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1、工业冷却水处理概论第一章 冷却水概论第二章 冷却水常发生之困扰第一节 腐蚀困扰第二节 水垢及沉积物困扰第三节 微生物困扰第三章 冷却水困扰解决第一节 腐蚀控制第二节 水垢及沉积物控制第三节 微生物控制第四章 系统处理考虑因素第一章 冷却水概论第一节 水的组成l悬浮固体物：泥沙、粘土及胶体物等l溶存固体物：Ca2+、Mg2+、HCO3-、Cl- 、SO42-、K+、Na+、NO3-、SiO2及铁、 锰化合物等l溶 存 气 体： CO2、O2、H2Sl有 机 物：COD、BOD、TOC第二节 水中主要不纯物质不良影响不 纯 物 名 称不 良 影 响1.硬度、碱度在热交换器及管壁形成水垢2.溶存气体
2、CO2、O2及H2S等易导致金属腐蚀现象的发生3.铁、锰离子金属表面退色、失去光泽并形成沉积物4.硅酸根离子形成硅酸盐水垢5.氯离子导致金属腐蚀，尤其是不锈钢材质6.硫酸根离子导致金属腐蚀，且可能形成硫酸钙水垢沉积7.悬浮物(S.S)易沉淀形成沉积物及引伸沉积物下方的腐蚀8.有机物易繁殖微生物及其黏泥沉积，并产生腐蚀 9.油污及制程泄漏易繁殖微生物，并对腐蚀抑制剂产生干扰第三节 冷却水系统之种类l直流式冷却系统l开放循环式冷却系统l密闭循环式冷却系统第二章 冷却水常发生之困扰第一节 腐蚀之形态 均匀腐蚀 流电腐蚀 点蚀 裂隙腐蚀 晶粒间隙腐蚀6. 选择性溶解或剥离7. 冲击腐蚀8. 应力腐蚀9
3、. 摩擦腐蚀10. 疲劳腐蚀影响腐蚀的因素 温度 PH值 溶存气体 悬浮固体物 阴离子6. 微生物、7. 流速8. 电位差9. 应力10. 金属结构第二节 水垢及沉积物之困扰沉积物水垢泥泞物碳 酸 钙 硫 酸 钙 磷 酸 钙 硅酸钙、镁 氧 化 铁泥 沙、 尘 土 腐 蚀 产 物 微 生 物 黏 泥 油污等有机 物 胶状氢氧化 物水垢及沉积物形成之因素l悬浮物颗粒大小及密度l悬浮物粒子与金属表面静电的情形l水流速l水温与PH值l微生物活性l不当的抑制剂或抑制剂控制不当l离子浓度过饱和沉淀l制程泄漏沉积物所引起的困扰l热传效率及冷却能力降低l水流速减低l增加沉积物下方腐蚀之机会l助长微生物的生长
4、及繁殖l有助水垢的形成l排放增加，导致用水成本增加l停车次数增加既维护费用提高碳酸钙、碳酸氢钙、氯化钙、镁化合物及硫酸钙 之溶解度（ppm as CaCO3)名 称分 子 式在 32 oF在 212 oF 重碳酸钙Ca（HCO3）21620分解 碳酸钙CaCO31513氯化钙CaCl2336000554000硫酸钙CaSO412901250重碳酸镁Mg（HCO3）237100分解碳酸镁MgCO310175氯化镁MgCl2362000443000 硫酸镁MgSO4170000356000水垢组成的简便定性方法水垢主要成分水 垢 经 酸 溶 解 后 的 情 况碳酸盐垢加酸之后有大量气泡产生硅酸盐垢
5、在热HCl和HNO3中缓慢溶解，产生白色不 溶物氧化铁垢加HNO3溶解，产生黄色溶液铜垢加HNO3溶解，产生蓝色和黄绿色溶液磷酸盐垢加钼酸铵试液再加HNO3溶解，产生黄色溶 液，然后再加氨水会使沉淀物溶解，即 为磷酸盐垢第三节 微生物之困扰微 生 物藻 类细 菌真 菌微生物繁殖所需的能源与营养源微生物种类能 源繁殖所需营养源藻类、光合成细菌太阳能只利用无机物就能繁殖铁细菌、硫细菌、 硝化细菌无机物的氧化燃烧只利用无机物就能繁殖丝状菌、丝状细菌有机物的氧化燃烧没有无机物就不能繁殖冷却水中常见的细菌及其生长条件细菌 类型例 子生长条件产 生 的 问 题温度 （ ） PH值好氧性 夹膜细菌气杆细菌、
6、黄杆细菌、普通 变形杆菌、铜绿色家担孢菌 、黄氏杆菌属、产碱杆菌属20-404-8 7.4为 最佳值形成严重的细菌黏泥好氧芽 孢细菌覃状芽孢杆菌 枯草芽孢杆菌20-405-8产生难以消灭的细菌黏液芽孢好氧硫 细菌嗜硫氧化杆菌20-400.6-6把硫化物氧化为硫或硫酸厌氧硫酸 盐还原菌去硫弧菌属20-404-8在好氧菌黏泥下生长引起腐蚀，导致硫化氢 的形成铁细菌锈铁菌属 纤毛铁细菌属 嘉氏铁柄杆菌属20-406-7在细菌的外膜上沉淀清氧化铁，形成大量的 黏泥沉淀物微生物对系统所造成的困扰l形成黏泥，降低热交换率。l堵塞管路与热交换器。l泵压上升，流量减少。l沉积物下方腐蚀（严重的局部腐蚀）。l堵
7、塞三水孔，降低冷却水塔的效率。l破坏冷却水塔的木材，减少使用寿命。l冷却水塔的填料变形、压坏或脱落。l处理药剂易被吸附，增加用药成本。第三章 冷却水困扰解决第一节 腐蚀的控制lPH值的调整l稳定指数(R.S.I.)等之控制l添加腐蚀抑制剂l选用耐腐蚀材料的换热器l使用防腐蚀的涂料涂覆冷却水系统腐蚀抑制剂的类型1. 钝化型阳极抑制剂（氧化膜型抑制剂 ）(ANODIC PASSIVATING INHIBITORS) 2. 阴极抑制剂（沉淀膜型抑制剂）(CATHODIC PRECIPITATION INHIBITORS) 3. 有机抑制剂（吸附膜型抑制剂）(ADSORPTIVE INHIBITORS
8、)各类型腐蚀抑制剂的介绍腐蚀抑制剂类别腐 蚀 抑 制 剂 的 名 称钝化型抑制剂铬酸盐、钼酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐、钨酸盐等沉淀型抑制剂磷酸盐、聚磷酸盐、有机磷酸盐、有机磷羧酸盐 、硅酸盐、锌盐、碳酸钙等吸附型抑制剂有机胺类、芳香族类（MBT,TTA,BTA)等各类型腐蚀抑制剂的特性介绍腐蚀抑制剂类型腐 蚀 抑 制 剂 的 特 性钝化型抑制剂1.形成致密性和附着力极佳的耐久性阳化膜。 2.成膜速度较慢，膜厚极薄（约几十 ）。 3.浓度不足时，易对碳钢造成点蚀的副作用。沉淀型抑制剂1.沉淀膜的耐久性、致密性和附着力叫钝化膜为 差。 2.成膜速度较快，膜厚较厚（约几百到一千 ） 。 3.浓度不足时，
9、不会对碳钢造成点腐蚀。吸附型抑制剂1.形成最薄的单分子或几个分子的膜厚而已。 2.对非铁金属的腐蚀抑制功效极佳（如铜、铜合 金、铝、锌及镀锌铁等金属）。 3.MBT会受氯等强氧化剂分解，而失去功效。第二节 水垢及沉积物的控制l软化处理lPH值调整l稳定指数(R.S.I.)等之控制l添加水垢抑制剂及分散剂l增设旁流过滤器有机磷酸盐之特性l阈限效应l离子封锁性l去胶凝作用l水解安定性分 散 剂 的 功 用l增加水垢的溶解度（阈限作用）l晶格畸变作用l分散无定形不溶性物质l减少沉积物下方腐蚀之问题l控制腐蚀保护膜之厚度及成长第三节 微生物的控制方法l选择耐微生物腐蚀的金属材料l补充已消毒且经混凝沉淀
10、、低浊度之补充水l使用防腐涂料l阴极防蚀l防止阳光直接照射l增设旁流过滤器l增加杀菌灭藻剂杀 菌 灭 藻 剂 的 分 类 氧化性杀菌剂： 优点：杀菌力强且快速，成本费用较便宜！ 缺点：添加过量会对系统金属材质腐蚀严重！ 非氧化性杀菌剂： 优点：添加过量不会对系统金属材质腐蚀！ 缺点：添加量较高，成本费用较贵！氧化性杀菌剂的种类及其特性种 类特 性氯便宜，受PH值影响，环保污染影响大，已渐被淘汰次氯酸钠便宜，受PH值影响，会增加水中的碱度二氧化氯成本稍高，不受PH值、氨等影响，使用于高PH值之系统有机氯(TCCA)成本稍高，受PH值影响，但不受因阳光而破坏有效氯的影响，故 杀菌效果较氯或次氯酸钠
11、等为佳 有机溴 (BCDMH)成本贵，但较不受PH值影响，使用于碱性、高PH值之系统释放型溴盐成本较有机溴便宜很多，但功能与有机溴相同NaOCl+Br-成本稍高，但功能与有机溴相同臭氧成本极贵，不受PH值影响，最为环保的杀菌剂第四章 系统处理考虑因素第一节 水质 第二节 系统状况 第三节 环境污染限制 第四节 处理方案选择第一节 水 质PH值悬浮固体物（S.S） （ppm）总硬度（T.H） (ppm as CaCO3) M碱度(M-alk.) (ppm as CaCO3)溶存固体物（TDS） （ppm）钙硬度（Ca2+） (ppm as CaCO3)P碱度(M-alk.) (ppm as Ca
12、CO3)氯离子（Cl-） （ppm）镁硬度（ Mg2+ ） (ppm as CaCO3)电导率 （ s/cm）硫酸根（SO42-） （ppm）总铁（T-Fe） （ppm）总固体物（T.S） （ppm）二氧化硅（SiO2） （ppm）铝离子（ Al3+ ） （ppm）循环冷却水的水质控制标准参考表项 目单 位要 求 和 操 作 条 件允 许 量 PH值-根据药剂配方与客户要求而定6.89.2M碱度ppm as CaCO3根据药剂配方与制程条件而定500悬浮固体物ppm水走管内时（管侧）20水走管外时（壳侧）或板式等10 Cl-ppm热交换器为碳钢材质时1000热交换器为不锈钢材质时300SO42
13、-ppmSO42-+Cl- 1500,减少腐蚀 SO42- Ca2+ 500,0001400SiO2ppmMg2+ SiO2 35,000175Fe2+ppm根据药剂配方而定0.5Al3+ppm注意原水处理时铝盐之携出0.5油脂含量ppm炼油厂冷却水系统10 其他一般工厂冷却水系统5第二节 系统状况A. 热交换器 金属材质 制程最高温度 种类型式 冷却水流动情形 水流速 水走管内或管侧水温最高点 最易产生问题的 B.管路 C.冷却水塔的结构D.可能污染物及其他特殊情况第三节 环境污染限制l铬酸盐重金属，毒性大，已禁止使用l锌盐毒性稍低，但排放水均有所管制l特殊环境污染要求严格之区域亦限制磷 酸盐的使用及排放浓度l杀菌剂的选择对废水处理不可有影响l排放水的COD须符合排放管制范围内第四节 处理方案选择非重金属处理方案稳定磷酸盐方案全 有 机 方 案金 属 处理方案 789碱 性 锌 方 案钼 酸 盐 方 案聚磷/有机膦/锌盐有机膦/锌盐
