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    知識儲備:工業循環水知識解析
    中國水工業網2017-11-30 14:13:50 水博網
    【中國水工業網】

         什么是水處理

        這里所說的水處理并不是普遍意義上的污水處理,而是工業水處理,相反,我們處理的往往不是污水,而是可以被利用的正常態的水,這些水的來源有很多,例如地表水、河水、經過處理后的生活污水(我們多叫中水),這些水我們同稱作補水。當補水進入了工廠冷卻系統之后,就成為了我們常說的循環水,這些循環水的作用往往是冷卻作用。大部分工廠的循環水冷卻系統是敞開式的,也就是有一部分是暴露在空氣里面的,而暴露在空氣中的這部分(一般是一個冷卻塔,將被升溫的循環水冷卻),隨著時間的推移,往往會蒸發,受到粉塵污染,產生菌藻等不良影響,水處理,就是將這部分影響降到最低。

        我們為什么需要水處理

        在我們所用到的補水中,不論哪一種補水,陽離子含量最多的往往是Ca+,陰歷含量最多的往往是HCO3-或者是硫酸根例子,這幾種離子在離子濃度較高時,會形成碳酸鈣或者硫酸鈣垢,且以碳酸鈣垢居多(沒錯,就是你家水壺里面的那種),這些的沉積會造成換熱器的換熱效率降低,更嚴重的是將助長某些細菌如鐵細菌的繁殖,導致管壁腐蝕穿孔而泄露。同時隨著水的蒸發水中各種離子含量也在逐漸增加,這些離子的增加也會導致結構或者產生腐蝕。而經過處理之后的循環水可以保證在離子濃度增加后而減少結垢,降低腐蝕,減少菌藻生長的效果。

        影響垢的因素

        循環水的垢除了有無機垢之外,還有污垢,這些污垢往往是由于地表水中總夾雜有許多泥沙,腐殖質以及各種懸浮物和膠體物,同時也可能是由于水中進入了較多的粉塵,導致水的濁度升高。而結無機垢的主要原因還是由于水的蒸發,導致水中成垢離子濃度增加。

        影響腐蝕的因素

        ①pH值,主要取決于該金屬氧化物在水中的溶解度對pH值得依賴關系。一般來說,對于鎳、鐵、鎂材質,pH越低,腐蝕的越快(對于鐵,pH很高時,鐵也要溶解生成鐵酸鹽)。

        ②陰離子,水中不同離子在增加金屬腐蝕速度方面有以下順序:NO3-<CH3COO-<Cl-<ClO4-,其中我們主要檢測的是氯離子濃度。

        ③絡合劑,我們主要考慮的是NH3,當化工廠某些管道發生泄漏時,有時會導致銨根離子升高,加快了腐蝕。

        ④硬度,鈣、美離子濃度過高時,會與水中碳酸根、磷酸根或硅酸根作用形成碳酸鈣、磷酸鈣和硅酸鈣垢,引起垢下腐蝕。

        ⑤金屬離子,銅、銀等重金屬離子在冷卻水忠對鋼、鋁、鎂這幾種常見金屬起有害作用,這些離子往往會形成一個個的微電池而引起基體金屬的腐蝕。

        ⑥溶解的氣體,低碳鋼,銅和銅合金腐蝕率會隨著氧含量的增高而增加。當水的pH偏低時,二氧化碳會導致金屬表面膜的溶解破壞。當冷卻水忠存在氧化劑時,氨會選擇性的腐蝕銅。硫化氫會加速銅、鋼和合金鋼的腐蝕,但對鋁沒有腐蝕性。二氧化硫會降低pH增加腐蝕。

        ⑦濃度,多數金屬在非氧化性算中隨著濃度的增加,腐蝕家具,而在氧化性算中,隨著濃度的增加,腐蝕速度有一個最高值,超過最高值后會形成保護膜,腐蝕率下降。

        ⑧懸浮固體,當冷卻水流速降低時,懸浮物容易在換熱器表面生成疏松的沉積物,引起垢下腐蝕。

        ⑨流速,流速低時,水中溶解氧的流量隨之增加,金屬腐蝕速率加快。

        ⑩溫度,一般的將,金屬的腐蝕速度隨著溫度的增加而增加。

        氯對腐蝕的影響

        ①對碳鋼:當水中余氯濃度達到0.5mg/L時,碳鋼的腐蝕率迅速上升,達到0.7mg/L時,開始超出設計規范的容許的上限值。

        ②含鎳鑄鐵,<2mg/L時,影響不大

        ③銅基合金,<2mg/L時,影響不大

        ④鋁,均有腐蝕,但不嚴重

        ⑥不銹鋼,跟材質有關

        影響菌藻生長的因素

        一般來說促進菌藻生長的離子主要是無機磷,無機磷是菌藻的主要生長源,除無機磷之外,循環水補水水質不好,也會帶入較多菌藻。另外還有在化工廠中水中氨氮含量偏高時也會促進菌藻生長。

        鉻酸鹽:鉻酸鈉,氧化性緩蝕劑,有臨界濃度,需要高于臨界濃度,使用時通常以較低的劑量與其他緩蝕劑(鋅鹽、聚磷酸鹽、有機磷酸鹽)復配。優點,不僅對鋼鐵,而且對銅、鋅、鋁、及其合金都能給于良好的保護;使用pH范圍很寬(6~11);效果好。

        亞硝酸鹽:亞硝酸鈉,氧化性緩蝕劑,有臨界濃度,取決于侵蝕性離子。被廣泛用作冷卻設備酸洗后的鈍化劑和密閉式循環冷卻水系統中的非鉻酸鹽系緩蝕劑。但需要濃度高;易促進微生物生長;可能被還原為氨,產生腐蝕;有毒。

        硅酸鹽:SiO2與Na2O之比為2.5~3.0的水玻璃。最佳pH為8.0~9.5,在pH過高的或者Mg硬度高的水中,不宜使用硅酸鹽。使用硅酸鹽作緩蝕劑時,冷卻水忠必須有有氧金屬才能得到有效的保護。被用作直流水的緩蝕劑時濃度為8~20mg/L。在循環冷卻水中,使用濃度為40~60mg/L,最低位25mg/L。特別適用于黃銅脫鋅。

        鉬酸鹽:非氧化性緩蝕劑,效果差,成本高。

        鋅鹽:硫酸鋅,陰極性緩蝕劑,于其他緩蝕劑聯合使用往往相當有效。成本低,成膜快,但使用時需要pH<8。

        磷酸鹽:陽極性緩蝕劑,無毒性,價格低,但需要與專用的共聚物聯合使用,緩蝕作用一般,容易促進藻類生長。

        聚磷酸鹽:六偏磷酸鈉和三聚磷酸鈉,屬于線型無機聚合物,不僅有緩蝕作用,還可阻止冷卻水中碳酸鈣和硫酸鈣垢的低濃度阻垢作用。使用時盡可能避免水解成正磷酸鹽,常與鉻酸鹽、鋅鹽、鉬酸鹽、有機磷酸鹽等緩蝕劑聯合使用。有很多優點,但易水解,水解成與鈣離子成垢,且易促進藻類生長,并對銅以及銅合金有侵蝕性。

        有機膦酸:常用ATMP(氨基三亞甲基膦酸)、HEDP(羥基亞乙基膦酸)、DETMP(乙二胺四亞甲基膦酸)、PBTCA(2-膦酸丁烷-1、2、4三羧酸)、HPA(羥基膦酰基乙酸)等。與聚磷酸鹽相比,并不會那么容易水解成正磷酸鹽。

    根據Starostina的研究,含磷阻垢緩蝕劑穩定性好壞順序:PBTCA>HEDP>ATMP>六偏磷酸鈉。有機膦酸鹽缺點,對銅及其合金有強腐蝕性,價格較貴。

        巰基苯并噻唑(MBT),陽極型緩蝕劑,對于銅和銅合金的緩蝕作用很有效,低濃度就可以起到良好的效果,但是易被氯或氯胺氧化。

        苯并三唑(BTA)和甲基苯并三唑(TTA):BTA是一種很有效的鋼和銅合金緩蝕劑。BTA與TTA在pH=6~10之間的緩蝕率最高。當冷卻水忠有游離氯愛是,BTA的患失性能被破壞,但當游離氯消耗完后,緩蝕作用又會恢復。兩者更能耐受氯的氧化作用,但價格較高。

        硫酸亞鐵:發電廠通關凝汽器中廣泛采用,目前,國內外發電廠采用膠球清洗與硫酸亞鐵造膜處理相結合的方式來防止冷卻水對凝汽器銅管的腐蝕。

     

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