A. 工业为什么要有循环水处理,又有什么作用
1、杀菌灭藻:在工业生产过程中,因为生产的产品需要形成工业用品,需要需要使用到大量的冷却水,而这些冷却水在储藏的过程中,容易滋生一些微生物以及尘土积累在水中,由此造成了管道腐蚀和沉积物增多,最终影响到工业生产。所以需要使用循环水处理系统来进行杀菌和灭藻,这样才能保证冷却水的纯净以及管道的通畅。通常为了保证水中的微生物全部杀灭干净,会在水处理系统当中增加一些杀菌剂,既能起到杀菌又能防止水中污垢再次形成。
2、防腐蚀:另外,在循环水处理系统当中,还特别增加了一些活性氧,这些活性氧吸附在管道的内壁,形成一层保护膜,这样有水垢以及一些微生物通过管道时,就不会对管道产生腐蚀,可以保证管道一直都是畅通无阻的。
3、防垢除垢:循环水在运行的过程中,因为之前水中已经产生了大量的泥沙堆积在水中,所以长期积累下来的话,会形成很大的一个污垢,而这些污垢对工业生产会造成很大的影响。使用循环水处理系统之后,能够有效地将这些污垢清楚干净,在管道的表层形成一个保护膜,防止今后泥沙等水垢积累在管道内壁。
B. 工业循环水处理作用有哪些
我们循环水处理主要是除水垢,用的好像是日心源还是心日的电脉冲除垢产品,用在冷却塔上的
C. 工业循环水处理的机理与方法
工业循环水通常应用在冷却水系统中,其目的是提高水的利用率。在工业循环水中,包含有大量的沉淀物、胶体、悬浮物等杂质,这些物体的稳定性均较差。近几年,工业循环水处理技术不断进步与发展,为提高工业循环水的利用率提供了技术保障。本文主要对工业循环水处理尘中的机理进行了深入分析,并详细介绍了工业循环水处理的化学方法与物理方法,以期为同行提供借鉴与帮助。
工业循环水实质就是循环冷却水。一般而言,工业冷却水的用水量在工业用水中的所占比例超过90%。冷却水主要是用来冷却产品及设备,以有效提高设备的生产效率,而所用工业循环水必须有较低的水温、较低的浊度、不易结垢、不易滋生细藻等特性。对循环水进行处理,指的是选取正确的阻垢剂、缓蚀剂等处理剂对循环水进行相应的处理,以提高循环水的利用率。
1、关于工业循环水处理的机理分析
1.1缓蚀机理的相关分析
缓蚀机理的作用原理是选择合适的缓蚀剂以保证金属对循环水的缓蚀作用。常用的缓蚀剂有钥酸盐、磷酸盐、锌盐、铬酸缓蚀剂、聚磷酸盐等,这些缓蚀剂都可以于钢铁表层较好地形成一种保护膜,起到缓蚀作用。其中,锌盐的成本相对较低,但其毒性较强,所以工业部门及环保部门都对该缓蚀剂的使用做出了严格规定;钥酸盐与别的药剂一同使用时,能够有效地抑制点蚀,尤其是对钢、铜、铝的缓蚀作用均较好,但其药剂用量相对较大,且成本较高;聚磷酸盐与磷酸盐尽管会促进藻类生长,但其价格、毒性均较低,反而得到了较广泛的应用[1]。
1.2阻垢机理的相关分析
水垢一般指的是水中微溶性盐类汪册在换热面上沉积而成的一种垢层,该种垢层在水派陵山循环中最为常见,同时其危害也是最为严重的。阻垢剂是一种控制水垢的技术,一般情况下,添加阻垢剂之后,循环冷却水都能保持很高的至垢离子浓度,从而有效抑制水垢产生,并能将其浓缩的倍数大幅度提高,起到降低补水量与排污量的目的。结晶、聚合、沉积是水垢形成的常规过程,因此阻垢剂的阻垢机理也极具复杂性,具体表现如下:①晶体品格发生畸变,水垢碳酸钙结晶的坚硬度与致密度均较高,使用阻垢剂后,会对水垢结晶形成一种干扰,此时晶体内部应力会相应加大,最终晶体渐渐发生畸变、破裂,阻止了水垢的形成;②络和增溶,指的是阻垢剂与水中钙镁离子所形成的稳定性较强的螯合物,既能增加钙镁盐的溶解度,又能有效阻止水垢的形成;③凝聚与分散,阴离子型的阻垢剂,其阴离子能够与碳酸钙的微晶产生物理化学反应,在微晶表层所形成的双电层 阻止了水垢的形成,除此之外,阻垢剂的阻垢机理还有再生解脱膜假说、双电层作用机理等,此处不一一赘述[2]。
2、工业循环水的物理处理方法
现阶段,在工业循环水的处理中,较常用的是化学处理方法,但由于其毒性与腐蚀性较高,因此其使用受到了较大的限制。在物理处理方法中,尤以阴极保护与膜处理法发展速度较快。
2.1阴极保护的相关分析
阴极保护指的是利用直流电流,让含有离子的保护介质流至处于保护范围内的金属,而被保护的金属,其负电位能够在该种作用下移至保护的电位圈内,金属则不会被腐蚀。阴极保护方法一般有两种:一种是外加电流的阴极保护,另一种是牺牲阳性的阴极保护,外加电流的阴极保护主要是靠施加外加电流来完成,牺牲阳性的阴极保护则是靠阴、阳两极的偶联来完成。工业循环水的物理处理方法主要是利用循环水的物理特性,以保持工业循环水的特性为前提,实现循环水的净化、冷却利用,该方法的应用前景较为广泛。相关技术人员应不断加大资金投入,并对此进行更深入的分析研究,尽量减少其缺陷,提高其技术性与专业性,使该方法在工业循环水的处理中得到更好的发展。
2.2膜处理法的相关分析
膜处理法指的是通过借助特殊的薄膜对循环水里的某些成分进行选择性的过滤,该方法具体包括了纳滤处理法与反渗透处理法。纳滤处理法在现阶段的工业循环水处理技术中是最为常见、发展较快的一种,其渗透率较高,纳滤的工艺、技术也较为先进;反渗透处理法指的是给工业循环水施加一些压力,循环水由于受到压力作用,会进入到水分离的过程,在该过程中,就可提取出符合标准的工业循环水[3]。反渗透处理法可以对工业循环水进行更深度的净化处理,有效加快水与多余物质的分离速度。与化学处理法相比,膜处理法的毒性与刺激性虽然较低,但其所取得的效果却比不上化学处理法。
3、工业循环水的化学处理方法
工业循环水的化学处理方法指的是通过借助阻垢剂、缓蚀剂、杀生剂、复合水处理剂等处理剂来实现对工业水的冷却处理,使用化学处理方法可以将冷却水的利用率大大提高,可以很好地控制结垢腐蚀,并能有效节约能源、延长设备的使用期限。由于上文已对阻垢剂与缓蚀剂作了相关介绍,以下着重对复合水处理剂与杀生剂进行相关研究。
3.1复合水处理剂的相关分析
和单一水处理剂比较,复合水处理剂有许多优点:缓蚀剂和阻垢剂、缓蚀剂和缓蚀剂之间通常会有协同增效的功效;能简化许多加药的手续;能同时实现对多种金属材质腐蚀、污垢产生的控制等。较典型的复合水处理剂一般主要有以下几种配方,分别为:有机磷系水处理药剂配方、铬系水处理药剂配方及钥系水处理药剂配方[4]。
3.1.1有机磷系配方的相关分析
有机磷系配方是工业循环水的化学处理中效果较为显着的方法,该配方药源较丰富、药剂性能较稳定,同时具有缓蚀剂与阻垢剂的功效,且温度较高、抗氧化性也较好,使用方便、简捷,能用在碱性水处理中,最常见的配方为HEMA+HEDP+Zn2+。
3.1.2钥系配方的相关分析
该配方毒性较低且无污染,最常见的配方为钼酸钠+PAA+Zn2++木质素磺酸盐+葡萄糖酸钠。
3.1.3铬系配方的相关分析
铬系配方可以将工业循环水中锌的稳定性大大提高,起到减少由微生物造成的腐蚀与粘泥,被认为是当前国内药源最丰富、技术最成熟的配方,较常见的配方为六偏磷酸钠+HEDP+PAA+Zn2+。值得注意的是,要注重对微生物进行有效控制。
3.2杀生剂的相关分析
在控制工业循环水系统微生物的方法中,杀生剂是最主要的一种。杀生剂一般主要有两种:氧化性杀生剂、非氧化性杀生剂。
3.2.1氧化性杀生剂的相关分析
在氧化性杀生剂中,较常见的有Cl、ClO2、O3等。Cl一直有用于水中杀菌消毒的历史,其价格较低、杀菌力较强、操作方便;ClO2则是较新型的氧化性杀生剂,杀菌力强、不易产生致癌有机物,一般适用于生活饮用水的处理;O3的氧化性较强、稳定性较差,但不会使水中的氯离子浓度有所增加,排放时也不会对环境造成污染,且能在光合作用下分解出氧气。Br2作为Cl的替代品,其杀生速度也十分快,在一样的环境下,Br2能在4分钟内使细菌的存活率下降到0.0001%。
3.2.2非氧化性杀生剂的相关分析
使用频率较高的非氧化性杀生剂主要有洁而灭与新洁而灭。非氧化性杀生剂能在水溶液中分解出阳离子活性基因,高效、毒性低、生物降解性能好是其显着的特点,此外,非氧化性杀生剂的PH使用范围较广,且使用浓度较低,投药十分方便。
总而言之,在大多的循环水系统中,一般以氧化性杀生剂和非氧化性杀生剂的联合使用所取得的效果为佳。
4、小结
综上所述,工业循环水处理技术在近几年得到了较大的进步与发展,尤其是化学处理方法与物理处理方法,都凭借其独自的优势,有效抑制了水垢的产生,并使循环冷却水的重复使用率得到大大提高,延长了设备的使用期限。在未来的发展中,相关技术人员还应加大资金投入,并加大研究力度,争取找出更多、更好的方法来净化工业循环水,为企业创造更多的效益。
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D. 工业循环冷却水的作用是什么它是如何工作的
工业循环水的作用是一、换热,也就是利用换热装置,将冷或者热的循环水与需要降温或者升温的
物料通过导热介质进行换热,冷热水均可循环使用。
二、洗涤,利用水的流动性和溶解性,对被处理物料进行的净化处理。要求
被净化物质有水不互溶,而且能快速沉降,且被净化物料中的杂质
具有水溶性,洗涤用水可以重复使用直至饱和。
E. 工业循环水系统的主要危害是什么,会造成什么影响
工业循环冷却水系统的连续运行,水的浓缩而导致水中各种离子浓度增大,相应的腐蚀、结垢等问题亦随之发生。当补充水为工业新水时,由于钙、镁离子较多,如不进行水质稳定处理,会造成设备内部的结垢,降低换热效率,严重时还会堵塞管路,带来安全隐患;循环水系统为开路循环,水中溶解氧充分,溶氧腐蚀很容易进行,氯离子、硫酸根离子等也会对设备、管路等造成腐蚀;同时由于水中含有足够的有机物和无机物,水温达到25~35℃时,这些因素给微生物的生长繁殖提供了适宜的条件,微生物既能造成污垢沉积,又能造成腐蚀,在
敞开式循环冷却水系统中,水垢、腐蚀和微生物危害习惯称为三大危害。
1、沉积物的形成
水系统的传热面与管壁上形成的水垢和污垢,称为沉积物,其形成通常有以下三种来源:水生沉积物,即悬浮固体物(如泥沙、尘土、细菌尸体、有机物等)因水流速度过低(小于1m/s)而沉积于系统中;外界的污染,如树叶、羽毛、包装袋等异物飘入系统中而沉积;水形成沉积物,即溶存固体物因温度变化等因素,在系统中沉淀或结晶形成,通常将此类沉积物称之为水垢。水形成沉积物的种类与成因如下。
1)碳酸钙(CaCO3)
Ca2++2HCO3-→CaCO3↓+H2O+CO2↑
在大部分的冷却水中都含有高浓度的重碳酸钙,其溶解度相当低,很容易在热交换器表面上形成碳酸钙沉淀。碳酸钙、碳酸氢钙、氯化钙、镁化合物及硫酸钙的溶解度如下表所示。
常见难溶物质溶度表
名称 分子式 溶解度(以CaCO3计)/mg·L-1
在0℃ 在100℃
重碳酸钙 Ca(HCO3)2 1620 分解
碳酸钙 CaCO3 15 13
氯化钙 CaCl2 336 000 554 000
硫酸钙 CaSO4 1 290 1 250
重碳酸镁 Ca(HCO3)2 37 100 分解
碳酸镁 MgCO3 101 75
氯化镁 MgCl2 362 000 443 000
硫酸镁 MgSO4 170 000 356.000
碳酸盐溶解在水中达到饱和状态时,存在下列动态平衡:
Ca(HCO3)2=Ca2++2HCO3-
HCO3-=H++CO32-
CaCO3=Ca2++ CO32-
朗格利尔(Langlier)根据上述平衡关系,提出了饱和pH和饱和指数的概念,用以判断碳酸钙垢在水中是否会析出。
朗格利尔指出:
当L.S.I.>0时,碳酸钙会析出,这种水属于结垢型水;
当L.S.I.=0时,碳酸钙不会析出,原有的碳酸钙也不会被溶解,这种水属于稳定型水;
当L.S.I.<0时,原来附着在换热面上的碳酸钙会被溶解,使碳钢金属表裸露在水中而腐蚀,这种水属于腐蚀型水。
雷兹纳(Ryznar)提出了稳定指数(R.S.I.)来进行碳酸钙析出的判断法,雷兹纳通过实验指出:
当(R.S.I.)=[2pHs-pH]<6 结垢
当(R.S.I.)=[2pHs-pH]=6 既不腐蚀也不结垢
当(R.S.I.)=[2pHs-pH]>6 腐蚀
帕科拉兹(Puckorius)认为水的总碱度比水的实际测定pH能更正确地反映出冷却水的腐蚀和结垢倾向,他认为将稳定指数中水的实际pH改为平衡pH(pHeq)将更切合实际生产。pHeq按下式计算:
pHeq=1.465lgM+4.54
式中:M—循环冷却水的总碱度
2)硫酸钙(CaSO4)
硫酸钙的溶解度比碳酸钙约高出100倍,故硫酸钙垢的形成机会较碳酸钙垢少,但是一旦硫酸钙垢沉积物形成,不容易将其清除。
通常情况是控制钙离子浓度与硫酸钙离子浓度(mg/L)的乘积不超过500000,即[Ca2+]×[SO42-]小于500000,则硫酸钙的沉积物形成的机会很少。
3)氧化铁
腐蚀的产物或水中含有的溶铁在系统中氧化而形成氢氧化铁或氧化铁絮体,进而形成各种铁的难溶氧化物或者其他难溶化合物。
Fe2++2OH-→Fe(OH)2
4Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3
2Fe(OH)3→Fe2O3+3H2O
4)氧化硅
水中硅能与镁、钙形成不溶性的硅酸盐沉积物。
Mg2++SiO2+H2O→MgSiO3↓+2H+
Ca2++SiO2+H2O→CaSiO3↓+2H+
在冷却水系统中,硅含量通常控制在200 mg·L-1以下。
2、腐蚀的形成
由于和周围介质相作用,使材料(通常是金属)遭受破坏或使材料性能恶化的过程称为腐蚀。
腐蚀是一种化学或电化学过程,水中金属腐蚀类型有均匀腐蚀、点蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、微生物腐蚀及泡蚀、磨蚀等。最常见的包括均匀腐蚀、电偶腐蚀和微生物腐蚀、垢下腐蚀等。
1)均匀腐蚀
均匀腐蚀的特征是化学反应发生在整个暴露表面或相当大的面积上,腐蚀以均匀速度进行,金属越来越薄。循环水在中性或碱性条件下运行,引起均匀腐蚀的主要原因是溶解氧的阴极去极化作用。钢铁中的铁元素和碳元素构成简单的原电池反应。
在阳极,铁失去电子成为铁离子进入溶液:
Fe→Fe2++2e-(阳极反应)
电子从阳极的铁流向阴极碳,在阴极,溶解氧在碳上得到电子生成氢氧根离子:
O2+2H2O+4e-→4OH-(阴极反应)
在水中,阴极、阳极的产物结合生成氢氧化亚铁沉淀:
Fe2++2OH-→Fe(OH)2
溶解氧向金属表面输送使得腐蚀过程得以持续,这是决定腐蚀速度的一步,溶解氧还使得氢氧化亚铁进一步氧化为二次产物氢氧化铁:
4 Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3
由于腐蚀产物的阻挡,水中溶解氧达到这个腐蚀点的速度减慢,形成腐蚀点四周的氧浓度大于腐蚀点的氧浓度,使得腐蚀点四周成为阴极,腐蚀点本身成为阳极,腐蚀继续以氧浓差梯度腐蚀的方式进行。此时,腐蚀产生的亚铁离子通过疏松的二次产物层向外扩散,当它遇到水中的OH-或者O2时,又产生新的二次产物,积累在原有的二次产物层中,因此二次产物层越积越厚,形成鼓包,鼓包下面越腐蚀越深,形成陷坑。
2)电偶腐蚀
电偶腐蚀又称双金属腐蚀,当两种不同的金属浸在导电性水溶液中,两种金属之间通常存在电位差。如果这两种金属互相接触或用导线连接,则电位差会驱使电子在他们之间流动,形成原电池。以铜材质和碳钢材质接触为例,电极反应如下:
阳极(Fe):Fe→Fe2++2e-
阴极(Cu):Cu2++2e-→Cu
与不接触(导电)时相比,电位较低的金属在接触(导电)后腐蚀速度通常会显着增加,而电位较高的金属在接触后腐蚀速度将下降。
3)其他因素
由于各种原因在金属表面形成的粘泥的沉积,会产生垢下腐蚀,某些微生物的新陈代谢作用(如硫酸盐细菌等)也会影响电化学腐蚀过程,促进腐蚀加速。
3、微生物危害的产生
循环冷却水系统中微生物的种类和数量相当多,危害很大。主要类型包括好氧异养菌、硫酸盐还原菌、铁细菌、藻类、真菌、原生动物等。其造成的危害在循环冷却水系统中是很严重的,与水垢、非微生物的电化学腐蚀比起来,其危害更胜一筹。微生物带给系统的危害不外乎黏附和腐蚀,表现出来时往往和水垢、其他腐蚀的危害混和在一起,对于腐蚀和黏泥附着也不能严格分开。
1)微生物的腐蚀
微生物对金属的腐蚀途径大致包括以下几种:1、产生腐蚀性物质,如好氧菌产生的有机或无机酸;2、造成氧浓差电池,如铁细菌附着在金属表面,氧化亚铁离子生成高价的铁化合物沉积在金属表面形成结瘤,造成局部氧浓度下降;3、阴极或阳极的去极化作用加速腐蚀过程。
2)微生物黏泥与污垢沉积
微生物群体及其分泌物会形成胶黏状物,这些黏泥很容易附着在设备上,造成沉积物的危害。实际上,系统中的沉积物很少是单一的微生物黏泥,而是以微生物黏泥为主,也含有一部分淤泥、水垢和腐蚀产物。
这些黏泥污垢的危害很大。由于其黏附特性,在水中起到架桥、絮凝的作用,使难溶性盐类的悬浮晶粒长大,进而沉降在设备上;黏泥附着造成垢下腐蚀;黏泥使水冷器的污垢热阻值增加,换热器效率大大降低;黏泥附着部位的金属无法接触缓蚀阻垢剂等等。