工業(yè)冷卻水處理技術(shù)簡介

趙宏艷 賈愛萍 張麗莉

【摘 要】工業(yè)冷卻水在工業(yè)用水中用水量較大，因此，對(duì)冷卻水進(jìn)行處理，保證其水質(zhì)穩(wěn)定，并進(jìn)行回收循環(huán)及利用就成為一種非常重要的任務(wù)。本文重點(diǎn)對(duì)工業(yè)冷卻水及其水質(zhì)穩(wěn)定劑進(jìn)行了介紹。

【關(guān)鍵詞】工業(yè)冷卻水、水處理技術(shù)、水質(zhì)穩(wěn)定劑

一、工業(yè)冷卻水概述

在工業(yè)用水中，冷卻水的用量較大，在有些工業(yè)中，其水量可占總量90%左右，因此，對(duì)冷卻水進(jìn)行處理，保證其一定水質(zhì)，并進(jìn)行回收、循環(huán)及利用就成為一個(gè)非常重要的任務(wù)。

在冷卻水系統(tǒng)中，根據(jù)對(duì)冷卻排放水的處置方法可分為直流系統(tǒng)及循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。在直流系統(tǒng)中，冷卻水只使用一次，溫度升高后卻直接排放；而在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，冷卻水使用過一次后，設(shè)法使之降溫，并進(jìn)行處理，使之保證一定的穩(wěn)定的水質(zhì)，可以循環(huán)反復(fù)使用。從節(jié)水的角度而言，后者無疑是合理的。

循環(huán)冷卻水中，根據(jù)散熱的方法不同，可分密閉循環(huán)冷卻水及敞開循環(huán)冷卻水，前者被加熱的冷卻水是通過散熱片或熱交換器而被降溫的；而后者是通過被加熱的冷卻水直接與空氣接觸蒸發(fā)而冷卻的。目前在冷卻水系統(tǒng)中，已廣泛采用敞開蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)作為冷卻水降溫的手段。

敞開冷卻系統(tǒng)中，又可分冷卻池冷卻及冷卻塔冷卻。自然冷卻池是最原始的冷卻系統(tǒng)，其冷卻速度緩慢，這必然需要較大的占地面積。在冷卻池上增設(shè)噴淋設(shè)備，以加強(qiáng)空氣對(duì)水的冷卻作用以及水的蒸發(fā)自冷作用，因此效果較好，目前已在國內(nèi)一些工業(yè)中采用。

冷卻塔系統(tǒng)中，熱水與空氣進(jìn)行熱交換。由于傳熱及蒸發(fā)條件好，冷卻效果要好得多，占地面積也小，因此很多工廠都采用冷卻塔作為冷卻工具。目前國內(nèi)已有很多工廠從事玻璃鋼冷卻塔的生產(chǎn)，在使用時(shí)，如無特殊需要，可根據(jù)水量、降溫要求等因素選用之。

二、工業(yè)冷卻水處理技術(shù)

在冷卻水的水源及使用過程中，難免會(huì)含有或溶入無機(jī)或有機(jī)雜質(zhì)，在某種條件下，還會(huì)孳生微生物。這樣就會(huì)使冷卻水的循環(huán)回用時(shí)引起了一系列問題。主要有腐蝕、結(jié)垢、污泥形成和孳生微生物。例如水中含有較多的鹽分會(huì)對(duì)輸水

管道產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕；含有較多的鈣、鎂離子或磷酸根、碳酸根，會(huì)產(chǎn)生不溶性的污垢。另外，有些微生物能在厭氧或兼氣的條件下繁殖，在管壁上形成污泥，硫酸鹽還原菌及鐵細(xì)菌的繁殖還會(huì)導(dǎo)致管道設(shè)備腐蝕的加劇。

因此，在使用循環(huán)冷卻水時(shí)，首先要對(duì)原水進(jìn)行處理，如混凝、沉降、過濾或軟化除鹽，為冷卻水的長期循環(huán)使用打好基礎(chǔ)。其次，在循環(huán)冷卻水中投加水質(zhì)穩(wěn)定藥劑，以控制循環(huán)冷卻水的水質(zhì)。使其穩(wěn)定在一定水平上。最后，對(duì)由冷卻系統(tǒng)中排放出來的廢水應(yīng)進(jìn)行必要的處理，以達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)循環(huán)冷卻水的前處理，如混凝、沉降、過濾或軟化除鹽這里不再介紹。這里重點(diǎn)介紹在冷卻水循環(huán)過程中廣泛使用的水質(zhì)穩(wěn)定劑。

為穩(wěn)定冷卻水水質(zhì)，一般可投加水質(zhì)穩(wěn)定劑。這種藥劑可分緩蝕劑、阻垢劑及殺生劑三大類，有時(shí)還加入配合上述藥劑發(fā)揮作用的助劑。

1、緩蝕劑 緩蝕劑為可以抑制或降低金屬腐蝕的物質(zhì)。它一般可以在金屬表面形成薄膜保護(hù)層，使金屬免受外界腐蝕因素的影響。

常用的無機(jī)緩蝕劑主要有鉻酸鹽、亞硝酸鹽、磷酸鹽或聚磷酸鹽、鉬酸鹽及硅酸鹽等。

鉻酸鹽和重鉻酸鹽具有氧化性，可以使金屬表面形成一薄層的金屬氧化物，使金屬表面轉(zhuǎn)入鈍化態(tài)。

鉻酸鹽在氯離子或硫酸根離子濃度不是很高時(shí)，其緩蝕作用是比較理想的。投加量一般在100mg/L以上，但鉻酸鹽對(duì)環(huán)境的危害較大，一旦排入自然水體，將會(huì)造成污染，因此應(yīng)盡量避免使用。

在使用亞硝酸鈉作為緩蝕劑時(shí)也有類似的情況。當(dāng)含有亞硝酸根的冷卻水或廢水排放時(shí)，應(yīng)投加化學(xué)計(jì)算量的銨鹽或尿素，并使排水在PH微酸性階段維持一段時(shí)間，即可消除NO2﹣對(duì)環(huán)境造成的影響。磷酸鹽中用得較多的有三聚磷酸鈉及六偏磷酸鈉，另外，鉬酸鹽由于其毒性較低也可作為緩蝕劑使用。

除無機(jī)物外，不少有機(jī)物也可作為緩蝕劑。其中有機(jī)胺類及其衍生物是一個(gè)大類，包括長碳鏈胺，如十二胺、十八胺及其季胺鹽化合物，如十二烷基二甲基羥基氯化銨；環(huán)胺類，如嗎啉，含長碳鏈的味唑啉化合物，投加量一般在10～200mg/L左右。其機(jī)理是胺類化合物中的未共用電子對(duì)吸附在金屬表面，使金屬表面形成一層有機(jī)胺類的薄膜而起到保護(hù)金屬免受腐蝕的作用。另一大類的緩蝕劑為有機(jī)磷酸鹽，這類藥劑同時(shí)還兼有阻垢作用。最常用的有氨基三甲又磷酸（ATMP）、乙二胺四甲又磷酸（EDTMP）、二乙烯三胺五甲又膦酸（DETPMP）、1- 羥基乙川—1，1—二膦酸（HEDP）、3-三膦酸基戊酸等。它們的優(yōu)點(diǎn)是化學(xué)穩(wěn)定性好，不被酸堿破壞，不易水解，能耐較高的溫度，有一定的耐氧化能力，投加量少，并具有一定的阻垢作用，因此，目前已將這類藥劑復(fù)配成不少配方，廣泛用于冷卻水系統(tǒng)中。除上述膦酸鹽外，一些磷酸酯也是一個(gè)兼具阻垢作用的緩蝕劑，其中具有代表性的有辛基苯按烷基聚氧乙烯磷酸酯。

2、阻垢劑

阻垢劑是一類能控制管道結(jié)垢的藥劑，主要是一些低分子量的羚酸型聚合物或與磺酸鹽或膦酸鹽所組成的共聚物，分子量一般在數(shù)千左右，常用的有聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、水解聚馬來酸酐及反丁烯二酸-丙烯磺酸的共聚物。這類阻垢劑性能較好，投加量較低，一般只有幾個(gè)ppm，因此處理費(fèi)用低，能使輸液管道及熱交換器壁不易形成垢層，或僅能形成疏松的垢易被水流夾帶來流出，對(duì)人的毒性也較低，不易造成環(huán)境污染問題。由于水中鈣離子的存在，它可防止碳酸鈣、硫酸鈣或磷酸鈣的污垢形成，也可防止其它離子的不溶性沉積物的形成。

3、殺生劑

殺生劑主要?dú)⑺姥h(huán)冷卻水中的微生物。當(dāng)循環(huán)冷卻水中存在著有機(jī)污染物或在循環(huán)冷卻水中加有磷系的緩蝕阻垢劑，這就有利于微生物是生長。當(dāng)微生物生長失去控制時(shí)，易在管內(nèi)產(chǎn)生大量有機(jī)污泥，使水質(zhì)變壞，并增加水流阻力，并且還會(huì)造成腐蝕的加劇，特別是在硫酸鹽還原菌及鐵細(xì)菌存在時(shí)。

現(xiàn)在使用的殺生劑可分氧化型及非氧化型兩種。

氧化型殺生劑有氯氣、溴、二氧化氯、臭氧、次氯酸鈉、過氧乙酸等，其中以氯最為常用，其價(jià)格便宜，效果也較好。一般說，水中只要有0.5-1ppm的有效氯存在，微生物的生長即可被抑制。

非氧化型殺生劑種類較多，常用的有氯酚類，季銨鹽類以及其它的一些殺菌劑。氯酚類中最常用的是2.2?-二羥基-5.5?-二氯苯甲烷（G4），季銨鹽類最常用的是十二烷基二甲基苯基氯化銨（1227），常用的其它殺生劑還有二硫氰基甲烷（MT）、戊二醛、丙烯醛等。

在投加水處理藥劑前，一般都要進(jìn)行清洗和預(yù)膜工作。清洗的目的在于去除舊有的油污，泥沙及鐵銹等，以凈化金屬表面，以便預(yù)膜工作的進(jìn)行。清洗有化學(xué)清洗及機(jī)械清洗兩種，化學(xué)清洗是在系統(tǒng)中加入藥劑，以去除上述污垢?；瘜W(xué)清洗可用堿洗、酸洗、溶劑清洗等，對(duì)于難以洗凈的還可加剝離劑進(jìn)行清洗，使污泥易于剝離。機(jī)械清洗可采用水噴射、噴砂清洗或其它清洗器清洗。

預(yù)膜的目的在于在金屬表面形成薄薄的一層保護(hù)膜，可以使以后投加的緩蝕劑發(fā)揮更好的效果。目前用得最多的預(yù)膜劑為六偏磷酸鈉和三聚磷酸鈉兩種。當(dāng)系統(tǒng)經(jīng)過清洗和預(yù)膜，即可進(jìn)入正常的運(yùn)行，使循環(huán)冷卻水能在較長的時(shí)期運(yùn)轉(zhuǎn)使用。

作者簡介：趙宏艷（1969-），女，安陽市計(jì)劃節(jié)約用水辦公室，經(jīng)濟(jì)師。

賈愛萍（1965），女，安陽市計(jì)劃節(jié)約用水辦公室，經(jīng)濟(jì)師。

張麗莉（1969），女，安陽市計(jì)劃節(jié)約用水辦公室，館員。