水处理剂:配方、工艺及设备
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3.3 冷却水污染防治

① 改善新水水质状态,添加水处理剂杀灭水中藻类。

② 调整循环水的浓缩倍数,采取排水补水措施,给予适当的补水,使水中的pH值和碱度在短时间内回升。

③ 敞开式循环水的腐蚀,主要是在水中添加一定量的水处理剂(如缓蚀阻垢剂、杀菌剂等)来控制的,因此根据现场水质情况,选择适当的缓蚀阻垢剂和杀菌灭藻剂,可使水冷器的腐蚀速度和结垢速度大大降低。

④ 加强循环水的跟踪监测力度,将原料泄漏控制在萌芽状态,防止水冷器泄漏致使水中污染物增加、造成设备腐蚀的恶性循环。

水处理剂在冷却水水质控制方面有着重要影响。常用于冷却水的水处理剂有缓蚀剂、阻垢剂、杀生剂、清洗剂等。

3.3.1 缓蚀剂

循环冷却水系统中金属设备的腐蚀一直是水业界的一大困扰,投加缓蚀剂是一种普遍使用的防腐蚀方法。缓蚀剂是一种用于腐蚀介质中抑制金属腐蚀的添加剂。缓蚀剂通过促进金属或合金表面生成致密的钝化膜来减缓腐蚀速度。

用缓蚀剂来控制冷却水中金属的腐蚀时,应根据冷却水系统中换热器的材质选用相应金属的缓蚀剂。对于一定的金属腐蚀介质体系,只要在腐蚀介质中加入少量的缓蚀剂,就能有效降低该金属的腐蚀速度。缓蚀剂的使用浓度一般很低,故添加缓蚀剂后腐蚀介质的基本性质不发生变化。缓蚀剂的使用不需要特殊的附加设备,也不需要改变金属设备或构件的材质或进行表面处理。因此,投加缓蚀剂是一种经济效益较高且适应性较强的金属防护措施。

3.3.2 阻垢分散剂

阻垢分散剂的作用是在很低浓度条件下能够抑制冷却水中难溶盐析出或悬浮物沉积成为水垢的物质。阻垢分散剂对晶核和晶体的活性点有特殊的吸附能力,从而抑制晶体的生长,故只要投加几毫克每升的浓度,就显示出优良的效果。

3.3.3 杀生剂

在循环冷却水系统中,经常可以看到微生物大量生长繁殖的情况。微生物的大量生长繁殖会使换热器发生腐蚀,甚至穿孔,影响生产的正常运行;微生物的大量繁殖还会使冷却水中产生大量的微生物黏泥沉积在换热器管子的表面上,降低冷却效率;一旦微生物黏泥大量生成,会导致冷却水水质迅速恶化,缓释阻垢药剂失效。因此,必须对水中微生物进行控制。控制冷却水系统中微生物生长最有效和最常用的方法之一是向冷却水系统中添加杀生剂。

杀生剂又称杀菌灭藻剂、杀微生物剂或杀菌剂等。冷却水系统中的杀生剂可以简称为冷却水杀生剂。工业界对冷却水杀生剂的要求通常是控制水中微生物的生长,从而控制冷却水系统中的微生物腐蚀和微生物黏泥,但不一定要求它能灭杀冷却水系统中的所有微生物。

氧化性杀生剂选用的是一些具有强氧化性的物质,如:氯、二氧化氯、臭氧、溴、溴化物、次氯酸盐、氯化异氰酸盐等,利用它们的强氧化性进行灭菌处理。

大部分的氧化性杀生剂由于其氧化性强,导致化学性质不稳定,使得保存和使用不方便。与之相比,非氧化性杀生剂更为有效、方便。

3.3.4 清洗剂

冷却水系统在运行过程中,其冷却设备的金属表面上常常会发生沉积物的集积。沉积物的存在会大大降低换热器的冷却效果;微生物黏泥和油垢是微生物生长的基地和养料,黏泥还是微生物躲避杀生剂的庇护所,油垢的存在会增加冷却水的耗氧量,降低杀生剂的杀菌效果,从而促进微生物的生长和微生物腐蚀的发展;沉积物还阻碍冷却水中缓蚀剂到达冷却设备的金属表面,使其难于与金属反应而生成保护膜,从而降低缓蚀剂的效果;沉积物覆盖于金属表面,为垢下腐蚀创造了条件。因此,不论从提高冷却效果还是从防止腐蚀来考虑,都应对冷却水系统进行定期清洗,以除去金属表面上的沉积物。

清洗剂品种繁多,根据清洗剂的性质可分为酸性清洗剂、碱性清洗剂、螯合清洗剂和清洗助剂几大类。在实际工作中应根据清洗对象的材料、结构特点等来选择合适的清洗剂。酸性清洗剂为最常用的一类清洗剂,由于其具有酸性,对金属氧化物及一些水垢、污垢,有较好的清洗效果。然而,酸洗过程往往伴随着对各种金属材质设备的腐蚀,在酸洗液中或在酸洗前添加缓蚀剂可有效防止腐蚀的发生。

酸洗缓蚀剂绝大多数是含氮、氧、磷、硫等元素的有机化合物。酸洗缓蚀剂依靠分子吸附作用在金属表面上形成分子定向排列的保护膜,以防止金属被腐蚀介质所腐蚀。吸附作用以化学吸附为主:一方面,氮、氧、磷、硫等元素含有孤对电子,它们在有机化合物中都以极性基团的形式存在;另一方面,铁、铜等过渡金属由于d电子轨道未填满可以作为电子受体,这些元素与金属元素配位结合,形成牢固的化学吸附层。

金属换热器经过酸洗后,换热器中还残留有酸液,其金属表面处于十分活泼的活化状态。为此,需要对换热器进行中和及水冲洗,以除去其中的残酸。如果换热器清洗后暂时不使用,则需进行钝化,然后加以封存。钝化的目的是防止换热器在清洗后的存放期间腐蚀生锈。钝化应该在清洗(包括中和及水冲洗)后进行。

清洗后,尤其是酸洗后的金属冷却设备(包括换热器)再投入正常运行之前,需要进行预膜处理。预膜处理的目的是让清洗后尤其是酸洗后处于活化状态下的新鲜金属表面,或其保护膜曾受到重大损伤的金属表面,在投入正常运行之前预先生成一层完整而耐腐蚀的保护膜。

为了获得更好的水质,往往需要将各种作用的化学品复配以获得较全面的水处理剂,下面一节将着重介绍一些冷却水处理剂配方,以供参考。