科學(xué)合理且全面完整的化學(xué)水處理方案

循環(huán)冷卻水的化學(xué)水處理就是通過(guò)在水中投加各種化學(xué)水處理藥劑而達到解決或緩解沉積物附著(zhù)、金屬設備腐蝕和微生物滋生這三個(gè)問(wèn)題，完整的技術(shù)過(guò)程應是針對循環(huán)水系統的水質(zhì)、設備材質(zhì)、工況條件選擇緩蝕劑、阻垢劑、分散劑、殺生劑正確匹配組成水處理配方，并提出工藝控制條件、提供相應的清洗、預膜方案等，其中將緩蝕劑、阻垢劑、分散劑等組成配方、確定適宜的工藝控制條件，指導開(kāi)車(chē)，提供技術(shù)服務(wù)，這是冷卻水處理技術(shù)的主要內容。

循環(huán)水系統中的沉積物主要是水垢和污垢（淤泥、腐蝕產(chǎn)物及生物沉積物），天然水中溶解的各種鹽類(lèi)因受熱等各種原因從水中析出，我們稱(chēng)之為水垢，有如：碳酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、氯化物、硅酸鹽等等，以鈣鹽為多。在化學(xué)水處理中使用阻垢劑時(shí)，不同的藥劑對不同的垢起的作用差異很大；而水源不同（江河湖水、地下水、市政供水等等），水質(zhì)差別也會(huì )很大（同一水源，不同季節，水質(zhì)也會(huì )有差異），所以，必須先通過(guò)全面的分析，確定水中鹽類(lèi)的主要成分，即主要成垢物質(zhì)，再選用合適的阻垢劑。

水中金屬的腐蝕主要是有氧的電化學(xué)腐蝕，而化學(xué)水處理方法就是通過(guò)在水中投加緩蝕劑（以鈍化膜、沉淀膜及吸附膜等等形式）覆蓋于金屬表面，起到減緩腐蝕的作用。所以，我們就得先了解系統中金屬的種類(lèi)，結合水質(zhì)條件及運行參數，選擇緩蝕劑，并確定處理方案。

在冷卻水中會(huì )引起故障的微生物主要是細菌、真菌及藻類(lèi)，如鐵細菌、硫酸鹽還原菌、硝化細菌及硫桿菌等等，它們有的會(huì )直接腐蝕各種金屬或非金屬，有的則會(huì )粘附其它雜質(zhì)沉積附著(zhù)，危害極大。得先確定系統中主要存在的微生物的種類(lèi)及數量，結合水質(zhì)的情況和運行的狀況，選擇針對性的殺菌滅藻劑，制定有效的殺菌滅藻實(shí)施方案。

總而言之，水處理在進(jìn)入具體實(shí)施之前，先得通過(guò)各項分析，全面了解系統及水質(zhì)的情況，有時(shí)對補充水可以用穩定指數、飽和指數等作腐蝕型或結垢型水質(zhì)的預判，再通過(guò)實(shí)驗，針對性地選擇合適的緩蝕劑、阻垢劑及殺菌滅藻劑，并正確匹配組成高效的水處理配方。

在具體的水處理應用過(guò)程中，對于緩蝕、阻垢及殺菌需要作整體考慮，而往往緩蝕及阻垢劑也是復配使用的，有時(shí)，是一種水處理藥劑兼具緩蝕及阻垢的功能，選擇復合緩蝕、阻垢劑及殺菌劑組成配方并制定處理方案時(shí)，要全面考慮兼容性，突出“協(xié)同效應”，需要考慮以下的一些因素：

1)是否適用于該冷卻水系統運行的pH值范圍；

2)能否使冷卻水的濃縮倍數達到設計要求；

3)運行的費用和用戶(hù)的經(jīng)濟條件，這里不僅要考慮水處理劑的費用，而且還要考慮原水預處理和排污處理的費用以及對工藝生產(chǎn)帶來(lái)的影響；

4)復合水處理劑或其中各組成藥劑的供應來(lái)源；

5)操作管理是否方便；

6)當地環(huán)保部門(mén)的規定和對周?chē)h(huán)境的污染；

7)工藝生產(chǎn)發(fā)生事故時(shí)，泄漏的物料對水處理劑作用的干擾；

8)水處理劑中的緩蝕劑、阻垢劑和配用的殺生劑的相容性；

9)使用的換熱設備的結構、材質(zhì)以及預膜、涂料的處理情況。

日常運行中，還得考慮根據各種變化作相應的調整。

水處理的具體實(shí)施應按如下步驟進(jìn)行：

如果需要，應該首先進(jìn)行冷卻用水的預處理；其次，是對系統的表面處理（清洗、預膜）；最后，再進(jìn)行日常的緩蝕、阻垢及殺菌處理。

1．補充水的預處理

由于地表天然水中混入的懸浮物、膠體物構成水的濁度，濁度太高則不能直接供冷卻水使用。通常用混凝沉降、過(guò)濾等方法去除（離子交換也是預處理的一類(lèi)）；有些地區的地下水含鐵量或水中的硬、堿度過(guò)高，也需要通過(guò)預處理手段先降下來(lái)一部分，否則，冷卻水使用過(guò)程中正常的水處理藥劑將達不到理想的效果。

2．系統的表面處理

在進(jìn)行日常緩蝕、阻垢及殺菌處理之前，先得對系統作表面處理，目的是清除金屬表面的沉積物，預膜保護后，再投加日常水處理藥劑。表面處理過(guò)程需注意幾點(diǎn)：

1)根據沉積物質(zhì)的成份選擇合適的清洗藥劑，保證安全、高效；

2)嚴格按技術(shù)要求完成整個(gè)操作流程，根據技術(shù)參數確定清洗終點(diǎn)（如：鐵離子含量曲線(xiàn)、濁度曲線(xiàn)、電導率曲線(xiàn)等等），保證有效、經(jīng)濟；

3)新系統投用之前，也需進(jìn)行表面處理。對于新系統而言，正常投用前的沖洗只能清除安裝過(guò)程中遺留在系統內的碎屑、雜物和塵土，但清除不了設備和管道在生產(chǎn)及安裝中生成的表面氧化皮和油污，而這些會(huì )影響預膜處理的效果，所以，要采取更為徹底的表面處理。

4)循環(huán)水系統的預膜是為了提高緩蝕劑的成膜效果，常在循環(huán)水開(kāi)車(chē)初期投加較高的緩蝕劑量，待成膜后，再降低藥劑濃度維持補膜，即所謂的正常處理。這種預膜處理，其目的是希望在金屬表面上能很快地形成一層保護膜，提高緩蝕劑抑制腐蝕的效果。實(shí)踐也證明在同一個(gè)系統中，經(jīng)過(guò)預膜和未經(jīng)預膜的設備，在用同樣的緩蝕劑情況下，其緩蝕效果卻相差很大。循環(huán)水系統除了在開(kāi)車(chē)時(shí)必須要進(jìn)行預膜外，在發(fā)生以下情況時(shí)也需進(jìn)行重新預膜：

年度大檢修，系統停水后

系統進(jìn)行酸洗之后

停水40h或換熱設備暴露在空氣中12h

循環(huán)水系統pH＜4達2h。

3．日常水質(zhì)處理

經(jīng)過(guò)預處理的水將直接作為冷卻水的補充用水，在對系統進(jìn)行了表面處理后，則依據通過(guò)全面分析及實(shí)驗篩選出的緩蝕、阻垢及殺菌處理的方案投加藥劑，進(jìn)入了對水質(zhì)的日?？刂铺幚黼A段。

系統在日常的運行中，補充水的水質(zhì)可能會(huì )隨季節有所變化，系統的運行參數也有可能會(huì )有調整，則需要隨時(shí)監控水質(zhì)和處理效果，并根據運行參數、補充水質(zhì)的變化作水處理方案的相應調整，以確保穩定的最優(yōu)化效果，調整方向包括，藥劑種類(lèi)、投加濃度、組成配方的比例及投加方式等等。

而在監控水處理效果的方法中，水質(zhì)分析一般只作為調整處理方案的依據，水處理的績(jì)效的檢測應采用更直觀(guān)、更準確的方法——腐蝕及熱交換效率的測試，即以?huà)炱ɑ蛴迷诰€(xiàn)腐蝕測試儀測定循環(huán)水系統中各金屬的腐蝕速率或瞬間腐蝕速度；用污垢熱阻在線(xiàn)測試儀測定熱交換效率和監測換熱器等等。

國標或部標都相應對冷卻水系統中抑制材料腐蝕及沉積物附著(zhù)有明確的規定，對作為間接反映系統運行狀態(tài)的水質(zhì)中各項數據也有明確的標準。

綜上所述，科學(xué)、合理和最優(yōu)性?xún)r(jià)比的水處理工藝程序是根據您目標系統的運行參數、設備材質(zhì)、工況條件、水質(zhì)條件，通過(guò)分析及實(shí)驗來(lái)選擇最合適的水處理單體及確定單體間的配比組成配方，并采取正確的操作流程和確定適宜的工藝控制條件。運行過(guò)程中還須隨時(shí)通過(guò)分析及實(shí)驗，調整藥劑單體、配方比例及投加劑量，以適應由于氣候、環(huán)境介質(zhì)、補充水水質(zhì)及運行參數等各方面因素的變化引起的循環(huán)水質(zhì)的變化，達到處理效果的優(yōu)化。

水處理綜述暨對水處理未來(lái)發(fā)展的展望

前面討論了用化學(xué)水處理方式綜合解決循環(huán)水系統中沉積物附著(zhù)、設備腐蝕及微生物滋長(cháng)等運行障礙的方案。在理論上和實(shí)踐過(guò)程中，除了化學(xué)水處理方式外，還可以運用其它的一些方法去抑制沉積物的析出、緩解金屬的腐蝕及控制微生物引起的腐蝕、黏泥及其生長(cháng)，例舉如下：

1.控制水垢析出的方法，除了投加阻垢劑外，大致還有以下幾類(lèi)：

1) 使用離子交換樹(shù)脂法或石灰軟化法等從冷卻水中除去成垢的鈣離子的方法；

2)加酸或通CO2氣，降低pH值，穩定重碳酸鹽的方法；

3)使用靜電阻垢儀器或電子阻垢儀器。

2．污垢的控制，除了投加分散劑外，還有以下幾種方法：

1)通過(guò)預處理，降低補充水的濁度；

2)增加旁濾設備。

3．金屬腐蝕的控制方法，除了添加緩蝕劑外，還有以下三種：

1)提高冷卻水的pH值；

2)選用耐蝕材料；

3)用防腐阻垢涂料涂覆。

4．微生物引起的腐蝕、黏泥及其生長(cháng)的控制方法，除了投加殺生劑外，主要還有以下一些方法：

1)選用耐細菌腐蝕的材料；

2)控制冷卻水中的氧含量、pH值、懸浮物和微生物的養料；

3)采用殺生涂料；

4)采用犧牲陽(yáng)極的陰極保護；

5)清洗；

6)防止陽(yáng)光照射；

7)旁流過(guò)濾；

8)混凝沉淀；

9)噬菌體法。

實(shí)踐證明，以上的各種方法作為輔助手段，都能在防腐、阻垢或殺菌的某一方面起一定程度的作用，但比較化學(xué)水處理方式，它們或者還不全面，或者單一方式的處理效率還達不到要求，或者是不夠經(jīng)濟。一個(gè)良好的水處理控制方案往往是以化學(xué)水處理方法為主，根據系統的特定情況，結合以上的一些輔助手段聯(lián)合使用。

雖然目前化學(xué)處理方式是最行之有效的水處理方案，但隨著(zhù)全球對環(huán)境保護的重視，對一些毒性較大，或本身雖屬于無(wú)毒或低毒，但會(huì )造成水體的富營(yíng)養化而被列為第二類(lèi)污染物的一些化學(xué)水處理藥劑的使用或排放已有很?chē)栏竦囊?，如鉻酸鹽及其復合冷卻水緩蝕劑、磷酸鹽類(lèi)的緩蝕劑和水處理劑等等，這就要求我們需要開(kāi)發(fā)無(wú)毒或低毒、低磷和非磷的水處理劑；而操作簡(jiǎn)便、管理方便及對環(huán)境沒(méi)有污染的物理水處理方法及水處理在線(xiàn)檢測、監控技術(shù)也是今后大力發(fā)展的方向。

冷卻水處理是一門(mén)涉及許多學(xué)科的‘邊緣’科學(xué)，它需要專(zhuān)門(mén)的知識和經(jīng)驗。冷卻水處理方面的專(zhuān)家不多，而且作為新興行業(yè)，很多單位的技術(shù)人員在冷卻水處理發(fā)生問(wèn)題時(shí)由于自身缺乏經(jīng)驗，希望能及時(shí)得到全面的專(zhuān)家意見(jiàn)，所以，一種基于知識的計算機程序系統，能模擬專(zhuān)家領(lǐng)域的專(zhuān)家求解問(wèn)題的能力，對面臨的復雜問(wèn)題，能做出專(zhuān)家水平的結論的冷卻水處理咨詢(xún)用的計算機專(zhuān)家系統也將是今后大力發(fā)展的方向。