泄漏、冷卻效率的降低和產(chǎn)量的下降以及粘泥污垢堵塞管道等危害.

沉積物（主要是垢）的析出和附著

一般天然水都溶解有重碳酸鹽，這種鹽是冷卻水發(fā)生水垢附著的主要成份。

在直流冷卻水系統(tǒng)中重碳酸鹽的濃度較低。在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，重碳酸鹽的濃度隨時(shí)著蒸發(fā)濃縮而增加，當(dāng)其濃度達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，或者在經(jīng)過換熱器傳熱表面使水溫升高時(shí)，會(huì)發(fā)生下列反應(yīng)：

Ca（HCO3）2=CaCO3↓+CO2+H2O

冷卻水經(jīng)過冷卻塔向下噴淋時(shí)，溶解在水中的游離CO2要逸出，這就促使上述反應(yīng)向右方進(jìn)行。

CaCO3沉積在換熱器傳熱表面，形成致密的碳酸鈣水垢，它的導(dǎo)熱性能很差。不同的水垢，其導(dǎo)熱系數(shù)不同，但一般不超過1.16w/（m2·k），而鋼材的導(dǎo)熱系數(shù)為45 w/（m2·k），可見水垢形成，必然會(huì)影響換熱器的傳熱效率。

水垢附著的危害，輕者是降低換熱器的傳熱效率，影響產(chǎn)量，增加能耗，嚴(yán)重時(shí)，則換熱器、管道被堵。

2.設(shè)備腐蝕

“系統(tǒng)”中大量的設(shè)備是金屬制造的，長期使用循環(huán)冷卻水會(huì)發(fā)生腐蝕，減少設(shè)備使用壽命甚至穿孔，造成安全隱患。其腐蝕的原因是多種因素造成的。

(1)均勻腐蝕 (2)點(diǎn)蝕

(3)侵蝕 (4)選擇性腐蝕

(5)垢下腐蝕 (6)縫隙腐蝕

(7)水線腐蝕 (8)開裂腐蝕（應(yīng)力腐蝕開裂）

1）冷卻水中溶解氧引起的電化學(xué)腐蝕

系統(tǒng)中，水與空氣充分接觸（以便降溫），因此水中溶解的氧可達(dá)飽和狀態(tài)。當(dāng)換熱器與溶有O2的冷卻水接觸時(shí)，由于金屬表面的不均一性和冷卻水的導(dǎo)電性，在金屬表面會(huì)形成許多腐蝕微電池，微電池的陽極區(qū)和陰極區(qū)分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)，促使微電池中的陽極區(qū)的部分金屬不斷溶解而被腐蝕。

2）有害離子引起的腐蝕

循環(huán)冷卻水在濃縮過程中，除碳鹽濃度隨濃縮倍數(shù)增長而增加外，其它的鹽類如氯化物、硫酸鹽等的濃度也增加，當(dāng)Cl-和SO42-離子濃度增高時(shí)，會(huì)使金屬上保護(hù)膜的保護(hù)性能降低，尤其是Cl-的離子半徑小，穿透性強(qiáng)，容易穿過膜層，置換氧原子形成氯化物，加速陽極過程的進(jìn)行，使腐蝕加速，所以氯離子是引起點(diǎn)蝕的主要原因一。

3）微生物引起的腐蝕

由于微生物排出的粘液與無機(jī)垢和泥砂雜物等形成的沉積物附著在金屬表面，形成氧的濃差電池，促使金屬腐蝕。此外，在金屬表面和沉積物之間缺乏氧，因此一些厭氧菌（主要是硫酸鹽還原菌）得以繁殖，當(dāng)水溫為20~50℃下繁殖更快。它分解水中的硫酸鹽，產(chǎn)生H2S，引起設(shè)備腐蝕其反應(yīng)如下：

SO4 2-+8H+ + 8e =S2- + 4H2O + 能量（細(xì)菌生存所需）

Fe2+ + S2- = FeS↓

硫酸鹽還原菌（SRB）是一種弧形狀厭氧性細(xì)菌，在它體內(nèi)有一種過氧化氫酶，在厭氧條件下還原硫酸鹽生成硫化氫而獲得生存能力。SRB廣泛存在于水中及土壤中，在PH 5.5～8.5,溫度20～50℃下，以硫化物作營養(yǎng)源在厭氧條件下最適宜繁殖。SRB是金屬的微生物腐蝕中最普遍、最嚴(yán)重，也是最引人注目的菌類，它對(duì)金屬的腐蝕主要是通過陰極去極化作用，加速腐蝕過程。

作為腐蝕產(chǎn)物FeS沉積在金屬表面上，與沒有被硫化亞鐵覆蓋的金屬又構(gòu)成腐蝕電池，這使SRB的腐蝕更加嚴(yán)重。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，在最佳期生成條件下，SRB對(duì)碳鋼腐蝕率最大可達(dá)100密耳/年。

SRB造成的腐蝕是強(qiáng)烈的局部點(diǎn)腐蝕，在點(diǎn)腐蝕區(qū)通常充滿黑色的腐蝕產(chǎn)物，其下面的金屬表面通常是光亮而活潑的。

4)銅管脫鋅腐蝕

這是電力系統(tǒng)及其它有黃銅換熱器企業(yè)最常見的腐蝕形式，凝汽器使用最多的銅材為黃銅，黃銅的脫鋅腐蝕是最常見的腐蝕形態(tài)，它包括均勻型層狀脫鋅和局部型栓狀脫鋅，但主要為局部型栓狀脫鋅腐蝕，該腐蝕易造成局部穿孔，因此危害性較大。黃銅脫鋅腐蝕反應(yīng)式如下：

陰極：1/2O2+H2O+2e→2OH－

陽極：Zn?Cu→Cu2＋＋Zn2＋＋4e

Cu2＋在表面聚集，與金屬本體發(fā)生置換反應(yīng)如下：

Cu2＋＋Zn?Cu→Cu＋Zn2＋

銅管脫鋅后的腐蝕產(chǎn)物可能為Zn（OH）2，ZnCO3?Zn（OH）2等并覆蓋在腐蝕點(diǎn)上，腐蝕產(chǎn)物加劇了管壁上水垢的形成和固體顆粒的沉積，沉積物下面的金屬因缺氧而成為陽極，與周圍部分形成氧的濃差電池而出現(xiàn)潰瘍型脫鋅，此潰瘍深入金屬內(nèi)部起到完全穿透。

3.微生物的滋生和粘泥

循環(huán)冷卻水中的微生物一般是指細(xì)菌和藻類，在新鮮水中，一般來說細(xì)菌和藻類都較少。但在循環(huán)水中，由于養(yǎng)分的濃縮，水溫的升高和日光照射，給細(xì)菌和藻類創(chuàng)造了迅速繁殖的條件。大量細(xì)菌分泌出的粘液像粘合劑一樣，能使水中飄浮的灰塵雜質(zhì)和化學(xué)沉淀物等粘附在一起，形成粘糊糊的沉積物粘附在換熱器的傳熱表面上。粘泥吸附在換熱器管壁上，除了會(huì)引起腐蝕外還會(huì)使冷卻水的流量減少，并降低換熱器的冷卻效率，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)將管子堵死，迫使停產(chǎn)清洗。

次氯酸鈉是強(qiáng)氧化劑和消毒劑，可以有效去除循環(huán)水中細(xì)茵和病毒的數(shù)量，控制水中藻類的毓，去除水中的臭味，提高水的澄清度。次氯酸鈉發(fā)生且工作原理為：

配制一定比例的食鹽水，插入電極，在一定電壓下，食鹽溶液由于離子的移動(dòng)和電極瓜發(fā)生導(dǎo)電作用氯根、氫氧根等負(fù)離子向陽極移動(dòng)，鈉離子、氫離子向陰極移動(dòng)。

鹽水溶液電解過程可用下列議程式表示：

Nacl→Na++cl-

陽極電解作用：

陰極電解作用：

在無隔膜電解裝置中，氫氣從溶液里向外逸出，對(duì)溶液起到一定的攪拌作用，使電極間的電解生成物發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)方程式如下：

2Nacl+2ho=2NaOH+h2

在無隔膜電解裝置中，溶液的總議程式即為上述兩方程式相加：

F：法拉第電解常數(shù)

次氯酸鈉發(fā)生器用作循環(huán)水殺茵滅藻平面圖如下所示：

次氯酸鈉發(fā)生器建成至今損壞嚴(yán)重，1、電路及電路控制系統(tǒng)應(yīng)重新安裝。

2、為向循環(huán)水中加藥需要新鋪設(shè)管道至循環(huán)水如圖所示。

3、電極向安裝至今未處理，需解體對(duì)電極進(jìn)行預(yù)處理。

調(diào)試步驟：

1、將固體鹽（食用鹽或工業(yè)鹽）倒入定量溶鹽箱中，加水至定量位置，用機(jī)械充分?jǐn)嚢?，街鹽全部溶解，停止攪拌，靜置10分鐘，打開排放閥門，進(jìn)入儲(chǔ)液備用。

2、讓鹽液流入電解槽、并調(diào)整流量計(jì)，將轉(zhuǎn)子調(diào)至設(shè)備所需的流量流量刻度上，打開電源，電解工作開始，再旋轉(zhuǎn)整流器分線開關(guān)，將直流電流與電壓調(diào)至設(shè)備的規(guī)定值，同時(shí)調(diào)節(jié)好冷卻水，將循環(huán)電解槽末槽的電解液溫度控制在20~35℃之間。

調(diào)試時(shí)應(yīng)注意：

1、3%鹽液配比應(yīng)準(zhǔn)確（濃度可偏高至3.5%），鹽液需經(jīng)沉淀后才能使用，否則會(huì)因大量結(jié)污堵塞管道和電極，使設(shè)備不能正常工作。

2、應(yīng)保持導(dǎo)線接觸良好，以免在大電流作用下，接頭發(fā)熱，導(dǎo)線的 配用規(guī)格，應(yīng)滿足設(shè)備規(guī)定的直流電流值需要，否則將影響設(shè)備的正常工作。

3、注意直流電源極性接線，正級(jí)（+）接陽極，負(fù)極（-）接陰 極，如反接會(huì)損壞電極。

4、經(jīng)常注意觀察鹽液及冷卻水的流通情況，嚴(yán)防污垢堵塞電 解槽通道及排放流通管道。

5、設(shè)備運(yùn)行時(shí)，應(yīng)經(jīng)常觀察電解電流與電壓是否符合規(guī)定值。

6、設(shè)備每運(yùn)行20—30小時(shí)，利用自動(dòng)停機(jī)的間隔，將鹽水閥關(guān)閉，將電解循環(huán)槽中余氯排空，打開沖洗閥門進(jìn)行反沖洗一次（約3~5分鐘），防止電解循環(huán)槽中污垢大量沉積，影響電解效果，沖洗后，關(guān)閉沖洗閥及排空閥，打開鹽水閥，設(shè)備即可自動(dòng)運(yùn)行。

7、在電解運(yùn)行中，有效氯含量應(yīng)控制在1%以內(nèi)，含量太高可適當(dāng)降低電解液（鹽水）濃度或加大氯排放量、否則對(duì)電極的壽命有影響。

運(yùn)行中技術(shù)指標(biāo)。

次氯酸鈉用于循環(huán)殺茵滅藻，水中濃度應(yīng)控制在2g/m3—5g/m3。

次氯酸鈉發(fā)生器出力3g/m3。

循環(huán)水總量4000m3.

則一次加藥27—67h，加藥間斷進(jìn)行，每20—30min清潔一次電極及管道。

加藥次數(shù)視季度及具體情況。

夏季，每15—20天一次。

冬季，每20天一次。

藻類滋生嚴(yán)重情況不應(yīng)增加藥次數(shù)。

次氯酸鈉投入循環(huán)水中后可穿透細(xì)胞壁殺死細(xì)茵及藻類，使藻類死亡從波型板及池壁脫落形成淤泥沉入池地，從而改善現(xiàn)有冷卻塔熱交換效果，在加藥間斷期間水中殘留次氯酸鈉對(duì)細(xì)茵及藻類生成有掏作用，從而減緩藻類形成速度。綜上所述循環(huán)水中投加次氯酸鈉可徹底解決我廠循環(huán)水中藻類滋生現(xiàn)象，提高冷卻塔熱交換效果。