论文部分内容阅读
【摘 要】工业冷却水在工业用水中用水量较大，因此，对冷却水进行处理，保证其水质稳定，并进行回收循环及利用就成为一种非常重要的任务。本文重点对工业冷却水及其水质稳定剂进行了介绍。
【关键词】工业冷却水、水处理技术、水质稳定剂
一、工业冷却水概述
在工业用水中，冷却水的用量较大，在有些工业中，其水量可占总量90%左右，因此，对冷却水进行处理，保证其一定水质，并进行回收、循环及利用就成为一个非常重要的任务。
在冷却水系统中，根据对冷却排放水的处置方法可分为直流系统及循环冷却水系统。在直流系统中，冷却水只使用一次，温度升高后却直接排放；而在循环冷却水系统中，冷却水使用过一次后，设法使之降温，并进行处理，使之保证一定的稳定的水质，可以循环反复使用。从节水的角度而言，后者无疑是合理的。
循环冷却水中，根据散热的方法不同，可分密闭循环冷却水及敞开循环冷却水，前者被加热的冷却水是通过散热片或热交换器而被降温的；而后者是通过被加热的冷却水直接与空气接触蒸发而冷却的。目前在冷却水系统中，已广泛采用敞开蒸发冷却系统作为冷却水降温的手段。
敞开冷却系统中，又可分冷却池冷却及冷却塔冷却。自然冷却池是最原始的冷却系统，其冷却速度缓慢，这必然需要较大的占地面积。在冷却池上增设喷淋设备，以加强空气对水的冷却作用以及水的蒸发自冷作用，因此效果较好，目前已在国内一些工业中采用。
冷却塔系统中，热水与空气进行热交换。由于传热及蒸发条件好，冷却效果要好得多，占地面积也小，因此很多工厂都采用冷却塔作为冷却工具。目前国内已有很多工厂从事玻璃钢冷却塔的生产，在使用时，如无特殊需要，可根据水量、降温要求等因素选用之。
二、工业冷却水处理技术
在冷却水的水源及使用过程中，难免会含有或溶入无机或有机杂质，在某种条件下，还会孳生微生物。这样就会使冷却水的循环回用时引起了一系列问题。主要有腐蚀、结垢、污泥形成和孳生微生物。例如水中含有较多的盐分会对输水
管道产生电化学腐蚀；含有较多的钙、镁离子或磷酸根、碳酸根，会产生不溶性的污垢。另外，有些微生物能在厌氧或兼气的条件下繁殖，在管壁上形成污泥，硫酸盐还原菌及铁细菌的繁殖还会导致管道设备腐蚀的加剧。
因此，在使用循环冷却水时，首先要对原水进行处理，如混凝、沉降、过滤或软化除盐，为冷却水的长期循环使用打好基础。其次，在循环冷却水中投加水质稳定药剂，以控制循环冷却水的水质。使其稳定在一定水平上。最后，对由冷却系统中排放出来的废水应进行必要的处理，以达到国家规定的排放标准。
对循环冷却水的前处理，如混凝、沉降、过滤或软化除盐这里不再介绍。这里重点介绍在冷却水循环过程中广泛使用的水质稳定剂。
为稳定冷却水水质，一般可投加水质稳定剂。这种药剂可分缓蚀剂、阻垢剂及杀生剂三大类，有时还加入配合上述药剂发挥作用的助剂。
1、缓蚀剂 缓蚀剂为可以抑制或降低金属腐蚀的物质。它一般可以在金属表面形成薄膜保护层，使金属免受外界腐蚀因素的影响。
常用的无机缓蚀剂主要有铬酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐或聚磷酸盐、钼酸盐及硅酸盐等。
铬酸盐和重铬酸盐具有氧化性，可以使金属表面形成一薄层的金属氧化物，使金属表面转入钝化态。
铬酸盐在氯离子或硫酸根离子浓度不是很高时，其缓蚀作用是比较理想的。投加量一般在100mg/L以上，但铬酸盐对环境的危害较大，一旦排入自然水体，将会造成污染，因此应尽量避免使用。
在使用亚硝酸钠作为缓蚀剂时也有类似的情况。当含有亚硝酸根的冷却水或废水排放时，应投加化学计算量的铵盐或尿素，并使排水在PH微酸性阶段维持一段时间，即可消除NO2﹣对环境造成的影响。磷酸盐中用得较多的有三聚磷酸钠及六偏磷酸钠，另外，钼酸盐由于其毒性较低也可作为缓蚀剂使用。
除无机物外，不少有机物也可作为缓蚀剂。其中有机胺类及其衍生物是一个大类，包括长碳链胺，如十二胺、十八胺及其季胺盐化合物，如十二烷基二甲基羟基氯化铵；环胺类，如吗啉，含长碳链的味唑啉化合物，投加量一般在10～200mg/L左右。其机理是胺类化合物中的未共用电子对吸附在金属表面，使金属表面形成一层有机胺类的薄膜而起到保护金属免受腐蚀的作用。另一大类的缓蚀剂为有机磷酸盐，这类药剂同时还兼有阻垢作用。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- 羟基乙川—1，1—二膦酸（HEDP）、3-三膦酸基戊酸等。它们的优点是化学稳定性好，不被酸碱破坏，不易水解，能耐较高的温度，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，目前已将这类药剂复配成不少配方，广泛用于冷却水系统中。除上述膦酸盐外，一些磷酸酯也是一个兼具阻垢作用的缓蚀剂，其中具有代表性的有辛基苯按烷基聚氧乙烯磷酸酯。
2、阻垢剂
阻垢剂是一类能控制管道结垢的药剂，主要是一些低分子量的羚酸型聚合物或与磺酸盐或膦酸盐所组成的共聚物，分子量一般在数千左右，常用的有聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、水解聚马来酸酐及反丁烯二酸-丙烯磺酸的共聚物。这类阻垢剂性能较好，投加量较低，一般只有几个ppm，因此处理费用低，能使输液管道及热交换器壁不易形成垢层，或仅能形成疏松的垢易被水流夹带来流出，对人的毒性也较低，不易造成环境污染问题。由于水中钙离子的存在，它可防止碳酸钙、硫酸钙或磷酸钙的污垢形成，也可防止其它离子的不溶性沉积物的形成。
3、杀生剂
杀生剂主要杀死循环冷却水中的微生物。当循环冷却水中存在着有机污染物或在循环冷却水中加有磷系的缓蚀阻垢剂，这就有利于微生物是生长。当微生物生长失去控制时，易在管内产生大量有机污泥，使水质变坏，并增加水流阻力，并且还会造成腐蚀的加剧，特别是在硫酸盐还原菌及铁细菌存在时。
现在使用的杀生剂可分氧化型及非氧化型两种。
氧化型杀生剂有氯气、溴、二氧化氯、臭氧、次氯酸钠、过氧乙酸等，其中以氯最为常用，其价格便宜，效果也较好。一般说，水中只要有0.5-1ppm的有效氯存在，微生物的生长即可被抑制。
非氧化型杀生剂种类较多，常用的有氯酚类，季铵盐类以及其它的一些杀菌剂。氯酚类中最常用的是2.2?-二羟基-5.5?-二氯苯甲烷（G4），季铵盐类最常用的是十二烷基二甲基苯基氯化铵（1227），常用的其它杀生剂还有二硫氰基甲烷（MT）、戊二醛、丙烯醛等。
在投加水处理药剂前，一般都要进行清洗和预膜工作。清洗的目的在于去除旧有的油污，泥沙及铁锈等，以净化金属表面，以便预膜工作的进行。清洗有化学清洗及机械清洗两种，化学清洗是在系统中加入药剂，以去除上述污垢。化学清洗可用碱洗、酸洗、溶剂清洗等，对于难以洗净的还可加剥离剂进行清洗，使污泥易于剥离。机械清洗可采用水喷射、喷砂清洗或其它清洗器清洗。
预膜的目的在于在金属表面形成薄薄的一层保护膜，可以使以后投加的缓蚀剂发挥更好的效果。目前用得最多的预膜剂为六偏磷酸钠和三聚磷酸钠两种。当系统经过清洗和预膜，即可进入正常的运行，使循环冷却水能在较长的时期运转使用。
作者简介：赵宏艳（1969-），女，安阳市计划节约用水办公室，经济师。
贾爱萍（1965），女，安阳市计划节约用水办公室，经济师。
张丽莉（1969），女，安阳市计划节约用水办公室，馆员。
【关键词】工业冷却水、水处理技术、水质稳定剂
一、工业冷却水概述
在工业用水中，冷却水的用量较大，在有些工业中，其水量可占总量90%左右，因此，对冷却水进行处理，保证其一定水质，并进行回收、循环及利用就成为一个非常重要的任务。
在冷却水系统中，根据对冷却排放水的处置方法可分为直流系统及循环冷却水系统。在直流系统中，冷却水只使用一次，温度升高后却直接排放；而在循环冷却水系统中，冷却水使用过一次后，设法使之降温，并进行处理，使之保证一定的稳定的水质，可以循环反复使用。从节水的角度而言，后者无疑是合理的。
循环冷却水中，根据散热的方法不同，可分密闭循环冷却水及敞开循环冷却水，前者被加热的冷却水是通过散热片或热交换器而被降温的；而后者是通过被加热的冷却水直接与空气接触蒸发而冷却的。目前在冷却水系统中，已广泛采用敞开蒸发冷却系统作为冷却水降温的手段。
敞开冷却系统中，又可分冷却池冷却及冷却塔冷却。自然冷却池是最原始的冷却系统，其冷却速度缓慢，这必然需要较大的占地面积。在冷却池上增设喷淋设备，以加强空气对水的冷却作用以及水的蒸发自冷作用，因此效果较好，目前已在国内一些工业中采用。
冷却塔系统中，热水与空气进行热交换。由于传热及蒸发条件好，冷却效果要好得多，占地面积也小，因此很多工厂都采用冷却塔作为冷却工具。目前国内已有很多工厂从事玻璃钢冷却塔的生产，在使用时，如无特殊需要，可根据水量、降温要求等因素选用之。
二、工业冷却水处理技术
在冷却水的水源及使用过程中，难免会含有或溶入无机或有机杂质，在某种条件下，还会孳生微生物。这样就会使冷却水的循环回用时引起了一系列问题。主要有腐蚀、结垢、污泥形成和孳生微生物。例如水中含有较多的盐分会对输水
管道产生电化学腐蚀；含有较多的钙、镁离子或磷酸根、碳酸根，会产生不溶性的污垢。另外，有些微生物能在厌氧或兼气的条件下繁殖，在管壁上形成污泥，硫酸盐还原菌及铁细菌的繁殖还会导致管道设备腐蚀的加剧。
因此，在使用循环冷却水时，首先要对原水进行处理，如混凝、沉降、过滤或软化除盐，为冷却水的长期循环使用打好基础。其次，在循环冷却水中投加水质稳定药剂，以控制循环冷却水的水质。使其稳定在一定水平上。最后，对由冷却系统中排放出来的废水应进行必要的处理，以达到国家规定的排放标准。
对循环冷却水的前处理，如混凝、沉降、过滤或软化除盐这里不再介绍。这里重点介绍在冷却水循环过程中广泛使用的水质稳定剂。
为稳定冷却水水质，一般可投加水质稳定剂。这种药剂可分缓蚀剂、阻垢剂及杀生剂三大类，有时还加入配合上述药剂发挥作用的助剂。
1、缓蚀剂 缓蚀剂为可以抑制或降低金属腐蚀的物质。它一般可以在金属表面形成薄膜保护层，使金属免受外界腐蚀因素的影响。
常用的无机缓蚀剂主要有铬酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐或聚磷酸盐、钼酸盐及硅酸盐等。
铬酸盐和重铬酸盐具有氧化性，可以使金属表面形成一薄层的金属氧化物，使金属表面转入钝化态。
铬酸盐在氯离子或硫酸根离子浓度不是很高时，其缓蚀作用是比较理想的。投加量一般在100mg/L以上，但铬酸盐对环境的危害较大，一旦排入自然水体，将会造成污染，因此应尽量避免使用。
在使用亚硝酸钠作为缓蚀剂时也有类似的情况。当含有亚硝酸根的冷却水或废水排放时，应投加化学计算量的铵盐或尿素，并使排水在PH微酸性阶段维持一段时间，即可消除NO2﹣对环境造成的影响。磷酸盐中用得较多的有三聚磷酸钠及六偏磷酸钠，另外，钼酸盐由于其毒性较低也可作为缓蚀剂使用。
除无机物外，不少有机物也可作为缓蚀剂。其中有机胺类及其衍生物是一个大类，包括长碳链胺，如十二胺、十八胺及其季胺盐化合物，如十二烷基二甲基羟基氯化铵；环胺类，如吗啉，含长碳链的味唑啉化合物，投加量一般在10～200mg/L左右。其机理是胺类化合物中的未共用电子对吸附在金属表面，使金属表面形成一层有机胺类的薄膜而起到保护金属免受腐蚀的作用。另一大类的缓蚀剂为有机磷酸盐，这类药剂同时还兼有阻垢作用。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- 羟基乙川—1，1—二膦酸（HEDP）、3-三膦酸基戊酸等。它们的优点是化学稳定性好，不被酸碱破坏，不易水解，能耐较高的温度，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，目前已将这类药剂复配成不少配方，广泛用于冷却水系统中。除上述膦酸盐外，一些磷酸酯也是一个兼具阻垢作用的缓蚀剂，其中具有代表性的有辛基苯按烷基聚氧乙烯磷酸酯。
2、阻垢剂
阻垢剂是一类能控制管道结垢的药剂，主要是一些低分子量的羚酸型聚合物或与磺酸盐或膦酸盐所组成的共聚物，分子量一般在数千左右，常用的有聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、水解聚马来酸酐及反丁烯二酸-丙烯磺酸的共聚物。这类阻垢剂性能较好，投加量较低，一般只有几个ppm，因此处理费用低，能使输液管道及热交换器壁不易形成垢层，或仅能形成疏松的垢易被水流夹带来流出，对人的毒性也较低，不易造成环境污染问题。由于水中钙离子的存在，它可防止碳酸钙、硫酸钙或磷酸钙的污垢形成，也可防止其它离子的不溶性沉积物的形成。
3、杀生剂
杀生剂主要杀死循环冷却水中的微生物。当循环冷却水中存在着有机污染物或在循环冷却水中加有磷系的缓蚀阻垢剂，这就有利于微生物是生长。当微生物生长失去控制时，易在管内产生大量有机污泥，使水质变坏，并增加水流阻力，并且还会造成腐蚀的加剧，特别是在硫酸盐还原菌及铁细菌存在时。
现在使用的杀生剂可分氧化型及非氧化型两种。
氧化型杀生剂有氯气、溴、二氧化氯、臭氧、次氯酸钠、过氧乙酸等，其中以氯最为常用，其价格便宜，效果也较好。一般说，水中只要有0.5-1ppm的有效氯存在，微生物的生长即可被抑制。
非氧化型杀生剂种类较多，常用的有氯酚类，季铵盐类以及其它的一些杀菌剂。氯酚类中最常用的是2.2?-二羟基-5.5?-二氯苯甲烷（G4），季铵盐类最常用的是十二烷基二甲基苯基氯化铵（1227），常用的其它杀生剂还有二硫氰基甲烷（MT）、戊二醛、丙烯醛等。
在投加水处理药剂前，一般都要进行清洗和预膜工作。清洗的目的在于去除旧有的油污，泥沙及铁锈等，以净化金属表面，以便预膜工作的进行。清洗有化学清洗及机械清洗两种，化学清洗是在系统中加入药剂，以去除上述污垢。化学清洗可用碱洗、酸洗、溶剂清洗等，对于难以洗净的还可加剥离剂进行清洗，使污泥易于剥离。机械清洗可采用水喷射、喷砂清洗或其它清洗器清洗。
预膜的目的在于在金属表面形成薄薄的一层保护膜，可以使以后投加的缓蚀剂发挥更好的效果。目前用得最多的预膜剂为六偏磷酸钠和三聚磷酸钠两种。当系统经过清洗和预膜，即可进入正常的运行，使循环冷却水能在较长的时期运转使用。
作者简介：赵宏艳（1969-），女，安阳市计划节约用水办公室，经济师。
贾爱萍（1965），女，安阳市计划节约用水办公室，经济师。
张丽莉（1969），女，安阳市计划节约用水办公室，馆员。