節(jié)水環(huán)保水處理是可持續(xù)發(fā)展的需要

 

　　為了控制工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)結(jié)垢和腐蝕，保證設(shè)備的換熱效率和使用年限。目前已有多種類型水處理技術(shù)。其中環(huán)保節(jié)水型水處理聚合物LHE多功能水質(zhì)穩(wěn)定劑技術(shù)，更適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的需要，也更受企業(yè)的歡迎。為使工業(yè)循環(huán)冷卻水處理達到技術(shù)先進，節(jié)約用水，符合環(huán)保需要，根據(jù)多年積累的成熟實踐經(jīng)驗，提出在工業(yè)循環(huán)水冷卻水處理設(shè)計規(guī)范中，應(yīng)增設(shè)環(huán)保節(jié)水型水處理設(shè)計條款，以適用新建、擴建、改建工程和間接換熱的工業(yè)循環(huán)冷卻水處理的需要，適應(yīng)節(jié)水環(huán)保對給水排水的更高需求。

 

　　循環(huán)冷卻水處理，最重要的是解決換熱設(shè)備的結(jié)垢和腐蝕問題。結(jié)垢要影響換熱效率，多耗能源，影響工藝操作。腐蝕會減少設(shè)備使用壽命，并存在安全隱患。為了防止結(jié)垢和腐蝕，近年來大力推廣了磷系配方水處理技術(shù)，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(yǎng)物質(zhì)，促進了水系統(tǒng)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(huán)境水域污染和富營養(yǎng)化程度，成了公害性問題。二、磷系配方藥劑在系統(tǒng)內(nèi)停留時間有限制，水解成磷酸鈣垢，循環(huán)水濃縮倍數(shù)低，不利于節(jié)約用水。

 

　　環(huán)保節(jié)水型水處理LHE聚合物，經(jīng)多年來的實踐應(yīng)用，具有良好的節(jié)約用水、保護環(huán)境的功效。對高堿度、高硬度、含氨含堿或水質(zhì)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。經(jīng)過了較長期的應(yīng)用實踐，為循環(huán)冷卻水的節(jié)水環(huán)保設(shè)計提供了參考依據(jù)。由于我國水資源嚴重短缺，保護環(huán)境需求及法規(guī)日益嚴格。因此，循環(huán)冷卻水設(shè)計應(yīng)考慮在不影響工藝條件情況下盡量采用節(jié)水環(huán)保新技術(shù)。

 

　　采用環(huán)保節(jié)水LHE聚合物，不僅是節(jié)水環(huán)保的需要，也是工廠企業(yè)應(yīng)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(huán)境水域嚴重污染，農(nóng)作物受害，魚蝦死亡，幾萬人無水可用，經(jīng)濟損失達三億元，工廠被罰款100萬元，總經(jīng)理引咎辭職。造成這一嚴重后果的直接原因，是該企業(yè)循環(huán)水采用的技術(shù)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(yè)，早已改用LHE聚合物節(jié)水環(huán)保水處理技術(shù)。所有含氨含堿廢水均全部用于循環(huán)水補充水，實現(xiàn)了以廢治廢，以污治污，節(jié)約用水，保護環(huán)境，杜絕污染的目的。由此也可以看出，工業(yè)循環(huán)冷卻水采用新技術(shù)具有重要意義和價值。

 

       要使循環(huán)水達到零排放，雖然存在一定的難度，但如果經(jīng)適當?shù)募夹g(shù)改造，是基本可以實現(xiàn)的。

 

　　選擇換合適的熱器的材質(zhì)。

 

　　根據(jù)實踐經(jīng)驗，不同材質(zhì)組合雖然有利于提高換熱效率，但帶來的電偶腐蝕和水質(zhì)處理上的難度也是不可忽視的。例如化肥廠的水系統(tǒng)，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(huán)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(shè)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(jié)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(huán)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(huán)水中均會加速對設(shè)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(huán)水中有氨，因而過去化肥廠循環(huán)水設(shè)計中特別強調(diào)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(huán)境污染。

 

　　節(jié)水環(huán)保水處理技術(shù)的應(yīng)用促進了水處理的改革，例如使用LHE聚合物的廠家，將循環(huán)水系統(tǒng)所有含銅質(zhì)的閥門、冷卻器等全部換為不含銅質(zhì)的。將脫硫工段單獨隔開，杜絕含銅物質(zhì)與循環(huán)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(huán)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(jié)水環(huán)保水處理技術(shù)，不僅是技術(shù)上的先進性，而更重要是為企業(yè)的節(jié)約用水、提高效益、變廢為寶、保護環(huán)境，提供了可靠途徑。

 

　 提高循環(huán)水流速

 

    采用節(jié)水環(huán)保水處理技術(shù)應(yīng)提高循環(huán)水的流速和流量：管程循環(huán)冷卻水流速不宜小于1.2m/s；殼程循環(huán)冷卻水流速不宜小于0.9m/s。無法滿足上述要求時，應(yīng)采取加大冷卻水流量，在易沉積污垢部位設(shè)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(tǒng)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(jié)果是惡性循環(huán)。

 

　　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(huán)水系統(tǒng)中管道和設(shè)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(zhì)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(tǒng)設(shè)備上積存雜質(zhì)和污垢所造成。解決的方法是提高循環(huán)水的PH值和堿度指標，并提高流速或加大水流量，防止結(jié)垢和污物沉積。

 

　所有循環(huán)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m2·k/w，1 m2·h·C/kсal=0.86 m2·kw，原規(guī)范指標規(guī)定為1.72×10-4~3.44×10-4m2·k/w.

 

　　由于現(xiàn)行大多是采用磷系配方（包括聚磷和復(fù)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(huán)水系統(tǒng)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(guī)模的工廠，均有自己的專業(yè)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(huán)境，降低設(shè)備使用壽命是難免的。一些大型化工企業(yè)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(huán)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(shù)上根本解決。從十多年的實踐經(jīng)驗看，應(yīng)用節(jié)水環(huán)保型LHE聚合物，其與水中結(jié)垢離子或雜質(zhì)的絡(luò)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(yè)和大型中央空調(diào)循環(huán)水處理使用LHE聚合物的實踐表明，換熱設(shè)備中沒有因結(jié)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(jīng)濟效果更為突出，整個運行年度沒有廢水排放，節(jié)水和環(huán)保效益十分可觀。

 

　關(guān)于循環(huán)冷卻水水質(zhì)指標：

 

　　懸浮物 ：允許值≤50 mg/l。

 

　　采用節(jié)水環(huán)保型水處理，藥劑與垢物或雜質(zhì)絡(luò)合后有不溶性絮狀懸浮物，由于這種絡(luò)合懸浮物在較高的水流中不易沉降，因而懸浮物指標應(yīng)放寬，并應(yīng)配合相應(yīng)的沉降污泥或旁流水處理除污措施。

 

　　PH值：指標為8.5—9.5。

 

　　環(huán)保節(jié)水型藥劑在較高PH值下運行，根據(jù)實踐運行情況，PH值的上限可達12，有銅質(zhì)設(shè)備的一般小于9.5。由于藥劑與垢離子絡(luò)合成不溶物，在旁流處理或沉積池中沉積而不斷與循環(huán)水分離，循環(huán)水的堿度和PH值不僅不會隨循環(huán)水的濃縮而提高，反而會降低或平衡在一個相對穩(wěn)定的范圍內(nèi)，這與磷系水處理是不同的。

 

　　水溫大于50。C，聚磷酸鹽易轉(zhuǎn)化為正磷酸鹽，產(chǎn)生磷酸鈣垢的可能性增加。采用新型聚合物不存在藥劑水解問題，對水溫也寬松的多。根據(jù)實踐經(jīng)驗，水溫可以放寬至70。C，（循環(huán)熱水采暖系統(tǒng)，雖不屬冷卻水范圍，但屬于循環(huán)水處理，水溫可以放寬至95。C），為設(shè)計較高水溫的循環(huán)水處理提供了可借鑒的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)。

 

　　堿度：400-900 mg/l。

 

　　使用磷系的最高允許指標為500mg/l，一般運行中不能超出此指標，否則將產(chǎn)生磷酸鈣結(jié)垢，廢氨廢堿更不敢回收入循環(huán)水中使用。為了防止堿度升高，曾有加酸處理。但磷酸鹽本身要增加堿度，只有不斷排放循環(huán)水或控制低濃縮倍數(shù)，才能正常運行，很不利于節(jié)水和環(huán)保。

 

　　使用LHE聚合物，結(jié)垢離子絡(luò)合成為不溶物沉出，循環(huán)水中的堿度下降，為回收高堿度含氨含堿廢水提供了條件。實際應(yīng)用中，循環(huán)水中總堿度即使達1000 mg/l以上也不影響藥效。

 

　　使用節(jié)水環(huán)保型水處理聚合物，由于循環(huán)水是閉路運行，例如化肥廠的合成、造氣、碳化循環(huán)冷卻水，一般正常運行時，由于蒸發(fā)、濺失、除塵等因素，一年也不須排放廢水。循環(huán)水中的氨，與水中的鈣鎂離子和聚合物絡(luò)合成含有機氮的泥垢，成為植物需要的含氮土壤。最終還原成無害的氮。許多化肥企業(yè)多年以來采用LHE聚合物，所有含氨或有害廢水均回用于循環(huán)水，杜絕了污染，節(jié)省了水資源。

 

　　鈣離子。循環(huán)水中有一定鈣離子有利于緩蝕。高分子聚合物使鈣鎂離子成為膠體絡(luò)合物再轉(zhuǎn)化成非離子泥垢。實際運行中，鈣離子濃度與堿度、PH值和藥劑二者之間存在聯(lián)動關(guān)系。在規(guī)定的加藥量、PH值、堿度指標內(nèi)，鈣離子也自動平衡在一個相對穩(wěn)定的范圍。但不宜超過600mg/L。

 

　　鐵離子。循環(huán)水中鐵離子存在，是循環(huán)水系統(tǒng)出現(xiàn)腐蝕的一個信號，一般在低PH值條件下出現(xiàn)。在使用節(jié)水環(huán)保型聚合物時，由于要求循環(huán)水水質(zhì)在較高PH值（不小于8.5）條件下運行，沒有鐵離子出現(xiàn)的機會。

 

　　氯離子（以CL–計）：循環(huán)水系統(tǒng)是鋼鐵材質(zhì)，循環(huán)水中CL–≦1000mg/l，有銅、不銹鋼材質(zhì)CL–≦400 mg/l。

 

　　氯離子是造成金屬腐蝕的重要因素。在采用節(jié)水環(huán)保型聚合物的循環(huán)水系統(tǒng)中，水的PH值和總堿度較高，又有聚合物使金屬設(shè)備表面形成有機緩蝕保護膜，鋼鐵設(shè)備在CL–1200 mg/l以上，銅和不銹鋼在CL–400mg/l也不腐蝕。氯離子是最重要的腐蝕因素，也是影響節(jié)水的大敵，目前尚無簡便、廉價的去除氯離子的方法。

 

　　硅酸。由于聚合物對硅酸有很好的絡(luò)合作用，能有效清除硅酸，所以不定硅酸的指標。

 

　　游離氯。采用非磷聚合物不需要用殺菌滅藻劑（包括氯），故無須制定此指標。

 

　　石油類：＜10 mg/l。聚合物能使水體中油類聚集，只要設(shè)計好集油池，油類會自動上浮與循環(huán)水分離。化肥廠合成系統(tǒng)壓縮機均有不同程度漏油情況，做好集油池，不影響聚合物的使用效果。

 

　　監(jiān)測、控制和化驗。增加氯離子（CL–），減去鉀離子、游離氯。

 

　濃縮倍數(shù) ： 根據(jù)循環(huán)水中氯離子（以CLˉ計）的量而定。

 

　　濃縮倍數(shù)是循環(huán)冷卻水處理上常用的術(shù)語。濃縮倍數(shù)受補充水質(zhì)和循環(huán)冷卻水質(zhì)標準制約。由于我國大部分水處理采用的是磷系（含聚磷）配方。因而，濃縮倍數(shù)實際上成了循環(huán)水運行中一項重要的硬指標。由于有機磷藥劑存在水解的問題，它與鈣鎂離子的絡(luò)合狀態(tài)隨時存在于動態(tài)變化之中。循環(huán)水濃縮過程中，這種絡(luò)合平衡指數(shù)不斷被打破，水的PH值升高，堿度增加，就會出現(xiàn)有磷酸鈣垢或含磷、鋅污垢的問題。解決這一問題上的出路，就是要不斷排放一部分循環(huán)水，并補充新鮮水和藥劑。實現(xiàn)這一過程的關(guān)鍵措施就是控制水的濃縮倍數(shù)。

 

　　濃縮倍數(shù)事實上是控制了磷系藥劑在循環(huán)水系統(tǒng)中的停留時間。但排放的一部分廢水，也必然含有尚未失去功能的有效藥劑。這些含磷廢水不僅浪費大量的水資源，而且對環(huán)境有害，是水域富營養(yǎng)化，赤潮頻發(fā)的重要因素。考慮到我國大部分采用的都是磷系水處理，所以，過去水處理規(guī)范沒有規(guī)定排放水中的含磷限制指標。

 

　　濃縮倍數(shù)的概念是被磷系水處理技術(shù)借用的。目前采用磷系水處理，循環(huán)水濃縮倍數(shù)一般在3左右，那么這個3是怎么確定的呢？以前是測定水中的CL–，后來又提出測K+。即以補充水中CL–或K+含量濃縮數(shù)值不超過三倍，作為控制循環(huán)水運行標準。所以補充水和排放水就以這個指標為控制標準。

 

　　這種控制濃縮倍數(shù)的方法，雖然有效控制了磷系藥劑在循環(huán)水中停留的時間，不會超過其水解失效的時間（一般不超過50小時），可解決磷酸鈣垢和污垢問題，循環(huán)水不斷“吐故納新”，循環(huán)水中有機磷濃度保持在3-5ppm甚至更高，保持清澈透明，但其帶來的環(huán)境污染和浪費水資源問題，一般工廠很少考慮。

 

　　濃縮倍數(shù)概念的不合理使用，導(dǎo)致了水資源的浪費，成本增加。例如電廠，就將循環(huán)冷卻水排放水用于沖灰，看似綜合利用，實為浪費，因為這種排水含有大量磷系藥劑，價格昂貴。

 

　　磷系水處理的濃縮倍數(shù)使用不合理，還可以舉例說明，假如某循環(huán)水補充水CL–含量為30mg/l，系統(tǒng)中有銅設(shè)備，水中CL–在300mg/l以下不會有腐蝕危險，則其循環(huán)水濃縮倍數(shù)應(yīng)控制不超過300mg/l。照此計算，濃縮倍數(shù)則可達到近十倍。但磷系水處理的濃縮倍數(shù)以3倍為標準，控制循環(huán)水中的CL–或K+只要保持在90mg/l以下就合乎運行要求，實際上完全是為了控制藥劑停留時間，防止有機磷水解。從節(jié)水和環(huán)保的角度來講是不合理的，從控制技術(shù)上講也是不科學的。

 

　冷卻水閉路循環(huán)的“零排放”和盡量不排放。

 

　　環(huán)保節(jié)水型水處理藥劑可在系統(tǒng)中較長時間停留，因而應(yīng)設(shè)計足夠的系統(tǒng)容水池，水池容量應(yīng)大于設(shè)備和管道的總?cè)菟浚?冷卻塔集水池應(yīng)設(shè)置一定容積的積存污物和淤泥之處,便于污物沉積，并設(shè)置便于清除淤泥的設(shè)施。集水池出口處和循環(huán)水泵吸水井應(yīng)設(shè)計攔截雜物的攔物網(wǎng)。

 

　　節(jié)水環(huán)保型水處理技術(shù)，以LHE聚合物為例，該技術(shù)為堿性運行，是通過加藥使水中所有結(jié)垢離子轉(zhuǎn)化成帶有同性電荷的非離子化微粒，這種微粒在一定流速水中互相排斥而隨水流動，在換熱面上難以形成有序排列的結(jié)晶硬垢，在集水池或沉淀池中靠重力團聚作用而沉淀下來，水可以自凈化重復(fù)使用。在補充水、濃縮倍數(shù)、水質(zhì)濁度、污垢熱阻、菌藻處理等方面與磷系配方存在明顯差異。所以在設(shè)計時應(yīng)充分考慮新技術(shù)的特點。

 

　　密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的管道底點處應(yīng)設(shè)置一定容積的積污罐或過濾器,便于污物沉積和排出。管道高處應(yīng)設(shè)排氣閥。

 

　　在冶金、電力、內(nèi)燃機、石油、化工等行業(yè)均有一些密閉系統(tǒng)循環(huán)冷卻水，一般均要求補充軟化水并加緩蝕劑。但軟化水帶來的再生樹脂含高濃度氯離子廢水排放，這些水腐蝕性強，難以回收利用。不利于節(jié)約用水和保護環(huán)境。

 

　　在密閉系統(tǒng)中用自來水加LHE聚合物，設(shè)備不結(jié)垢，無需清洗，為節(jié)水環(huán)保提供了可借鑒經(jīng)驗。其經(jīng)驗的主要特點，是加大流速和流量，并設(shè)置相應(yīng)的分離污垢的設(shè)備，及時將沉積物分離出循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。

 

　菌藻微生物問題。

 

　　節(jié)水環(huán)保型水處理無需專門的菌藻處理，不加任何殺菌滅藻劑。但并不是說水系統(tǒng)中沒有任何微生物。實際上是控制微生物的量不能危害循環(huán)冷卻水的正常運行，為循環(huán)水補充水提供了更寬松的條件，尤其是為污水凈化回用于循環(huán)水有重要意義。

 

　　污水凈化回用于循環(huán)冷卻水，是節(jié)約用水，保護環(huán)境，降低運行成本的重要途徑。一般污水處理均有硬性指標，例如BOD、COD、酚類等，必須達到一定指標方可“達標排放”或回用。例如有專門的“中水標準”和“生活雜用水標準”。

 

　　在使用聚合物，例如使用LHE聚合物處理化肥廠造氣冷卻水時發(fā)現(xiàn)，閉路運行中，水中的BOD、COD、酚類、氰化物等，不影響運行，而且呈下降趨勢。分析其降低的原因，一是藥劑催化使其降解；二是在冷卻塔內(nèi)與大量空氣接觸而氧化降解。三是冷卻塔填料上的水流，流速很低，有附著少量微生物的可能，這些微生物使水中的有害物質(zhì)得到“生化處理”。如果加了殺菌劑，就難以有這些效果。但水系統(tǒng)中的其它部位水流速度大部分在1.5m/s以上，微生物很難附著，不影響換熱。污水凈化的標準，最重要是COD（化學需氧量）和BOD（生化需氧量）。為此，污水凈化均設(shè)置有強大的曝氣工序，耗費大量的動力來通入空氣，強力氧化。如果把污水凈化與循環(huán)冷卻水相結(jié)合，則可一舉兩得，事半功倍。相當一部分污水，加普通的凈水劑即可變得清澈，但其中的BOD、COD可能含量很高，如果用于循環(huán)冷卻水，冷卻塔本身有很好的氧化曝氣功能。至于生成的泥垢，有合適的旁流沉降設(shè)施完全可以有效分離。

 

　 清洗和預(yù)膜。

 

　　清洗和預(yù)膜是工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)開車時的慣例，通過清洗可以很快去處銹垢，通過預(yù)膜可以保護設(shè)備減輕腐蝕。但是，清洗和預(yù)膜帶來的負面效應(yīng)也是不容忽視的。

 

　　以一個中型化肥廠為例，清洗和預(yù)膜過程中要浪費1-2萬噸水，所有清洗、預(yù)膜藥劑均隨著置換廢水進入環(huán)境水域，這里邊有大量酸類、磷酸鹽和高濃度鋅及其化合物等，均屬污染環(huán)境的有毒害性和污染性物質(zhì)。這一過程至少需要耗費10萬元左右。

 

　　事實上，還存在大量的單臺換熱器多次清洗的現(xiàn)實，還有一些水溫超標運行部位，一些冷卻水流速低、管頸細、設(shè)計特殊的換熱部位，經(jīng)常要清洗。某化工集團的好幾種換熱器，幾乎每月就需要清洗一次，為此，企業(yè)成立了專門的水處理清洗公司，一方面生產(chǎn)本企業(yè)需要的各類水處理劑，一方面清洗本企業(yè)那些換熱不好的設(shè)備。

 

　　如果把水處理防止結(jié)垢稱為“盾”，那么化學清洗可以稱為“矛”。以己之“矛”，攻己之“盾”，這種奇怪的“自相矛盾”現(xiàn)象，就出現(xiàn)在許多企業(yè)。為什么不去分析造成結(jié)垢、形成粘泥影響換熱的原因，并采用新技術(shù)去改變這種狀況﹖主要還是缺乏節(jié)水環(huán)保意識。當然，其中還有其他因素。

 

　　節(jié)水環(huán)保型循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，開車前一般不進行專門的清洗預(yù)膜處理。不太嚴重的垢物，由于藥劑的作用，可在循環(huán)冷卻水正常運行中逐漸自行疏松、碎裂、分散，隨水流帶到積水池而沉積出來。

 

　　采用新型水處理聚合物，由于循環(huán)系統(tǒng)不易結(jié)垢，在停車檢修中，只需用水沖洗一下即可。據(jù)對連續(xù)運行多年以上的換熱器觀察，免于清洗使設(shè)備上形成的有機緩蝕保護膜不被破壞，設(shè)備完好如新，使用壽命大大延長，節(jié)能、節(jié)水、降低消耗、保護環(huán)境效益十分顯著。

 

　 旁流水處理：

 

　　大氣中的灰塵、粉塵等各種雜質(zhì)，均會通過冷卻塔進入循環(huán)水系統(tǒng)，與補充水中的鈣鎂離子不同，由空氣中帶來的雜質(zhì)大多為不溶性，還混雜有有害氣體。這部分雜質(zhì)會使循環(huán)水濁度增大，消耗藥劑。其中的菌類孢子會在水流緩慢的地方附著滋生、繁衍。旁流水處理可有效分離循環(huán)水中的雜質(zhì)，使水質(zhì)得以凈化并減少排污量。一些沒有足夠積水池的循環(huán)水系統(tǒng)（例如有些中央空調(diào)系統(tǒng)），可增設(shè)旁流水處理。

 

　　在用化學藥劑處理循環(huán)水過程中，磷系藥劑與雜質(zhì)和結(jié)垢物質(zhì)絡(luò)合，通過排污而不使它在水系統(tǒng)中積累。但節(jié)水和環(huán)保要求最大限度地削減排放量。這就要求必須將循環(huán)水的處理模式改變。采用旁流過濾，旁流沉清，清水復(fù)用是較好的方法。但磷系水處理很難做到這一點。因為磷的絡(luò)合物不易沉淀。

 

　　節(jié)水環(huán)保水處理采用不同于磷系配方的方法，加入的藥劑在與垢離子和雜質(zhì)絡(luò)合后，能在一定流速的水流中很好流動而不易粘附和沉積。在旁流系統(tǒng)中，能夠通過過濾或沉淀使水得到凈化而重復(fù)使用。可減少廢水排放量70-90﹪，甚至達到“零排放”。

 

　　補充水處理。

 

　　一般井水、自來水無需處理。當補充水是河水或其他水源時應(yīng)設(shè)置凈化、澄清工序。用鋁鹽凈水時應(yīng)控制鋁離子的量。凈化過的水盡量不用加氯處理。

 

　緩蝕劑。

 

　　鋅是常用的緩蝕成分。在PH值大于8.3時會形成氫氧化鋅沉淀，失去緩蝕效能并產(chǎn)生污垢。由于鋅屬重金屬元素，含鋅排放水污染環(huán)境已經(jīng)成了公害問題。苯丙噻唑、三氮唑、鉬鎢酸鹽等，效果不錯，但價格昂貴。

 

　　非磷LHE聚合物水處理是在金屬表面形成高分子有機緩蝕膜，達到鈍化金屬、防止腐蝕的效果。因而無須加鋅。

 

　要高度重視水處理新技術(shù)的推廣。

 

　　所有磷酸鹽均存在對環(huán)境水域產(chǎn)生富營養(yǎng)化的弊端,任何殺菌滅藻劑均有一定毒害性。氯氣使水體中產(chǎn)生危害人類健康的氯胺化合物，還有一定安全隱患。所以，循環(huán)水處理最好能避免使用有機磷、殺菌滅藻劑（包括氯氣和氯類化合物）。

 

　　目前已開發(fā)并經(jīng)實踐證明可行的節(jié)水環(huán)保性水處理劑，均為高分子聚合物。例如LHE聚合物，其與水中結(jié)垢性離子絡(luò)合的產(chǎn)物，是一種類似普通土壤的物質(zhì)，沒有毒害性。由于在較高PH值情況下運行，有抑制菌藻滋生的功能，因而不需要任何殺菌滅藻劑。

 

　　但是，要使循環(huán)水達到零排放，尚且存在一定的難度。舉例來說，水在高倍濃縮后，含鹽量增高，其中氯離子（以CL–計）對金屬材質(zhì)腐蝕性會增大。我國處理工業(yè)廢水，即使是最先進的離子膜和電滲析技術(shù)，仍有含氯離子廢水排放的問題，同樣有CL–須減少去除的問題。水處理用軟化水，樹脂再生時排放的大量高濃度含氯離子廢水（氯離子高達數(shù)千mg/l），為廢水再生回用帶來麻煩。

 

　　工業(yè)循環(huán)冷卻水用量大，行業(yè)多，各個行業(yè)由于工況不同，對循環(huán)水處理的要求也不盡相同。但最根本的是解決結(jié)垢、腐蝕和廢水污染問題。由于我國是缺水的國家，尤其是北方嚴重缺水，采用節(jié)水的水處理技術(shù)對企業(yè)、對社會、對國家都是有利的。

 

　　工業(yè)生產(chǎn)不僅要創(chuàng)造財富，也必須兼顧環(huán)境。某化工集團廢水排放造成環(huán)境三億元的損失，不能單單看成是經(jīng)濟損失，其他影響也是不可估量的。它反映了我國的水處理技術(shù)、水處理管理上存在的問題和缺陷。為什么同類企業(yè)，別人不污染，單獨他污染。雖然處罰了污染企業(yè)，撤換了企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)，但如果節(jié)水環(huán)保觀念不改變，法規(guī)不過硬，對新技術(shù)仍置若罔聞或我行我素，視環(huán)境保護為兒戲，此類問題仍難免還會發(fā)生。

 

　　我國的水處理大多為磷系技術(shù)，水處理的教科書，法規(guī)等均是以此為主。從事設(shè)計、管理、操作的技術(shù)人員，學習掌握的水處理知識以磷系配方技術(shù)為多，對不同于此的新水處理技術(shù)，往往是不理解而持懷疑的態(tài)度。所以，必須建立鼓勵機制和擴大交流，形成技術(shù)創(chuàng)新有理的局面，使更多的創(chuàng)新技術(shù)能有生存發(fā)展的良好空間條件。對有價值和經(jīng)實踐證明的節(jié)水環(huán)保新技術(shù)予以資助，擴大推廣，將我國工業(yè)水處理和給水排水研究推向新階段。

 

 

 

   化肥行業(yè)新的環(huán)保標準的有關(guān)問題 

 

 

    環(huán)境保護部科技標準司組織制定、中國環(huán)境科學研究院起草的國家環(huán)境保護標準《合成氨工業(yè)水污染物排放標準》

 

    這項新標準對合成氨和氮肥工業(yè)的污水控制治理提出了新的要求，將促使全行業(yè)的污水管控治理水平跨上一個新臺階。新標準是參照目前國內(nèi)環(huán)保水平和污水治理能力最高的一批企業(yè)來制定的，相對于整個行業(yè)來說自然是比較嚴苛的，一些指標甚至已達到目前發(fā)達國家企業(yè)的水平。在新標準的限定下，不少中小氮肥企業(yè)如果無力采用先進的環(huán)保設(shè)備設(shè)施和廢水處理技術(shù)，將很難達標，一些企業(yè)將被淘汰出局。

 

    新標準是對《合成氨工業(yè)水污染物排放標準》于1992年首次發(fā)布后的第二次修訂，第一次修訂于2001年完成。目前國內(nèi)合成氨工業(yè)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模與層次、原料路線與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝技術(shù)水平和環(huán)境治理能力等方面都有了很大的變化。此次修訂的主要內(nèi)容包括調(diào)整了控制排放的污染物項目，規(guī)定了企業(yè)水污染物排放限值、監(jiān)測和監(jiān)控要求，提高了污染物排放控制要求；取消了按廢水去向分級控制的規(guī)定；為推動合成氨工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和經(jīng)濟增長方式的轉(zhuǎn)變，引導(dǎo)合成氨工業(yè)生產(chǎn)工藝和污染治理技術(shù)的發(fā)展方向，規(guī)定了水污染物特別排放限值。新標準適用于合成氨及尿素、硝酸銨、碳酸氫銨工業(yè)企業(yè)水污染防治和管理。

 

  標準規(guī)定，現(xiàn)有企業(yè)自2009年1月1日起至2010年6月30日執(zhí)行如下水污染物排放限值：

 

    pH為6-9；

 

   懸浮物≤60mg／L；

 

   化學需氧量(CODCr)≤100mg／L；

 

   氨氮≤40mg_JL；

 

    總氮50mg／L；

 

    總磷≤0．5mg／L；

 

    氰化物≤0．5mg／L；

 

   揮發(fā)酚≤0．1mg／L；

 

    硫化物≤0．5mg／L；

 

    石油類≤5mg／L；

 

    單位產(chǎn)品基準排水量大型企業(yè)(單套裝置年產(chǎn)合成氨530萬噸)為≤10m3／t。

 

    中小型企業(yè)。<單套裝置年產(chǎn)合成氨小于30萬噸)為30m3/t。

 

    現(xiàn)有企業(yè)自2010年7月1日起及新建企業(yè)自2008年7月1日起執(zhí)行如下更嚴格的水污染物排放限值：

 

    pH值為6—9；

 

    懸浮物≤50mg／L；

 

    化學需氧量(CODCr)≤70mg／L；

 

    氨氮25mg／L；總氮≤30mg／L；

 

    總磷≤0．5mg／L；

 

    氰化物≤0．2mg／L；

 

    揮發(fā)酚≤0．1mg／L；

 

    硫化物≤0．5mg／L；

 

    石油類≤3mg／L；

 

    單位產(chǎn)品基準排水量統(tǒng)一≤10m3／t。

 

     此外，在國土開發(fā)密度已經(jīng)較高、環(huán)境承載能力開始減弱，或環(huán)境容量較小、生態(tài)環(huán)境脆弱，容易發(fā)生嚴重環(huán)境污染問題而需要采取特別保護措施的地區(qū)，將嚴格控制企業(yè)的污染物排放行為。

 

      標準還規(guī)定對企業(yè)排放廢水的采樣，應(yīng)根據(jù)污染物的種類在規(guī)定的排放監(jiān)控位置進行。在這些位置須設(shè)置永久性排污口標志。企業(yè)應(yīng)對排污狀況進行監(jiān)測．并保存原始監(jiān)測記錄。新標準由縣級以上人民政府環(huán)境保護行政主管部門負責監(jiān)督實施。各級環(huán)保部門在對企業(yè)污染防治設(shè)施進行監(jiān)督性檢查時，可用現(xiàn)場即時采樣或監(jiān)測的結(jié)果，作為判定排污行為是否符合排放標準以及實施相關(guān)環(huán)境保護管理措施的依據(jù)。現(xiàn)有企業(yè)和建設(shè)項目向污水處理廠排放水污染物時，其排放控制要求由雙方根據(jù)污水處理能力商定或執(zhí)行相關(guān)標準，污水處理廠應(yīng)保證水污染物排放達到相關(guān)排放標準要求。 

 

 

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關(guān)于國標《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范》GB50050-2007有關(guān)條款

 

1. 新版國標《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范》GB50050-2007規(guī)范修訂的背景、意義及其特點

 

1.1 我國《標準化法實施條例》規(guī)定：“標準實施后，制定標準的部門應(yīng)按科學技術(shù)的發(fā)展和經(jīng)濟建設(shè)的需要適時進行復(fù)審，標準復(fù)審周期一般不超過五年”?！豆I(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》第一版是GBJ80-83，第二版，也就是現(xiàn)行版GB50050-95，發(fā)布至今已達12年之久，遠遠超過了標準化的規(guī)定，所以要進行修訂。

 

1.2 循環(huán)冷卻水處理技術(shù)的發(fā)展 我國循環(huán)冷卻水處理藥劑及技術(shù)雖然起步較晚，但緊跟國外的發(fā)展趨勢，并結(jié)合國情進行研究開發(fā)和推廣應(yīng)用，具有起點高、發(fā)展快的特點。在消化吸收的基礎(chǔ)上，先后開發(fā)出HEDP、ATMP、EDTMP、PAA、DDM（G4）、聚馬、馬丙、聚季銨鹽。瞄準具有70 年代水平的聚磷酸鹽/膦酸鹽/聚合物/雜環(huán)化合物的循環(huán)冷卻水處理“磷系復(fù)合配方”，進行研究開發(fā)，填補了國內(nèi)空白，滿足了大化肥循環(huán)冷卻水處理藥劑國產(chǎn)化的要求。80 年代，隨著石油裝置和大型冶金裝置的引進，對國外著名公司的循環(huán)水處理劑及冷卻水處理技術(shù)進行消化吸收。一大批新的循環(huán)水處理劑配方相繼開發(fā)成功，使我國的循環(huán)冷卻水處理技術(shù)又取得了重要進展，在磷系復(fù)合配方的基礎(chǔ)上，開發(fā)出“磷系堿性水處理配方”、“全有機水處理配方”、“鉬系水處理配方”和“硅系水處理配方”。實現(xiàn)了循環(huán)冷卻水在自然平衡pH 條件下的堿性條件下運行，這類水處理配方除具有“磷系復(fù)合配方”的優(yōu)點外，還避免了加酸操作帶來的失誤，深受用戶的歡迎。90 年代以來，隨著水處理技術(shù)的進一步提高，國內(nèi)水處理劑及技術(shù)開始出口。同時新型膦酸鹽、新型水處理殺生劑的不斷開發(fā)成功，水處理藥劑的前沿研究與國外水平基本接近。“全有機水處理劑配方”應(yīng)用比重不斷提高，與此同時，低磷、無磷、無金屬水處理配方不斷推向市場。 我國的循環(huán)冷卻水處理是20 世紀70 年代后期從國外引進磷系配方開始的，至今已取得了巨大的進步，說明我國的水處理藥劑應(yīng)用水平不低，

 

  表1 為我國循環(huán)冷卻水處理配方發(fā)展過程。 表1 我國循環(huán)冷卻水處理配方發(fā)展 年代 配方    

 

   1975~1979 聚磷酸鹽/膦酸鹽/聚丙烯酸(用酸調(diào)pH) 聚磷酸鹽/膦酸鹽/鋅/聚丙烯酸(用酸調(diào)pH)   

 

   1980~1985 多元醇磷酸酯/鋅/磺化木質(zhì)素(用酸調(diào)pH)

 

   1980～1985 膦酸鹽/聚合物或共聚物(堿性處理) 硅酸鹽或鉬酸鹽配方 

 

   1986~1992 磷酸鹽/二元、三元共聚物全有機配方,系統(tǒng)可連續(xù)運行1～2 年。

 

    1989 開始研發(fā)無磷無金屬配方聚合物 目前循環(huán)冷卻水處理已經(jīng)在我國化肥、鋼鐵、空調(diào)和堿廠等行業(yè)的循環(huán)水系統(tǒng)中得到應(yīng)用。

 

   1993 新型膦酸鹽及新型共聚物開始進入市場,堿性處理比重在提高 

 

   

 

   不論是國產(chǎn)裝置還是引進裝置，其使用的循環(huán)冷卻水藥劑絕大部分已經(jīng)國產(chǎn)化，我們已經(jīng)有能力解決各種條件苛刻的冷卻水系統(tǒng)中所遇到的腐蝕、結(jié)垢、生物粘泥等問題。 

 

   從90 年代開始，我國在循環(huán)冷卻水處理監(jiān)控技術(shù)開發(fā)方面也開展了一些工作，如示蹤和遠程控制技術(shù)已取得初步成果，冷卻水系統(tǒng)成垢過程專家系統(tǒng)已開發(fā)成功。但在這些方面我們也有較大差距，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的計算機控制、自動化管理等方面沒有投入很大的開發(fā)力量，影響了水處理應(yīng)用技術(shù)水平的提高。 我國循環(huán)冷卻水處理技術(shù)在某些方面具有較高水平，如我國的膦酸鹽類水處理劑的質(zhì)量已明顯提高，接近或達到了國際先進水平，因此已開始大量出口。然而就總體而言，與國際先進水平的差距仍很明顯：重點是水處理管理水平和控制水平。

 

   現(xiàn)行《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》GB50050-95，其中一些數(shù)據(jù)均是以聚磷、聚合物水處理配方為基礎(chǔ)制定的，實際上至2000年水處理配方已發(fā)展至全有機配方：新型膦酸鹽及新型共聚物，無磷，無金屬水處理配方也開始出現(xiàn)，這些新型水處理配方與管理的科學化，控制的自動化相結(jié)合，使得水處理效果明顯提高，水質(zhì)適用范圍更加寬泛，所有這一些水處理技術(shù)上進步在現(xiàn)有規(guī)范中沒有得到反映，因此循環(huán)水處理技術(shù)發(fā)展的形勢也要求對現(xiàn)有《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》進行修訂。 

 

   1.3 我國供水現(xiàn)狀也要求對現(xiàn)行《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》進行修訂 

 

   a 我國用水現(xiàn)狀 我國是一個水資源短缺的國家，人均水資源占有量約為2200m3，不足世界平均水平的四分之一，隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的迅速發(fā)展，水資源短缺的問題日益顯現(xiàn)，我國正常年份缺水量約400億m3，已經(jīng)嚴重制約了我國經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展。缺水不僅影響經(jīng)濟建設(shè)，而且還威脅到人們的生活甚至生命安全，比如四川、內(nèi)蒙古等地，均出現(xiàn)過因干旱而發(fā)生人、畜飲水危機。面對這樣的嚴重局面，節(jié)水不僅是水處理工作者的任務(wù)，而且也是全社會緊迫的任務(wù)。水資源的欠缺和用水效率不高是導(dǎo)致目前供水不足的主要原因，自然條件無法改變，但是在用水效率方面，我國和發(fā)達國家還有很大差距，我國萬元GDP用水量是世界平均水平的4倍左右，工業(yè)萬元增加值取水量是發(fā)達國家的5~10倍，我國灌溉水利用率僅為43％，為世界先進水平的二分之一，由此可見，無論是工業(yè)還是農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力還是很大的。 

 

   b 全民節(jié)水 節(jié)水是全民的義務(wù)，哪個人不用水，哪個行業(yè)不需要水，因此，節(jié)水不只是水行業(yè)的任務(wù)，而且是所有行業(yè)和全體公民的共同任務(wù)。 至2003年，我國總用水量約5300億m3，其中農(nóng)業(yè)3430億m3，（約占64.5％），工業(yè)1170億m3（約占22％），生活630億m3（約占12％）。 農(nóng)業(yè)節(jié)水：噴灌、滴灌；生活節(jié)水：節(jié)水龍頭，廁所水箱。 工業(yè)節(jié)水：首先是生產(chǎn)工藝的改革，充分利用生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢熱，采用不用水的工藝（空冷）等。 請看這一現(xiàn)象，鋼鐵、石化、電力、石油、紡織、化工等行業(yè)的生產(chǎn)廠，無不冷卻塔林立，大量的熱量通過冷卻塔散發(fā)到大氣之中，這不僅是能量的浪費，也是水資源的極大浪費。對于冷卻塔所蘊藏的巨大能量，很值得進行研究、挖潛。以全國循環(huán)水量4億m3/h，冷卻降溫Δt=10 ℃計算，損失的熱量為4×1012千卡/h，折合標準煤為0.57×106噸煤/h，天然氣0.47×106米3/h，這僅是一小時的熱量損失。按年8000h計算，折合為45.6億噸煤，約40億m3天然氣，是我國煤的年產(chǎn)量2.4億噸的19倍，多么巨大的能源浪費?？梢姽?jié)能、節(jié)水是有巨大潛力。 

 

    其次是水行業(yè)的節(jié)水，在工業(yè)用水中的70～80％是循環(huán)水的補充水，可見循環(huán)水在工業(yè)節(jié)水中的重要作用。目前生產(chǎn)工藝還做不到熱能的全部利用，也就是說冷卻塔還需繼續(xù)存在，循環(huán)水還得繼續(xù)使用，那么循環(huán)水節(jié)水效益到底有多大呢？ 循環(huán)冷卻水的節(jié)水作用，對比直流冷卻水而言是非常巨大的。

 

    上個世紀五十~六十年代，國家工業(yè)建設(shè)剛剛起步，工業(yè)用水量很少，相對來說水資源是豐富的，因此很多工廠企業(yè)都采用直流冷卻水，既簡便又省錢。但是隨著工業(yè)建設(shè)的發(fā)展，水資源逐漸緊張，迫使工廠企業(yè)不得不采用循環(huán)冷卻水。采用這一措施到底能節(jié)省多少水呢？以10000m3/h的直流冷卻水為例，改用循環(huán)冷卻水，溫降10℃，濃縮倍數(shù)N為3，只需240m3/h，若N=5，則需200m3/h，可見節(jié)水的巨大成果。

 

   同時，從上面的數(shù)據(jù)也可以得出這樣一個結(jié)論，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)本身的節(jié)水取決于濃縮倍數(shù)的高低產(chǎn)。 因此在工業(yè)用水中節(jié)水的最有效措施，就是采用循環(huán)水，高濃縮倍數(shù)。最初人們的想法比較簡單，以為把水循環(huán)起來，溫升降下來即可，但是問題遠非這么簡單，循環(huán)水在運行過程中產(chǎn)生一系列問題，如果不能很好的解決，則循環(huán)水根本無法運行。例子很多，如北京化工廠（結(jié)垢），棲霞山化肥廠（生物泛濫）。

 

    歸結(jié)起來，循環(huán)水運行過程中所產(chǎn)生的主要問題如下： 

 

    a水垢由于循環(huán)冷卻水在冷卻過程中不斷地蒸發(fā)，使水中含鹽濃度不斷增高，超過某些鹽類的溶解度而沉淀。常見的有碳酸鈣、磷酸鈣、硅酸鎂等垢。水垢的質(zhì)地比較致密，可以防止對金屬面的腐蝕，但是卻大大的降低了傳熱效率，0.6毫米的垢厚就使傳熱系數(shù)降低了17.9％。

 

    b污垢污垢主要由水中的有機物、微生物菌落和分泌物、泥沙、粉塵等構(gòu)成，垢的質(zhì)地松軟，不僅降低傳熱效率而且還引起垢下腐蝕。 

 

    c腐蝕循環(huán)冷卻水對換熱設(shè)備的腐蝕，主要是電化腐蝕，產(chǎn)生的原因有設(shè)備制造缺陷、水中充足的氧氣、水中腐蝕性離子（Cl-、Fe2+、Cu2+）以及微生物分泌的黏液所生成的污垢等因素，腐蝕的后果十分嚴重，不加控制極短的時間即使設(shè)備報廢。

 

    d微生物的孳生 因為循環(huán)冷卻水中有充足的氧氣、合適的溫度及豐富的營養(yǎng)，很適合微生物的生長繁殖，如不及時控制將迅速導(dǎo)致水質(zhì)惡化、發(fā)臭、變黑，大量黏垢沉積，設(shè)備腐蝕加劇。因此循環(huán)冷卻水處理的關(guān)鍵即是控制微生物的繁殖。

 

    面對上述這些問題，人們在生產(chǎn)實踐中，不斷的總結(jié)、探索和研究，掌握了治理這些危害的方法和技術(shù)，從而保證了循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，也保證了企業(yè)生產(chǎn)活動的安全、高效、持久的運行。“工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范”就是把人們長期積累的實踐經(jīng)約和科研成果，經(jīng)過高度概括與濃縮，以規(guī)范形式呈現(xiàn)出來，其目的是為生產(chǎn)、建設(shè)、科研、設(shè)計和施工服務(wù)，為它們提供依據(jù)。 

 

    1.4 《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》GB50050-2007版的特點規(guī)范修訂版以及前兩版，其主要特點就是以節(jié)水為目的，隨著國家經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，修訂版的節(jié)水措施突破了原有的框框，增加以再生水（處理后的污水）為補充水的內(nèi)容，為節(jié)水減排，保護環(huán)境創(chuàng)造了新的條件，同時修訂版還增加了直冷開式循環(huán)冷卻水的內(nèi)容，即通常稱謂的濁環(huán)水系統(tǒng)，擴大了規(guī)范的覆蓋面。涵蓋了以淡水為補充水的全部循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。海水作補充水的循環(huán)水系統(tǒng)，限于技術(shù)成熟程度，此次未曾納入，隨著技術(shù)的不斷完善，也將陸續(xù)收入到規(guī)范中。此次《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》修訂式一次全面修訂，修訂內(nèi)容很多，將在后面詳細介紹。

 

    2. 當前工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計現(xiàn)狀、存在問題以及解決措施 

 

    2.1 循環(huán)冷卻水處理設(shè)計現(xiàn)狀 過去循環(huán)冷卻水是以設(shè)計為主體，從收集循環(huán)冷卻水系統(tǒng)資料起至水系統(tǒng)設(shè)計，設(shè)備訂貨，現(xiàn)場施工，調(diào)試開車，設(shè)計單位全部參與，但是隨著改革開放社會主義市場經(jīng)濟的建立，以設(shè)計負全責的模式發(fā)生了很大的改變?，F(xiàn)在是業(yè)主——設(shè)計——水處理公司三位一體的建設(shè)模式，即由業(yè)主通過招標的方式選擇水處理公司，而后設(shè)計單位再根據(jù)水處理公司提供的水處理方案進行設(shè)計。因為水處理公司是專業(yè)公司，掌握循環(huán)冷卻水處理技術(shù)和積累了豐富的經(jīng)驗，因此，更能有效的保證水處理效果。

 

     2.2 存在問題 由于循環(huán)冷卻水處理設(shè)計是三方參與，必然會因為三方的立場、觀點不同而對問題的處理產(chǎn)生分歧，因此常常發(fā)生設(shè)計條件的反復(fù)修改，出現(xiàn)問題屢議不決，嚴重影響了工程進度和工程設(shè)計質(zhì)量。下面把《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》修訂過程中牽涉到的一些技術(shù)問題，簡要介紹如下：

 

     a 循環(huán)水補充水水質(zhì)條件 通常，設(shè)計單位對業(yè)主提供的水質(zhì)資料，以陰陽離子的毫克當量平衡來校核其準確性，當分析誤差≤2％則合格。而當前國際單位中么有毫克當量這個單位，而是制定了以摩爾為單位。什么是摩爾？ 摩爾（mol）表示一個系統(tǒng)的物質(zhì)的量，該系統(tǒng)所包含的幾本單元數(shù)與0.012kg碳-12（12C）的原子數(shù)相等。 在使用摩爾時，必須指明基本單元，它可以是分子，原子、離子以及其它基本單位，或這些單位的特定組合。 已知1個C原子的質(zhì)量是1.993×10-26kg，所以1mol 12C所含的碳原子數(shù)目為： 因為任何一個克原子、分子、離子、電子基本單元都包含6.02×1023個基本單位，這個數(shù)即稱為阿佛加德羅常數(shù)。 換句話說，某物質(zhì)所含有的基本單元數(shù)為阿佛加德羅常數(shù)的多少倍，即是多少摩爾n，n可由下式計算： 對這一問題，所以要詳細的介紹，原因是在這個單位上有許多錯誤觀點。 a業(yè)主提供的水質(zhì)分析資料，有一些是以物質(zhì)（離子）的摩爾量來平衡，這是錯的，應(yīng)當以物質(zhì)（陰陽離子）所攜帶的電荷量來平衡。

 

    b含磷排水的處理 由于目前循環(huán)冷卻水處理配方中，絕大多數(shù)均含有一定數(shù)量的磷組分，因此循環(huán)冷卻水系統(tǒng)排污水的磷含量超標，導(dǎo)致江河湖海富營養(yǎng)化，赤潮、藍藻大量孽生，嚴重破壞了生態(tài)環(huán)境，后果是非?？膳碌摹ｋm然現(xiàn)行《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》中對排水水質(zhì)指標作出了嚴格規(guī)定，但是現(xiàn)實的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)無一進行處理，其中主要問題是經(jīng)濟問題，技術(shù)上不存在問題。那么如何來算經(jīng)濟帳，這就要求我們站在一個比較高的水平上，不是只算本單位的經(jīng)濟帳，而是要從全社會的角度算帳，要為全民族和子孫后代著想，這個問題就好解決了。

 

     c 預(yù)膜水處理 預(yù)膜水中的污染物數(shù)量，更是大大的超標。因為預(yù)膜水的排放是間斷性的，開車、檢修基本上是一年一次，這就更增加了它的處理難度，現(xiàn)實的情況也是不經(jīng)處理直接排放。

 

     d 旁濾設(shè)施 現(xiàn)行規(guī)范和修訂規(guī)范對旁濾量的規(guī)定均為1～5％，但是考慮到有些多塵地區(qū)的企業(yè)反映，旁濾量不足，所以增加了多塵地區(qū)或灰塵指數(shù)偏高地區(qū)可適當提高。 目前旁濾設(shè)施多采用無閥濾池或機械過濾器，據(jù)有些廠家反映，過濾效果不佳。分析原因可能是低濁度的條件下，懸浮物膠體的顆粒很微小，單純的篩分過濾不易去除，規(guī)范說明中建議投加混凝劑。 過濾器的型式可選擇多樣化，有的企業(yè)將無閥濾池改為以色列管道過濾器，但效果不佳，最后改為浮盤式纖維過濾器，電動控制，進水濁度7～8°，出水3～5°。

 

   e關(guān)于水泵的凈正吸入水頭 這不是本規(guī)范的范圍，但是這是水處理設(shè)計中以前存在的問題。過去選泵，只要滿足水位超過泵頂20cm即可啟動運行，這一概念是不夠準確的，對于小型離心泵，常溫水體，一般是沒有問題的，但是對大型立式離心泵、軸流泵，特別是熱水泵一定要計算凈正吸入水頭，該值一定要大于水泵樣本的氣蝕余量。 

 

   2.3 現(xiàn)存問題如何解決 

 

   a 應(yīng)盡快制定一些有關(guān)工程建設(shè)各方責任的規(guī)范或規(guī)定，理順各方的關(guān)系。

 

   b加快推進無磷、無有害金屬水處理配方。如果無磷水處理配方的成功推出，則兩大污染問題則可迎刃而解，所帶來的效益時非常巨大的。 建議這一問題，應(yīng)當由水處理協(xié)會組織水處理藥劑生產(chǎn)廠家、用戶和科研單位一起攻克技術(shù)難關(guān)，這個問題的難度總比探月要簡單得多吧，集中社會力量，利用中國特色社會主義制度的優(yōu)越性，一定會很快的解決。

 

   c 對現(xiàn)實的超標排污水的和預(yù)膜水，建議還是送污水處理廠處理。本次《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》修訂，對含磷污水的處理也給出了具體的技術(shù)方案。 

 

   3. 工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范的適用范圍及其術(shù)語 

 

   3.1 《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》的適用范圍，在修訂版 總則1.0.2條明確規(guī)定：“本《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》適用于以地表水、地下水和再生水作為補充水的新建、擴建和改建工程的循環(huán)冷卻水處理設(shè)計”。也就是說，除海水循環(huán)外，其余的所有循環(huán)冷卻水處理設(shè)計均適用。這里需要說明一點，循環(huán)冷卻水的水量多少不同，有的幾十萬噸/h，有的幾百噸/h，甚至幾十噸/h，幾噸/h，是否也適用呢，可以明確地告訴你，不管規(guī)模大小，這本規(guī)范均適用，但是，小規(guī)模的循環(huán)冷卻水處理，按照這本規(guī)范來設(shè)計，自然有些小題大做，比如幾十噸的循環(huán)說是否還需要旁濾，是否還需要預(yù)膜，這些問題都要重新加以考慮，目前，正醞釀編制一本中小型循環(huán)冷卻水處理規(guī)范，以解決這方面的問題。

 

    3.2 名詞術(shù)語 大家都是循環(huán)冷卻水處理方面的內(nèi)行，很多術(shù)語都了如指掌，這次《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》修訂提出的一些新的術(shù)語解釋一下，以便在《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》中碰到這些名詞時，不至產(chǎn)生誤解。

 

    a 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)　Recirculating Cooling Water System 以水作為冷卻介質(zhì)，并循環(huán)運行的一種給水系統(tǒng)，由換熱設(shè)備、冷卻設(shè)備、處理設(shè)施、水泵、管道及其它有關(guān)設(shè)施組成。

 

    b 間冷開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)（間冷開式系統(tǒng)）　Indirect Open Recirculating Cooling Water System 循環(huán)冷卻水與被冷卻介質(zhì)間接傳熱且循環(huán)冷卻水與大氣直接接觸散熱的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。

 

    c 間冷閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)（閉式系統(tǒng)）　Indirect Closed Recirculating Cooling Water System 循環(huán)冷卻水與被冷卻介質(zhì)間接傳熱且循環(huán)冷卻水與冷卻介質(zhì)也是間接傳熱的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。 

 

    d 全閉式系統(tǒng)　Totally Closed System 系統(tǒng)中的循環(huán)冷卻水不與大氣接觸的間冷閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。

 

    e 半閉式系統(tǒng)　Semi Closed System 系統(tǒng)中的循環(huán)冷卻水局部與大氣接觸的間冷閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。

 

    f 直冷開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng) （直冷系統(tǒng)）Direct Open Recirculating Cooling Water System 循環(huán)冷卻水與被冷卻介質(zhì)直接接觸換熱且循環(huán)冷卻水與大氣直接接觸散熱的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。

 

    g 開式系統(tǒng) Open System 間冷開式和直冷系統(tǒng)的統(tǒng)稱。

 

    4. “工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范”主要修訂內(nèi)容 本次修訂是一次全面修訂，每一章、每一節(jié)，甚至大多數(shù)條文都做了不同程度的修改，先說明各項數(shù)據(jù)是如何制定的。

 

    大家都知道水處理是試驗科學，很多水處理數(shù)據(jù)都是從實踐或試驗中得出，而非經(jīng)計算得出的，比如Cl-指標，我們是根據(jù)國內(nèi)很多企業(yè)循環(huán)冷卻水的運行數(shù)據(jù)，綜合選擇比較先進的指標而確定的，而不是計算得出的。目前也無法計算。其它水處理指標的確定也都類似。

 

     4.1 循環(huán)冷卻水水質(zhì)指標和水處理控制指標的修訂 水質(zhì)指標和控制指標是反映水處理技術(shù)的一面鏡子，長期以來，我國在循環(huán)冷卻水處理技術(shù)的進步，必然要導(dǎo)致水質(zhì)指標一系列數(shù)據(jù)的修改。

 

     a 濁度： 現(xiàn)行規(guī)范使用的名稱是懸浮物，指標數(shù)據(jù)沒有修改，修訂版《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》只是將項目名稱改為濁度。為什么這樣修改呢，雖然兩者都是表示水中懸浮固體含量，但是兩者所表示的懸浮顆粒直徑卻不相同，懸浮物所表示的顆粒粒徑為1μm以上，而濁度所表示的顆粒粒徑為1nm~1μm，即通常所說的膠體物質(zhì)，而且兩者的測試方法也不同，前者是過濾法測定，后者是利用光學原理測定。兩者并沒有換算關(guān)系。因為膠體物質(zhì)對循環(huán)冷卻水產(chǎn)生污垢、菌藻孳生起著至關(guān)重要的作用，所以將懸浮物質(zhì)指標改為濁度更為確切，并且應(yīng)將這一指標盡量控制在更低的水平。循環(huán)冷卻水的濁度對換熱設(shè)備的污垢熱阻和腐蝕速率影響很大，所以要求越低越好。

 

    工廠運行的實踐證明循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)有旁濾池時，補充水濁度可控制在5NTU以內(nèi)，我國大部分地區(qū)的循環(huán)冷卻水的濁度可以控制在10NTU以下，因此表3.1.1-6規(guī)定板式、螺旋板式和翅片管式換熱設(shè)備，濁度不宜大于10NTU，其它一般不應(yīng)大于20NTU，工廠運行數(shù)據(jù)表明這一規(guī)定完全滿足本規(guī)范的污垢熱阻值指標。

 

     對于電廠凝汽器，因其傳熱管內(nèi)循環(huán)冷卻水的流速一般均大于1.5m/s，另外凝汽器均設(shè)有膠球清洗設(shè)施，因此電廠凝汽器內(nèi)循環(huán)冷卻水的濁度指標可適當放寬。

 

     b pH值：新版pH的范圍比現(xiàn)行版的范圍要寬，反映了藥劑緩蝕阻垢性能的提高。

 

    c 鈣硬度＋甲基橙堿度：這個項目現(xiàn)行規(guī)范是將Ca2+和堿度分列，采用綜合指標更加科學。 CaCO3的溶度積 從上式可以看出：CO32-是隨之H+的濃度而改變的，當H+高時，CO32-轉(zhuǎn)化為HCO3-，而增大了溶解度，因此導(dǎo)致CaCO3沉淀是由兩個因素構(gòu)成的，即H＋濃度（堿度）和Ca2+含量兩個因素構(gòu)成的。

 

     碳酸鈣穩(wěn)定指數(shù)RSI≥3.3，這也是控制碳酸鈣沉淀的一個指標，它是根據(jù)碳酸鈣飽和指數(shù)計算得出。有多個計算式，推薦計算公式為： pHs＝9.70+A+B-C-D 

 

     A——總?cè)芙夤腆w系數(shù) 

 

     B——溫度系數(shù)

 

     C——鈣硬系數(shù) 

 

     D——堿度系數(shù) 

 

    水質(zhì)穩(wěn)定性判斷： 

 

   （1）. Langlier Is=pH-pHs Is＞0 碳酸鈣過飽和 Is＜0 碳酸鈣不飽和 Is＝0 飽和狀態(tài) 但是由于碳酸鈣結(jié)晶時的介穩(wěn)區(qū)的影響，上述判斷有誤差，實踐經(jīng)驗指數(shù)為 Is＝0.5～2.5 穩(wěn)定 Is＜0.5 腐蝕 Is＞0.5 結(jié)垢 

 

  （2）.穩(wěn)定指數(shù) S=2pHs-pH S≈6.0 穩(wěn)定 S＜3.7 嚴重結(jié)垢 3.7＜S＜6.0 結(jié)垢 6.0＜S＜7.5 腐蝕 S＞7.5 嚴重腐蝕 

 

  （3）. 結(jié)垢指數(shù)，臨界pH值，極限碳酸鹽硬度等。

 

    d 總鐵 鐵離子為天然水中的微量離子，錳離子含量更少，約為鐵離子的十分之一。一般二者共存，不易分離，故常以鐵含量來代表鐵和錳離子總量。 水中的總鐵含量包括膠態(tài)鐵和亞鐵離子兩部分。膠態(tài)鐵為三價鐵，通常以氫氧化鐵或鐵氧化物的水合物呈膠體狀態(tài)懸浮于水中。在循環(huán)水系統(tǒng)中，會沉積在水冷器表面上，形成黏著性強、難清除的污垢，并能導(dǎo)致垢下腐蝕。膠態(tài)鐵在預(yù)處理混凝、沉淀過程中可被除掉一部分。亞鐵離子為溶解性離子，在循環(huán)水系統(tǒng)中，能促進碳酸鈣結(jié)晶并沉積，在采用磷系水穩(wěn)劑時，有可能生成黏結(jié)性很強的磷酸亞鐵污垢，還是鐵細菌繁殖的營養(yǎng)源。一般對補充水總鐵含量要求＜0.2～0.5mg/L。循環(huán)水中的總鐵指標宜≤0.5mg/L。以往循環(huán)水中總鐵有的不控制，有的控制＜0.5mg/L、1.5mg/L或2.0mg/L。根據(jù)不少系統(tǒng)的統(tǒng)計資料來看，控制總鐵 ＜0.5mg/L是完全可以做到的，這種水的腐蝕速率都很低。總鐵如達到1.5mg/L或2.0mg/L時，實際上腐蝕速度已經(jīng)超標。控制循環(huán)水的總鐵量除需控制補充水的總鐵量之外，主要改善水的緩蝕性能。 國內(nèi)很多廠的運行數(shù)據(jù)，總鐵均在1mg/L以下，國外可達2.0mg/L。

 

    e 氯離子 對于循環(huán)冷卻水中氯離子指標，不僅國內(nèi)而且在國際上也是眾說紛紜、指標各異，由此給設(shè)計工作帶來很多不便，甚至無所適從。 

 

    氯離子指標對循環(huán)冷卻水處理影響很大，指標不切實際將導(dǎo)致設(shè)備的腐蝕損壞或水處理費用增加，因此制訂一個合理的指標是非常必要的。本次《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》修訂的氯離子指標，其根據(jù)是什么？是否科學合理？就這一問題做如下說明。

 

    氯離子的腐蝕作用及其影響條件 氯離子是天然水中普遍存在的腐蝕陰離子。氯離子-有極高的極性促進腐蝕反應(yīng)，又有很強的穿透性，容易穿透金屬表面的保護膜，造成縫隙腐蝕和孔蝕，特別是對奧氏體不銹鋼造成腐蝕開裂，危害很大，能使水冷器在短期內(nèi)報廢?；?、煉油、冶金等行業(yè)中很多奧氏體不銹鋼設(shè)備耐氯離子腐蝕性能較差，因此本次修訂是專門針對奧氏體不銹鋼及碳鋼換熱設(shè)備。

 

    影響不銹鋼腐蝕開裂主要因素有如下幾個： 

 

   （1）設(shè)備的內(nèi)應(yīng)力，這是在設(shè)備加熱過程中形成的，正規(guī)廠在設(shè)備制做完成后，雖然經(jīng)過熱處理消除應(yīng)力，但仍有殘留，另外設(shè)備在安裝、生產(chǎn)過程中，由于溫度、機械等因素也都會使設(shè)備產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，在這些應(yīng)力部位，氯離子很易積聚造成腐蝕。 

 

   （2）氯離子的催化作用是在設(shè)備存在有內(nèi)應(yīng)力的情況下產(chǎn)生的，由于氯離子的催化作用而使不銹鋼設(shè)備產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂，首先是從點腐蝕、縫隙或腐蝕溝槽上開始，使被破壞的鈍化膜無法修復(fù)，故腐蝕不斷加深，直至金屬呈枝狀裂紋而被破壞。有的資料介紹只要每升幾毫克的氯離子，甚至0.2mg/L 氯離子就可產(chǎn)生腐蝕開裂。另外，氯離子在縫隙中或污垢下容易富集而產(chǎn)生氯離子高濃度，例如某廠的循環(huán)冷卻水中的氯離子約200 mg/L，但在損壞的殼程水冷器管板與管程連接的縫隙處，氯離子則高達20000~30000 mg/L，而現(xiàn)場管程水冷器未發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂現(xiàn)象，原因是殼程水冷器有縫隙并且水流速低，為氯離子富集創(chuàng)造了條件。再有某廠投產(chǎn)僅兩個月的時間，大批換熱器就發(fā)生了因腐蝕開裂而泄露，當時循環(huán)冷卻水中氯離子含量僅20~50 mg/L，可見氯離子多少并不是產(chǎn)生腐蝕開裂的唯一因素。 

 

    （3）溫度的誘導(dǎo)作用，眾所周知，溫度是化學反應(yīng)的重要因素，腐蝕開裂也不例外。在拉應(yīng)力和氯離子都存在的條件下，溫度較低腐蝕不明顯，溫度升高則腐蝕開裂加劇。有的資料認為奧氏體不銹鋼達到70°C時就產(chǎn)生腐蝕?，F(xiàn)場發(fā)現(xiàn)，應(yīng)力腐蝕開裂均發(fā)生在水冷器的熱端，即工藝介質(zhì)進口端，冷端不產(chǎn)生腐蝕，介質(zhì)溫度小于150°C的水冷器也未發(fā)現(xiàn)過腐蝕開裂。 

 

   （4）污垢、水流速也是影響腐蝕的重要因素，這兩個因素互有因果關(guān)系，流速低不易擴散，利于氯離子富集，同時也易使污垢沉積，加劇氯離子的富集和腐蝕。同樣條件下，殼程設(shè)備較易發(fā)生腐蝕原因也就在此。 

 

   國標及國際上各廠商的氯離子指標 現(xiàn)在國際上還沒有一個統(tǒng)一的循環(huán)冷卻水水質(zhì)標準，因此各廠商的標準只是根據(jù)本廠的經(jīng)驗確定的。所以標準五花八門、高低不一，有的公司限制很嚴，規(guī)定應(yīng)小于100 mg/L，甚至小于50 mg/L，但有的公司則不太嚴，規(guī)定為<400 mg/L，還有的公司則不限制。出現(xiàn)這種情況主要是各公司受本身經(jīng)驗所限和對現(xiàn)代循環(huán)冷卻水處理技術(shù)缺乏了解所致。

 

    我國原來的標準對氯離子的規(guī)定是<300 mg/L。根據(jù)調(diào)查，這一指標是偏低的。 對氯離子的防腐措施 針對循環(huán)冷卻水的腐蝕（包括氯離子腐蝕）防護，目前國內(nèi)常用的有兩種方法，一種是藥劑處理法，即在循環(huán)冷卻水中投加阻垢緩蝕藥劑，控制腐蝕，另一種則是材料防腐，選擇抗腐蝕材料制作換熱器，前一種方法是目前廣泛采用的，后一種僅在電力行業(yè)較為普遍。

 

    水處理藥劑法常用的緩蝕劑有鉻酸鹽、聚合磷酸鹽、有機磷酸鹽、鎢酸鹽、鉬酸鹽、硅酸鹽、硫酸亞鐵等，由于環(huán)