循環冷卻水處理設計應重視節水環保水處理技術

1、節水環保水處理是可持續發展的需要

　　為了控制工業循環冷卻水系統結垢和腐蝕，保證設備的換熱效率和使用年限。目前已有多種類型水處理技術。其中環保節水型水處理技術，更適應可持續發展的需要，也更受企業的歡迎。為使工業循環冷卻水處理達到技術先進，節約用水，符合環保需要，根據多年積累的成熟實踐經驗，提出在工業循環水冷卻水處理設計規范中，應增設環保節水型水處理設計條款，以適用新建、擴建、改建工程和間接換熱的工業循環冷卻水處理的需要，適應節水環保對給水排水的更高需求。

　　循環冷卻水處理，zui重要的是解決換熱設備的結垢和腐蝕問題。結垢要影響換熱效率，多耗能源，影響工藝操作。腐蝕會減少設備使用壽命，并存在安全隱患。為了防止結垢和腐蝕，近年來大力推廣了磷系配方水處理技術，有效控制了水垢和腐蝕。但是，磷系藥劑存在不容忽視的問題：一、磷是營養物質，促進了水系統中菌藻微生物的繁殖加劇，不僅加氯和投加各類殺菌滅藻劑成為必須手段，而且有大量含磷和含殺菌滅藻劑廢水排放，加重了環境水域污染和富營養化程度，成了公害性問題。二、磷系配方藥劑在系統內停留時間有限制，水解成磷酸鈣垢，循環水濃縮倍數低，不利于節約用水。

　　環保節水型水處理技術，經多年來的實踐應用，具有良好的節約用水、保護環境的功效。例如LHE聚合物，對高堿度、高硬度、含氨含堿或水質相對較差的水適用性強，濃縮倍率高，抑制菌藻效果好，不需使用殺菌劑。因而在新規范中特別增加了節水環保水處理設計所要求的相關技術條件。

　　我國循環冷卻水處理已開發出較適應的節水環保型藥劑及技術，并經過了較長期的應用實踐，為循環冷卻水的節水環保設計提供了參考依據。由于我國水資源嚴重短缺，保護環境需求及法規日益嚴格。因此，循環冷卻水設計應考慮在不影響工藝條件情況下盡量采用節水環保新技術。

　　采用環保新技術不僅是節水環保的需要，也是工廠企業應該高度重視的大事。2004年2月間，四川某大型化工集團廢水排放，造成環境水域嚴重污染，農作物受害，魚蝦死亡，幾萬人無水可用，經濟損失達三億元，工廠被罰款100萬元，總引咎辭職。造成這一嚴重后果的直接原因，是該企業循環水采用的技術無法使用含氨廢水作補充水。而該廠鄰近的許多同類型企業，早已改用LHE聚合物節水環保水處理技術。所有含氨含堿廢水均全部用于循環水補充水，實現了以廢治廢，以污治污，節約用水，保護環境，杜絕污染的目的。由此也可以看出，工業循環冷卻水采用新技術具有重要意義和價值。

　　換熱器的材質。

　　根據實踐經驗，不同材質組合雖然有利于提高換熱效率，但帶來的電偶腐蝕和水質處理上的難度也是不可忽視的。例如化肥廠的水系統，在碳化塔工段使用鋁合金換熱水箱，就存在鋁管與鋼鐵連接處的電偶腐蝕問題，循環水也難以回用高堿度廢水（鋁對CL–、Na+、K+等耐受能力較弱）。同時，碳化水箱設計為U形管，管徑較細，冷卻水在其中流速慢，碳化液溫度高，易結垢和沉積污垢。

　　化肥廠的銅芯、閥門、銅管油冷器等，均影響含氨廢水回用于循環冷卻水。還有脫硫工段使用的醋酸銅氨液，其泄漏的含銅離子溶液，飄落的含銅粉塵，在循環水中均會加速對設備的腐蝕。尤其是對鋁合金的腐蝕。同時，磷系配方也不允許循環水中有氨，因而過去化肥廠循環水設計中特別強調不得有氨，致使凈氨塔、二次脫硫等大量含氨廢水無法利用而排放，造成水資源浪費和環境污染。

　　節水環保水處理技術的應用促進化肥廠水處理的改革，例如使用LHE聚合物的廠家，將循環水系統所有含銅質的閥門、冷卻器等全部換為不含銅質的。將脫硫工段單獨隔開，杜絕含銅物質與循環水接觸。這樣一來，含氨廢液、尿素解析廢液、車間地面沖洗水（含氨）、等均可回收澄清后用于循環冷卻水補充水，使噸氨水耗由過去的100多噸降低到15噸以下。

　　堿廠也是如此。過去磷系配方無法接納高PH值含堿廢水，使用LHE聚合物則可以回用高PH值含堿廢水。所以采用節水環保水處理技術，不僅是技術上的先進性，而更重要是為企業的節約用水、提高效益、變廢為寶、保護環境，提供了可靠途徑。

　　3、采用節水環保水處理技術應提高循環水的流速和流量：管程循環冷卻水流速不宜小于1.2m/s；殼程循環冷卻水流速不宜小于0.9m/s。無法滿足上述要求時，應采取加大冷卻水流量，在易沉積污垢部位設置集污器、排污閥和反沖洗閥，并加強防腐涂層。

　　污垢沉積主要是冷卻水流速偏低造成的，特別是夏季水溫高，磷系水處理系統微生物粘泥大量滋生，流速慢的地方，緊貼管壁的生物粘泥更減緩了本來就緩慢的水流，結果是惡性循環。

　　提高冷卻水流速不利于污垢存留，一般大于0．9m/s的水流，污垢或粘泥難以在循環水系統中管道和設備上附著。

　　從大量垢下腐蝕的情況分析，有兩種情況：一種是銹垢。這種垢大多為瘤狀，瘤周為黑色，主要是水質PH值偏低，鐵細菌和硫酸鹽還原菌繁殖的后果；另一類是污垢與金屬接觸部位細菌繁殖的后果。主要是水的流速慢，換熱面上或系統設備上積存雜質和污垢所造成。解決的方法是提高循環水的PH值和堿度指標，并提高流速或加大水流量，防止結垢和污物沉積。

　　3、污垢熱阻

　　所有循環水均存在污垢沉積影響換熱的問題。污垢熱阻值的法定計量單位為m2k/w，1 m2hC/kсal=0.86 m2kw，原規范指標規定為1.72×10-4~3.44×10-4m2k/w.

　　由于現行大多是采用磷系配方（包括聚磷和復合配方），其污垢是否附著換熱器而影響換熱，除了水的流速、流量、藥劑濃度外，菌藻微生物繁衍滋生也是重要的因素。當加了殺菌滅藻劑后，微生物粘泥少，污垢就少，換熱就好。菌藻微生物隨時都在繁殖，污垢熱阻值也在不斷變動之中。所以，污垢熱阻這一指標難以準確反映實際情況，很多流于形式。

　　當循環水系統換熱不好，用阻垢劑、殺菌劑也無法解決時，就干脆進行清洗去除。在一些有一定規模的工廠，均有自己的專業清洗隊，不論是化學清洗還是高壓水射流，雖然可能解決換熱問題，但浪費水，污染環境，降低設備使用壽命是難免的。一些大型化工企業價值昂貴的換熱器，因頻繁進行化學清洗而提前報廢。壞一臺，換一臺，再壞一臺，再換一臺。由此也說明污垢的危害性和循環冷卻水處理中存在的問題。

　　所以，解決污垢在換熱器上附著影響換熱的問題，除了硬性指標之外，還要從技術上根本解決。從十多年的實踐經驗看，應用節水環保型LHE聚合物，其與水中結垢離子或雜質的絡合物不易粘附，易于流動性，恰好解決了污垢附著的問題。

　　化肥企業和大型中央空調循環水處理使用LHE聚合物的實踐表明，換熱設備中沒有因結垢、污垢、菌藻滋生、粘泥附著影響換熱的問題，運行情況良好。經濟效果更為突出，整個運行年度沒有廢水排放，節水和環保效益十分可觀。