????? 為了控制工業循環冷卻水系統結垢和腐蝕，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。為使工業循環冷卻水處理達到技術先進，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。

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，最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，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成為必須手段，而且有大量含磷和含排放，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，也是工廠應該高度重視的大事。2004年2月間，四川某大型化工集團排放，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，總經理引咎辭職。造成這一嚴重后果的直接原因，是該循環水采用的技術無法使用含氨作補充水。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，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。將工段單獨隔開，杜絕含銅物質與循環水接觸。這樣一來，含氨、尿素解析、車間地面沖洗水（含氨）、等均可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m2·k/w，1?m2·h·C/kсal=0.86?m2·kw，原規范指標規定為1.72×10-4~3.44×10-4m2·k/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、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。
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4、循環冷卻水水質指標：

懸浮物?：允許值≤50?mg/l。

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

PH值：指標為8.5—9.5。

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

水溫大于50。C，聚磷酸鹽易轉化為正磷酸鹽，產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。根據實踐經驗，水溫可以放寬至70。C，（循環熱水采暖系統，雖不屬冷卻水范圍，但屬于循環水處理，水溫可以放寬至95。C），為設計較高水溫的循環水處理提供了可借鑒的經驗和數據。

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，否則將產生磷酸鈣結垢，廢氨廢堿更不敢入循環水中使用。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，只有不斷排放循環水或控制低濃縮倍數，才能正常運行，很不利于節水和環保。

使用LHE聚合物，結垢離子絡合成為不溶物沉出，循環水中的堿度下降，為高堿度含氨含堿廢水提供了條件。實際應用中，循環水中總堿度即使達1000?mg/l以上也不影響藥效。

使用節水環保型水處理聚合物，由于循環水是閉路運行，例如化肥廠的合成、造氣、碳化循環冷卻水，一般正常運行時，由于蒸發、濺失、除塵等因素，一年也不須排放廢水。循環水中的氨，與水中的鈣鎂離子和聚合物絡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水，杜絕了污染，節省了水資源。

鈣離子。循環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合物再轉化成非離子泥垢。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動關系。在規定的加藥量、PH值、堿度指標內，鈣離子也自動平衡在一個相對穩定的范圍。但不宜超過600mg/L。

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

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

氯離子是造成金屬腐蝕的重要因素。在采用節水環保型聚合物的循環水系統中，水的PH值和總堿度較高，又有聚合物使金屬設備表面形成有機緩蝕保護膜，鋼鐵設備在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，也是影響節水的大敵，目前尚無簡便、廉價的去除氯離子的方法。