水泥廠循環(huán)水處理技術探討

李勇

水泥廠循環(huán)水處理技術探討

Technology Discussion on the Circulating Water in Cement Plant

李勇

發(fā)展水泥廠循環(huán)水處理技術，提高循環(huán)水冷卻水利用率，具有顯著的經濟和社會效益。本文針對水泥廠循環(huán)水處理系統面臨的諸如水垢附著、設備腐蝕、微生物滋生等問題，探討了循環(huán)水處理的技術。

水泥廠；循環(huán)水處理

我國已被列為世界上貧水的國家之一，特別是北部、西部廣大地區(qū)缺水尤其嚴重。缺水問題將嚴重制約我國經濟可持續(xù)發(fā)展，并將引起生態(tài)環(huán)境退化、人居環(huán)境惡化等社會和環(huán)境問題。然而我國工業(yè)用水量卻浪費驚人，工業(yè)用水重復利用率只有20%～30%。節(jié)約用水己成為我國當務之急。

水泥生產企業(yè)用水主要有生產用水和生活用水，生產用水主要用于設備冷卻，除因蒸發(fā)、滲漏等損失外其他大部分循環(huán)利用。生產生活排水經深度處理后回用于生產用水系統，已成為企業(yè)提高效益、清潔生產、節(jié)能降耗以及減少環(huán)境污染的大趨勢。

1 循環(huán)冷卻水處理系統面臨的問題

冷卻水在循環(huán)系統中不斷循環(huán)，由于水溫升高、流速變化、蒸發(fā)、各種無機離子和有機物質的濃縮，冷卻塔和冷卻水池在室外風吹雨淋、灰塵雜物的進入及設備結構和材料等多種因素的作用，會產生很多問題：

1.1 結垢與沉積

在循環(huán)水系統中，碳酸氫鹽的濃度隨蒸發(fā)濃縮而增加。當其濃度達到過飽和狀態(tài)，或經過傳熱表面水溫升高時，會分解生成碳酸鹽，在高溫和低流速的地方沉積在傳熱表面，造成降低熱傳效率或傳熱不均、設備腐蝕，甚至會使換熱器堵塞，系統阻力增大，水泵和冷卻塔效率下降，增加管線輸送壓力落差及電力消耗。

1.2 設備腐蝕

由于冷卻水中含有溶解氧以及各種電解質，它會由于電位差而產生電化學反應，從而產生電化學腐蝕，例如熱交換器之銅管與碳鋼端板，接觸部分的碳鋼部分會因此加速腐蝕，有害離子也會引起腐蝕。此外，當微生物繁殖時，其微生物體的分泌物與冷卻水中有機物、無機物聚積而形成的粘泥沉積在系統中時，將造成沉積下金屬腐蝕。其他影響腐蝕的因素尚有：pH、固溶物、溫度、流速等。腐蝕會縮短設備壽命，腐蝕產物會加劇污垢的形成，引起非計劃停車。

1.3 微生物滋生

微生物可分為細菌、真菌及藻類，由于其散布在自然界各角落，而冷卻水的溫度、pH值均在適合微生物繁衍的范圍，若未加以控制，微生物不斷繁殖，會在換熱器管內產生粘泥污垢，粘泥附著在傳熱表面會引起腐蝕，導致端差增加，換熱效果下降，影響生產效率。嚴重時，粘泥甚至將堵塞管束，且在粘泥沉積地方造成沉積物下腐蝕，導致設備損壞等。

2 循環(huán)水處理的技術

循環(huán)水中結垢、腐蝕和微生物繁殖是相互關聯的，污垢和微生物粘泥可引起垢下腐蝕，而腐蝕產品又形成污垢，要解決循環(huán)水系統中的這些問題，必須進行綜合治理。采用水質穩(wěn)定技術，用物理與化學處理相結合的辦法控制和改善水質，使循環(huán)水系統中的腐蝕、結垢、生物污垢得到有效的解決，從而取得節(jié)水、節(jié)能的良好效益。

2.1 控制水垢

（1）軟化處理

在補充水進入循環(huán)水系統之前進行軟化處理，除去Ca2+、Mg2+，也就形不成水垢。目前常用的軟化方法有兩種:一是離子交換樹脂法,該法適于補充水量小的循環(huán)水系統；二是石灰軟化法,即投加石灰,使Ca(HCO3)2反應生成CaCO3沉淀提前析出。該方法成本低，適于原水鈣含量高、補充水量較大的循環(huán)水系統。

（2）加酸

通過加酸來控制循環(huán)水的pH值，可以防止鈣鹽、二價金屬鹽、磷酸鹽結垢。在循環(huán)水中加酸（通常為硫酸）或通入CO2氣體，降低pH值。加酸法關鍵是控制好加酸量，當pH值降低到6.5以下時，設備的腐蝕會加快，因此，加酸量應仔細控制。通CO2氣體同樣應注意控制好pH值，否則循環(huán)水通過冷卻塔時，由于CO2的溢出，CaCO3在塔內結晶，堵塞填料，形成鈣垢轉移現象。

（3）加阻垢劑

在循環(huán)水中加阻垢劑，破壞Ca?CO3的結晶增長過程，以達到控制水垢形成的目的。目前常用的阻垢劑有聚磷酸鹽、有機多元膦酸、有機磷酸脂、聚丙烯酸鹽等，這是目前應用最廣的控制水垢的方法。

（4）物理水處理法

靜電除垢器、電子水處理儀等處理設備是利用高頻電磁場對水進行處理，具有防垢、殺菌、滅藻、防腐蝕的作用，適用水質范圍廣，不污染環(huán)境。

2.2 控制污垢

（1）對補充水進行處理

采用沉淀、過濾等水處理方法，去除水中的懸浮物，降低補充水的濁度。

（2）投加分散劑

投加分散劑可將粘合在一起的泥團雜質等分散成微粒懸浮于水中，隨水流流動而不沉積,從而減少污垢對傳熱的影響。

（3）增加旁濾設備

系統安裝無閥旁濾設備，部分循環(huán)水經過旁濾器的過濾后，回到循環(huán)水系統中重復使用，系統濁度大大降低，同時防止殺菌剝離后的粘泥黏附于系統內壁。

（4）系統排污及供給生產直流水

通過循環(huán)系統的排污及供給生產直流水，可以增大系統的新鮮水的補充量，對于降低污垢也是行之有效的方法。

2.3 控制金屬腐蝕

（1）投加緩蝕劑

在循環(huán)水系統中，主要通過投加緩蝕劑來控制系統的腐蝕。緩蝕劑是一種用于腐蝕介質中抑制金屬腐蝕的添加劑，不會改變腐蝕介質的性質，不需對設備表面進行處理，因此，使用緩蝕劑是一種經濟效益較高且適應性較強的金屬防護措施。循環(huán)水系統緩濁劑的緩蝕作用受水質和運行條件的影響很大，因此，循環(huán)水系統的濃縮倍率提高后，應該選用合適的緩蝕劑并控制水質及循環(huán)水系統的運行條件，以有效地發(fā)揮緩蝕劑的緩蝕作用。

（2）提高循環(huán)水的pH值

提高循環(huán)水的pH值,使金屬表面生成氧化性保護膜的傾向增大,易于鈍化,從而有利于控制設備腐蝕。敞開式循環(huán)水系統通常通過在冷卻塔內的曝氣提高pH值。提高循環(huán)水的pH值后，不可避免地帶來一些問題：循環(huán)水結垢傾向增大、設備腐蝕速度下降、某些常用緩蝕劑失效。目前可通過添加專門為堿性冷卻水處理開發(fā)的復合緩蝕劑來解決。

（3）用防腐涂料涂覆

通過防腐涂料的屏蔽、緩蝕、陰極保護及pH緩沖作用來保護設備不受腐蝕。

2.4 抑制微生物

循環(huán)水系統微生物引起的腐蝕、粘泥及其生長的控制方法有:控制循環(huán)水中的氧含量、pH值、懸浮物和微生物的養(yǎng)料等水質指標；在防腐涂料中添加殺菌劑，抑制微生物的生長；冷卻塔的進風口加裝百葉窗；設置旁流過濾設備等。

3 循環(huán)水處理的原則

在選擇循環(huán)水處理工藝技術方案時，一般應遵循下列原則：

（1）要本著減少污染、綜合利用水資源和滿足經濟效益的原則。

（2）補充水應達到工業(yè)循環(huán)冷卻用水的水質要求。

（3）根據高效、低耗、運行穩(wěn)定、操作方便的原則，選擇可靠的、成熟的水處理工藝。

（4）水處理應能滿足企業(yè)發(fā)展需要，盡可能采用現代化管理手段，實現科學化、自動化管理。

（5）要按照工程設計的有關規(guī)定，盡可能少占地，減少工程投資，并結合企業(yè)的總體規(guī)劃和長遠發(fā)展。

對循環(huán)水進行處理，可以減少系統的結垢及腐蝕，延緩系統的水阻系數增大，確保換熱設備的傳熱面積，滿足生產過程的正常需要，從而節(jié)省大量的電能，減少新鮮水的補水量，降低系統的排污量，保護環(huán)境，具有很好的經濟效益和社會效益。

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