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冷却循环水排水及电厂化水浓水中水回用项目
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1、工艺流程的确定
中水处理工艺的选择是中水处理处理工程成败的关键，处理工艺是否合理直接关系到中水处理设施的处理效果、回用的水体水质、运转的稳定性、投资、运行成本和管理水平等。因此中水处理工艺的选择首先应结合工厂的实际情况，综合考虑厂内各种作用因素，慎重选择适合本厂的中水处理工艺，以达到中水处理设施的最佳处理效果及最好的经济、社会和环境效益。
2、工艺流程选择的思路
根据工厂的实际情况，选择工艺流程应满足污水回用的要求同时适应工厂的实际需要，目前工厂内排放废水为冷却循环水排水和电厂化水浓水，两股水含有一定的盐分、硬度高、钙离子、COD、电导率等污染物质。
目前常见的回用处理工艺有活性炭吸附、膜分离、混凝、光化学氧化、臭氧氧化、生物活性碳法等。
1)、活性炭处理工艺具有操作简单、脱色性能良好、COD去除效果好的优点，然而该处理工艺由于活性炭机械强度差、再生困难，常常导致运行费用较高；
2)、膜分离处理工艺是目前较为先进的处理工艺，该工艺无需投加药剂，易于自动控制，对于较大分子量的有机物具有较好的去除效果，出水水质好，占地面积小，而且能避免了回用水的循环利用循环水含盐量的逐渐提高，然而膜分离工艺的正常运转需要较为严格的预处理措施，一次性投资费用较高；
3)、强化混凝工艺流程简单、操作管理方便、设备投资省、对疏水性染料脱色效率高的特点，然而对印染废水生化尾水的处理，其对亲水性染料处理效果差，运行费用较高、泥渣量多，脱水困难；
4)、臭氧氧化工艺用于印染废水回用处理具有脱色效果较好，并可对废水进行杀菌消毒，然而该工艺对硫化、还原、难溶解性染料的脱色效果较差，且该工艺电耗较大，运行成本较高；
5)、生物活性碳工艺可对印染废水生化尾水中的水溶性有机物进行去除，可延长活性炭再生周期，然而该工艺对处理水质的稳定性要求较高，操作运行控制苛刻，运行费用也较高；
6)、光化学氧化工艺是目前印染废水回用处理的研究热点，其对作用对象无选择性，并且最终可使有机物完全矿化，然而该工艺处理成本较高，目前尚处于研究阶段。
中水处理项目立足于处理后的水再送回车间循环使用，由于废水的高盐分和一定的硬度，根据我公司多年的科研研究以及工程实践经验，针对废水的回用，对两股废水采用石灰软化+超滤 +DTRO反渗透+高水反渗透的脱盐浓缩方法处理是较为稳妥的处理方法，出水进行回用，高浓度反渗透的浓水蒸发或排至生活污水处理系统。
3、预处理工艺
根据工厂内污水的排放情况，工厂两股水排放总量2000吨/天。污水中含有一定的无机悬浮物质、有机氯、微生物、有机物（COD）、硬度高等，因此对污水必须进行必要的预处理并将硬度降低。以使主体处理工艺正常稳定运行。为确保反渗透装置的运行安全稳定和正常的使用寿命，防止胶体有机物、微生物、悬浮固体微粒及钙镁等微溶盐等在膜面结垢堵塞，须采取必要的预处理设备，在原水进入RO装置前除去，预处理具体措施如下：石灰软化+自清洗过滤器+超滤装置等两个处理过程。
超滤是以压力为驱动的膜分离过程，它能够将颗粒物质从流体及溶解组份中分离出来。超滤膜的典型孔径在0.01～0.1微米之间，对于细菌和大多数病菌、胶体、淤泥等具有极高的去除率。应用在废水的再处理流程中，超滤膜除对有机物及色度有一定的去除作用外，最主要的作用是去除可能污堵反渗透膜的胶体、细菌、病毒等杂质，延长反渗透膜的清洗周期和寿命，降低总体运行成本；反渗透膜可去除98％的盐离子，完全去除硬度、同时对COD、色度也具有极高的去除作用，从而确保回用水水质。
4、石灰软化法
使用石灰软化硬水的方法称为石灰软化法，又称石灰纯碱软化法，在硬水中加入消石灰，使水中的镁生成氢氧化镁沉淀，这样，加入碳酸钠使水中的钙生成碳酸钙而沉淀，硬水即变为软水，利用这种方法可使水中钙浓度降低。其化学反应式如下：
CaSO4+Na2CO3&CaCO3&+Na2SO4
CaCl2+Na2CO3&CaCO3&+2NaCl
MgSO4+Na2CO3&MgCO3+Na2CO3
MgCO3+Ca(OH)2&CaCO3&+Mg(OH)2&
生石灰+PAC+PAM对硬度的去除效果，为了增加絮凝的效果,提高矾花的形成和密实程度,在投加PAC后在投加助凝剂聚丙烯酰胺PAM,PAM是一种有机高分子絮凝剂,由丙烯酰胺聚合而成,在其分子的主链含烯酰胺PAM，PAM是有大量侧基----酰胺基,酰胺基的化学活性很强,可以和多种化合物反应而产生许多聚丙烯酰胺的衍生物,其分子链集团可在较远的各个颗粒间形成聚合物桥,增多了相互碰撞的次数,使部分中和胶粒迅速被吸附和桥接,能大大加强混凝絮状物的形成和沉淀。
在生石灰投加量和最佳PAC投加量反应后再加入PAM进行试验研究,得出生石灰+PAC+PAM对硬度、浊度去除明显，最佳PAM投加量为10-20mg/L，小于10mg/L时，颗粒的碰撞机会少,絮凝体形成速度和沉降速度慢，去除率较低，但当PAM投加量大于20mg/L时，由于絮凝剂粒子的吸附点被迅速占领，减少了架桥的可能性,使得絮凝效果反而下降。
5、超滤膜系统
与传统滤料过滤工艺相比，超滤工艺是一种过滤精度更高的水处理技术，它可有效地去除细菌、病毒、大分子有机物、胶体和颗粒物。具有抗污染、药剂用量少、水回收率高、占地面积小的特点。
（1）、简介
中空超滤为外压式膜组件，中空丝材质为亲水性PVDF，公称切割分子量15万道尔顿，使用时原水进入中空膜丝外，产水径向透过膜壁外腔，对内径向透过膜壁，产水浊度不大于0.2NTU。
膜组件可以按全量过滤方式操作，也可以按错流过滤方式操作。全量过滤操作中所有原水全部转化成产水，而在错流方式中还有一部分原水从浓水出口排出，成为浓缩液。过滤时水在中空膜组件内的流动方式为外进内出，即给水经组件端面分布，同时进入各中空膜丝外部，沿中空丝管内流动，沿途经中空膜丝壁面透入，各中空丝内表面透出的产水汇集到中心管后流出膜组件。膜丝的材质为亲水性PVDF，耐污染、耐余氯、耐化学清洗。超滤膜的截留分子量为15万道尔顿，膜分离孔径约为25nm，可有效去除微小颗粒、胶体、细菌和病毒等。超滤膜对&1&m的颗粒物的去除率为96%，比传统过滤器的过滤精度高，占地面积小。
由于在膜上形成固体物质积累时膜通量会衰减，膜组件采用周期性频繁反冲洗的方式恢复通量。膜自身具备的良好化学稳定性，能够满足进行化学清洗和化学增强反洗的需求。
（2）、产品技术规格
（3）超滤要求
(1)超滤膜元件按膜元件制造厂商允许通量范围的低值进行超滤系统设计，保证设计年限内超滤膜元件正常运行、合理的反洗间隔和化学清洗周期，以尽可能提高系统的水的利用率。
(2)超滤采用中空纤维膜，要求抗污染能力强、化学稳定性好、机械强度好的膜，膜使用寿命在四年以上。
(3) 系统配置一套超滤装置的反洗装置，该装置能满足各种情况下超滤膜的反洗和化学加强反洗的要求。超滤装置不单独设化学清洗系统，与反渗透装置共用1套清洗装置。
(4)膜设计形式按错流过滤模式运行。
(5)超滤装置的反洗或化学清洗都是在线进行的。
(6)超滤装置各进水（或出水）及反洗管路上都配置流量显示，以便控制超滤装置的正常安全运行。超滤装置安装必要的现场仪表以监视系统的正常运行，所配仪表的性能、配置点及数量等满足本系统的安全、稳定、可靠运行的需要。
(7) 超滤膜组件竖直安装在支架上，膜壳与膜壳之间有完整的管道及相应不可缺少的阀门（包括自动阀门）将它们连接成一体。组合架上配备全部管道及接头，还包括所有的支架、紧固件、夹具等其它附件。管道、法兰采用耐腐蚀的塑料材质，阀门采用耐腐蚀产品。超滤装置产品水管设取样点，取样点的数量及位置能有效地诊断并确定系统的运行状况。
(8) 超滤组合架的设计满足厂址的抗震烈度要求和组件的膨胀要求。
(9) 超滤系统测量配置点和数量等满足本系统的安全、稳定、可靠运行的需要。
(10) 超滤装置设有程序启停装置，停用后能延时自动反洗或化学加强反洗。
(11) 超滤浓水排水装流量控制阀，以控制水的回收率。
(12) 超滤装置采用程序控制，自动监控，其监控功能由除盐水处理系统程控系统完成。超滤装置的运行、反洗以及化学加强反洗等步骤由PLC进行顺序控制。
(13)超滤装置配有就地控制盘，且配有气动或电动控制元器件。
（4）、超滤装置加药系统
(1) 超滤系统配备有加杀菌剂、加碱、加酸等系统，各类药品溶液箱的容积满足至少三天的药品用量。溶液箱、计量泵及所有与被输送药液相接触的金属及非金属部件采用耐相应药液腐蚀的材料。各类药品溶液箱设置支脚。
(2) 我方负责推荐各种药剂供买方选择，并提供详细的说明用途、价格、供货厂商等。
(3) 加药计量泵进口设滤网，药品注入点设在管式混合器的上游。计量泵实现与超滤反洗水泵联锁控制。
(4) 各类加药系统分别设计成单元型式，每种药品的溶液箱、加药计量泵、管道、阀门和附件等组装在一个底盘上，并考虑配药的便捷及维修的方便。
(5）超滤装置的反洗和清洗
为保证超滤系统的长期稳定运行，需配置反洗系统、化学分散清洗系统、化学清洗系统。一般情况下，反洗和气擦洗系统对于超滤是必需的，通常还配备一个杀菌剂加药系统以控制微生物等繁殖对超滤膜的影响。而化学清洗系统则在水质较差时配备。
①反洗系统
反洗工艺：清水池 反洗泵 超滤膜
酸、碱及杀菌剂
反洗水量：膜组件反洗通量100-150L/ m2h，每30-60分钟反洗一次，反洗30-60秒。
反洗时配合气擦洗技术可以大大提高超滤的反洗效果。最大进气压力2.5bar，单支组件进气量5-12Nm3/h。
②化学分散清洗系统
系统配置加酸加药装置，超滤进水中可能含有铁、铝等高价金属的胶体或者悬浮物，也可能存在硬度等结垢倾向，这些杂质可能造成超滤膜的无机物污染。在此情况下，在化学分散清洗过程中加一定浓度的酸溶液进行化学分散清洗，所用的酸可根据具体情况选用盐酸、草酸或柠檬酸等。
原水中的有机物是造成超滤膜污染的重要原因，为防止由有机物及活性生物引起的超滤膜组件的污染，在化学分散清洗过程中加一定浓度的碱溶液进行化学清洗，所用的碱溶液推荐采用浓度为0.1%NaClO+0.05%NaOH溶液。
③化学清洗系统
超滤系统最终是需要进行清洗的，当超滤系统表现出污染的倾向、长时间停运之前、或按计划进行常规保养时，建议清洗超滤系统。当出现下列污染特征（跨膜压差比初始运行压力上升了1.0bar，标准化后产水量下降10-15%，标准化后产水水质下降10-15%）时，表明超滤系统需要清洗了。
本系统配置一套化学清洗装置，其流程如下：
清洗水箱 & 清洗泵 & 清洗过滤器 & 超滤系统
6、主体处理工艺
本项目原水水温随季节性波动较大，为保证反渗透装置长期稳定运行，反渗透装置前设置原水加热系统&板式换热器。热源：低压蒸汽。
主体工艺采用一级反渗透+浓水反渗透。
一级反渗透装置进水量90m3/h，产水量67.5m3/h，浓水排放量22.5m3/h，水利用率75%，脱盐率&97%。
一级浓水属于结垢型水质，由于4倍浓缩的缘故，其含盐量高、硬度高、水质稳定、基本不发生pH的显著波动，属于高矿化度咸水。根据现有RO工艺的运行管理经验，确定一级RO浓水回收工艺仍为RO工艺，即浓水反渗透工艺再处理一级反渗透排放浓水方案。
7、反渗透浓水处理思路
A、排至生活污水系统
由于高浓度反渗透浓水由于盐分高，处理难度高，建议排至生活污水处理系统一起合并处理或者排至灰场进行浇灰。
B、机械蒸汽再压缩循环蒸发技术
根据物理学的原理，等量的物质，从液态转变为气态的过程中，需要吸收定量的热能；当物质由气态转为液态时，会放出等量的热能。这种热能称为&潜热&(Latent Heat)。传统的蒸发设备，无论是单级或多级闪蒸，在运作过程中，终会有部分潜热流失。强制循环压缩蒸汽结晶器是热效率最高的结晶系统。系统所需的热能，由一台蒸汽压缩机提供，是目前世界上用作处理含有高盐分或TDS废水最有效、最经济的设备。用这种蒸发器处理废水时，蒸发废水所需的热能，由蒸汽冷凝和冷凝水冷却时释放的热能所提供。在运作过程中，没有潜热的流失。运作过程中所消耗的，仅是驱动蒸发器内废水、蒸汽、和冷凝水循环和流动的水泵、蒸汽泵、和控制系统所消耗的电能。为了抵抗废水对蒸发器的腐蚀，保证设备的使用寿命，蒸发器的主体和内部的换热管等，通常用高级钛合金制造。蒸发器的一般使用寿命长达30年或以上。蒸发器在用晶种法技术运行时，也称为卤水浓缩器(Brine Concentrator)。
待处理浓卤水被泵打入进结晶器。
和正在循环中的卤水混合，然后进入壳管式 (Shell and Tube) 换热器 (加热器)。
因换热器管子注满水，卤水在加压状态下不会沸腾并抑止管内结垢。
循环中的卤水以特定角度进入蒸汽体，产生涡旋；小部分卤水被蒸发。
水分被蒸发时，卤水内产生晶体。
大部分卤水被循环至加热器，小股水流被抽送至离心机或过滤器，把晶体分离。
蒸汽经过除雾器，把附有的颗粒清除。
蒸器经压缩机加压，压缩蒸汽在加热器的换热管外壳上冷凝成蒸馏水，同时释放潜热，把管内的卤水加热。
蒸馏水供需要高质蒸馏水的工艺使用。在某些条件下，结晶器产生的晶体，可能是有很高商业价值的化工产品，如食盐，硫酸氨化肥等。
广东威特雅环境科技有限公司专业致立于水处理技术的研究开发，注册资金两千万元，主要生产&反渗透纯水设备，EDI/混床超纯水设备，离子交换纯水设备，超滤设备，软化除盐水设备，海水淡化设备，中水回用设备，线路板中水回用，精密过滤设备,污水处理成套设备，太阳能光伏超纯水设备，井水过滤设备，电絮凝废水处理设备，电镀废水回用，PCB线路板废水处理，工业废水处理设备，电泳废水处理，高盐废水处理设备，多晶硅清洗废水回用设备,表面处理废水处理设备，垃圾渗滤液处理，废酸回收处理装置等。根据国家的环保方针、废水排放标准、纯水标准、不断提高水处理技术、水处理工艺满足客户的需求，达到国家的环保要求。
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联系地址：东莞市万江区螺涌村卓麟科技产业园A栋技术支持：&&&&扬子巴斯夫苯乙烯合资工厂的循环冷却水处理设计-中国环保网
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扬子巴斯夫苯乙烯合资工厂的循环冷却水处理设计
　　　　中国环保网 　　
　 　　1　工程概况
　　扬子巴斯夫苯乙烯合资工厂是扬子石化公司和德国巴斯夫公司合资建设的工厂，由13万t/a乙苯(EB)、12万t/a苯乙烯(SM)和10.2万t/a聚苯乙烯(PS)装置及其相应的配套辅助生产设施和公用工程系统组成。工程总投资约18亿元人民币，于1997年10月正式投产运行。其循环水站的设计规模为15000m3/h，循环冷却给水温度t2=33℃、回水温度t1=43℃，冷却温差Δt=10℃。循环冷却水系统为敞开式，设计选用仿玛利600型横流式机械通风冷却塔，共3组6格，其配套风机为L85A型轴流风机。
　　 2　循环冷却水处理的基本要素
　　循环冷却水处理工艺流程的设计是根据热交换设备对污垢热阻和腐蚀率的要求，补充水的水质指标、循环冷却水的水质标准，同时吸取了扬子石化公司现有循环水站成功的运行经验，通过技术经济比较后确定的。
　　 2.1　热交换设备对污垢热阻和腐蚀率的要求
　　 扬子巴斯夫苯乙烯合资工厂的热交换设备对污垢热阻和腐蚀率的要求如下：
　　 污垢热阻：1.72×10-4～3.44×10-4m2.K/W；腐蚀率：0.125mm/a。
　　 2.2　补充水的水质指标
　　 扬子巴斯夫苯乙烯合资工厂循环冷却水系统的补充水为扬子石化公司的工业用水，其水质指标如下：
　　 温度＜34℃；pH值8～8.2；浊度≤2mg/L；甲基橙碱度(以CaCO3计)：86mg/L；总固体：146mg/L；溶解固体：132mg/L；总硬度(以CaCO3计)：100mg/L；重碳酸盐硬度(以CaCO3计)：85.5mg/L；游离CO2：2.2mg/L；HCO-3：104.9mg/L；Cl-：9.57mg/L；SO2-4：24.0mg/L；F-：0.08mg/L；SiO2：12.4mg/L；PO3-4：0.02mg/L；CO2-3：无；K+：1.6mg/L；Na+：8.2mg/L；NO-3：2.0mg/L；Ca2+：29.4mg/L；Mg2+：6.21mg/L；总Fe：0.077 mg/L；Cu2+：0.012mg/L；溶解氧：9.52mg/L；CODMn：2.32mg/L；油：1.0mg/L。
　　 2.3　循环冷却水的水质标准
　　 扬子巴斯夫苯乙烯合资工厂循环冷却水的水质标准执行《工业循环冷却水处理设计规范》(GB50050-95)，具体如下：
　　 悬浮物≤10mg/L；pH值：7.0～9.0；甲基橙碱度&#mg/L；Ca2+：30～200mg/L；Fe2+&0.5mg/L；Cl-&#mg/L；SO2-4与Cl-之和&#mg/L；硅酸(以Mg2+×SiO2计)＜15 000mg/L；游离氯：0.5～1.0mg/L；石油类＜5mg/L。
　　 2.4　循环冷却水处理的内容
　　循环冷却水系统由6个流程组成，除主流程外，其余的加药流程、加氯流程、加酸流程、监测换热流程、旁流流程均为循环冷却水处理的5个组成内容。现简述如下，同时参见图1。
　　 图1　循环冷却水系统
　　(1)主流程：循环冷却水系统的补充水为扬子石化公司的工业用水，5台循环水泵(3用2备)由冷却塔塔下水池吸水加压后进入循环冷却给水管，用于供应工艺装置的冷却用水。循环冷却回水则通过循环冷却回水管返回循环水站，经冷却塔的配水系统均匀分布后，在冷却塔内自上而下进行气水换热降温，冷却后进入塔下水池，再经循环水泵加压供出。如此循环往复。
　　(2)加药流程：为控制循环冷却水流经的管道和热交换设备的腐蚀、结垢，必须向循环冷却水投加缓蚀阻垢药剂。另外，在系统正常运行之前，必须先投加预膜剂，使金属表面形成一层完好的缓蚀的保护膜。本系统中，药剂原液通过自吸泵或人工搬运送入贮药罐，然后按一定比例加入稀释水(工业水或循环冷却水)，或者直接将原液搅拌后自流进入药剂溶液罐，再由2台计量泵(1用1备)将药液送入冷却塔塔下水池。
　　(3)加氯流程：为控制菌藻类等微生物的繁殖，必须向循环冷却水投加杀生剂。本系统中，设计选用的杀生剂为液氯。氯气从氯瓶中蒸发，依次经过氯气过滤器、真空调节器、加氯控制柜，最终通过水射器送入冷却塔塔下水池。本系统还包括一个在线余氯分析仪，控制余氯0.5～1.0mg/L，同时在线余氯分析仪与加氯机联锁，可实现连续自动加氯。设计2套加氯系统，1用1备，可自动或人工切换。
　　(4)加酸流程：循环冷却水系统在每次正常运行之前，应对系统进行酸洗；另外，在系统正常运行的过程中，为保证缓蚀阻垢剂处理效果而需降低系统pH值时，也进行加酸处理。本系统中，设计选用的浓硫酸通过硫酸泵进入硫酸贮罐中，然后通过水射器送入冷却塔塔下水池。
　　(5)监测换热流程：循环冷却水系统在正常运行的过程中，应采用必要的监测手段，以随时掌握循环冷却水处理的效果，并根据监测所得的数据及时采取相应的措施，以期达到良好的效果。本系统中，在循环冷却给水管的旁路上设置了一个模拟工艺装置热交换设备的小型热交换器(监测换热器)，其热源为低压饱和蒸气。在监测换热器的循环冷却回水管上安装挂片，通过对挂片的定期化验分析，可以推断循环冷却水流经的管道和热交换设备的腐蚀、结垢状况。
　　(6)旁流流程：旁流的目的是保持循环冷却水水质，使系统在满足浓缩倍数的条件下有效、经济地运行。在高浓缩倍数条件运行时，可减少补充水量和排污水量，减轻对环境的污染。本系统中，约2.5%的循环冷却回水流经2组全自动无阀过滤器，滤后水进入冷却塔塔下水池。2组全自动无阀过滤器利用虹吸原理可实现自动反冲洗。
　　3　循环冷却水处理设计简述
　　3.1　浓缩倍数的计算与取值
　　浓缩倍数即循环冷却水的含盐浓度与补充水含盐浓度的比值。循环冷却水在系统运行过程中有蒸发损失、风吹损失和排污损失(包括生产中渗漏损失)3种水量损失，这3种水量损失的总和由补充水补给。系统运行达到平衡时，从系统排出的盐量等于进入系统的盐量，即：
　　Cri.(Qb+Qw)=Cmi.Qm
　　 　　　　　　　　=Cmi.(Qe+Qw+Qb)
　　　　因此，
　　式中N――浓缩倍数；
　　 　　Cri――循环冷却水的含盐浓度，mg/L；
　　 　　Cmi――补充水的含盐浓度，mg/L；
　　 　　Qm――补充水量，m3/h；
　　 　　Qb――排污水量，m3/h；
　　 　　Qe――蒸发水量，m3/h；
　　 　　Qw――风吹损失水量，m3/h。
　　 为防止产生结垢，应使循环冷却水的碳酸盐硬度小于极限碳酸盐硬度。从上式可以看出，在补充水含盐浓度(Cmi)不变的情况下，如果降低循环冷却水的浓缩倍数(N)，即降低循环冷却水的含盐浓度(Cri)，就可以有效地控制系统结垢。但是， 降低浓缩倍数，势必以增加排污量为代价，这样一方面影响环境保护；另一方面增加了补充水量，造成水资源的浪费。因此，不加限制地降低浓缩倍数是不经济且不合理的。
　　 本系统中，根据补充水的水质指标、循环冷却水的水质标准，并吸取扬子石化公司现有循环水站成功的运行经验，同时也考虑到节约用水、保护环境因素，将浓缩倍数取为2.15。经过2年来的运行，浓缩倍数已达到3.0。
　　 3.2　循环冷却水处理药剂的选择和计算
　　 3.2.1　药剂的选择
　　 在循环冷却水处理中经常使用的药剂有缓蚀剂、阻垢剂和复合型药剂3种。
　　 缓蚀剂的作用是能在金属表面形成一层致密而连续的金属氧化膜或其它类型的膜，将金属表面覆盖起来，从而与腐蚀介质隔绝，防止腐蚀。
　　阻垢剂的作用是利用其与水中的金属离子起络合反应而产生可溶性络合盐，使金属离子的结垢倾向受到抑制，不易结成坚硬的水垢；同时，阻垢剂的作用还在于其吸附作用与分散作用；通过提高结垢物质微粒表面的电荷密度，使微粒间排斥力增大，降低结晶速度，并使晶格结构发生畸变，从而防止结成硬实的水垢。
　　 循环冷却水处理包括对结垢、污垢、腐蚀和微生物等几方面的控制，无论是缓蚀剂、阻垢剂或其它药剂都有其片面的作用范围，难以满足多方面的需要。因此，采用具有协同效应进而是互为增效的复合配方即复合型药剂，对保证循环冷却水的水质，使系统运行高效、可靠，均具有重要意义。
　　本系统中，设计选用的JC-463型缓蚀阻垢剂，是有机磷、共聚物和铜缓蚀剂的复合配方。该配方经长江南京段水质多年运行的结果表明，效果良好，具有缓蚀、阻垢、分散等多种作用。该配方的优异性能表现在其可在碱性条件下使用，不需调节循环冷却水的pH值，对环境的污染轻微，以及防止碳酸钙垢、磷酸钙垢效果好等方面。
　　 3.2.2　加药量的计算
　　 　　系统的首次加药量应为：
　　式中Gf――系统首次加药量，kg；
　　 　　V――系统容积，m3；
　　 　　g――单位体积循环冷却水的加药量，mg/L。
　　伴随系统运行，风吹损失及排污损失均会带走部分药剂，而进入系统的补充水是不含药剂的，这将导致循环冷却水中的药剂浓度下降，不能达到预期效果。因此，应不断向循环冷却水中补充药剂，以确保循环冷却水中的药剂浓度相对稳定。其加药量应为：
　　式中Gr――系统正常运行时单位时间内的加药量，kg/h；
　　其余符号含义同上。
　　当冷却塔进出水温差为Δt=10℃，设计干球温度为32.6℃时，蒸发损失水量约占总水量的1.6%，循环水站的设计规模为15000m3/h，浓缩倍数N=2.15，JC-463型缓蚀阻垢剂在长江南京段水质的投用量g=60mg/L，由此可得系统正常运行时单位时间内的加药量为：
　　3.3　菌藻处理方法的确定与计算
　　循环冷却水系统的水温和pH值均适宜微生物生长，冷却塔塔下水池又常年露置室外，阳光充足，这更给微生物的生长繁殖创造了条件。微生物主要是菌藻类，它们的存在不仅使水质恶化，还与其它有机或无机杂质构成粘垢附着、沉积在系统内，增加了水流阻力，并且严重地降低了热交换设备的传热效率，粘垢不仅妨碍缓蚀剂发挥其防腐蚀功能，甚至促进腐蚀过程。因此，必须采取适当措施控制菌藻类在循环冷却水中的生长繁殖。目前最常用的办法是投加杀生剂。
　　3.3.1　杀生剂类型的选定
　　杀生剂按机理分为氧化型杀生剂、非氧化型杀生剂和表面活性剂杀生剂3类。
　　氧化型杀生剂主要为液氯及氯酸盐，它们在水中发生如下水解反应：
　　Cl2+H2O→H++Cl-+HClO
　　 HClO→H++ClO-　
　　 2ClO-+H2O→HClO+ClO-+OH-
　　起杀菌作用的主要是HClO，ClO-的杀菌能力只有HClO的1%～2%。用氯杀菌，能与较多缓蚀、阻垢剂配合使用，彼此干扰少，杀菌效果好，而且价廉、制取方便，在水处理领域中应用广泛。
　　非氧化型杀生剂主要有硫酸铜和氯酚类。通常硫酸铜不能单独使用，一方面是为了防止Cu2+沉淀出来，需同时投加铜的螯合剂；另一方面是为了使Cu2+能渗进菌藻内部，往往需同时投加表面活性剂。氯酚及其衍生物虽可杀灭多种菌藻，但对水生动物和哺乳动物有危害，不能被其它微生物迅速降解，易造成环境污染。
　　表面活性剂类杀生剂以季铵盐类化合物为代表。季铵盐具有杀生力强，毒性低，对污泥有剥离作用，化学稳定性好，使用方便等特点。但当水中有机物含量较多时，季铵盐易被吸附，从而降低药效，加大药耗；另外，水中金属离子的存在也会使药效受到影响，季铵盐类还易引起发泡现象，常需配合使用消泡剂。
　　综上所述，本系统设计选用液氯作为杀生剂。
　　3.3.2　液氯的投加方式
　　液氯的投加方式主要有连续投加与间歇投加2种，连续投加是按照使循环冷却水中余氯保持一定浓度的要求，连续投加药剂。连续投加可以得到很高的杀生效果，但运行费用高，操作的工作量大。间歇投加较为经济，一般每天投加1～3次，每次3～4h。考虑夏季高温季节时菌藻繁殖旺盛，危害明显，因此本系统设计采用夏季连续投加、其余季节间歇投加的方式。
　　3.3.3　加氯量的计算
　　加氯量计算公式如下：
　　式中Gc――加氯量，kg/h；
　　 　　Q――循环冷却水量，m3/h；
　　 　　gc――单位循环冷却水的加氯量，mg/L。
　　根据国内调查的结果，循环冷却水的余氯量一般保持在0.5～1.0mg/L。余氯量小于0.5mg/L时，将增加投加次数，给操作、管理带来困难，而且降低了杀灭菌藻的效果。余氯量大于1.0mg/L时，并没有明显提高杀灭菌藻的效果，反而增大了耗氯量，并会加剧金属点腐蚀，造成钢材损坏。鉴于此，当采用间歇投加方式时，gc取值2～4mg/L；当采用连续投加方式时，gc取值0.5～0.8mg/L。
　　经计算，本系统设计加氯量为30～60kg/h。
　　3.4　旁流水处理的设计
　　3.4.1　旁流水处理的必要性
　　循环冷却水在循环过程中由于受到污染(包括由空气带入灰尘、粉尘等悬浮固体，以及由于热交换设备的物料渗漏而带入油及其它杂质等)，将会使水质不断恶化；另外，由于循环冷却水的浓缩作用也会引起水中某一项或几项成分超标。在此情况下，必须分流出部分循环冷却水进行处理，以控制循环冷却水水质指标在允许范围内。
　　旁流水处理还可以降低对补充水的水质要求，减少补水量和排污量，因而对节约水源，减少环境污染也具有重要意义。
　　3.4.2　旁流水的处理内容
　　旁流水的处理包括混凝、沉淀、过滤、除油、软化、除盐等内容。根据本系统循环冷却水的水质指标及通过对其在循环过程中的环境情况和其它污染因素的分析，本系统旁流水处理的主要目的是去除悬浮物。因此，过滤就成为本系统旁流水的处理内容。
　　3.4.3　旁流过滤水量的计算
　　敞开式循环冷却水系统的旁流过滤水量计算公式如下：
　　式中Qsf――旁流过滤水量，m3/h；
　　 　 Cms――补充水的悬浮物含量，mg/L；
　　 　　Crs――循环冷却水的悬浮物含量，mg/L；
　　 　　Css――循环冷却水旁流过滤后的悬浮物含量，mg/L；
　　 　　A――冷却塔的空气流量，m3/h；
　　 　　Ca――空气中含尘量，g/m3；
　　　　 Ks――悬浮物沉降系数，通过试验确定，通常取0.2。
　　根据公式计算的结果，同时吸取扬子石化公司现有循环水站成功的运行经验，并考虑经济合理的因素，在本系统设计中取2.5%的循环冷却水量作为旁流过滤水量。
　　4　主要工艺设备的选型
　　4.1　加药设备
　　加药设备包括贮药罐、药剂溶液罐和加药计量泵。
　　4.1.1　贮药罐
　　设计选用的JC-463型缓蚀阻垢剂，在常温(20℃)下，密度为1.15±0.05g/cm3，粘度小，可采用原液直接投加。系统正常运行时加药量为12.52kg/h。当气温较低时，药剂粘度增大，易造成管道、设备的堵塞，因此需加适量的水进行稀释后再投加。考虑以70%的水进行稀释时，经计算15天的加药量约为7.7m3。因此，设计贮药罐的容积为8m3，可贮存15～25天的加药量。贮药罐内设有1台功率0.75kW的搅拌机，在药液发生沉淀或需对原液进行稀释时使用。贮药罐和搅拌机的材质均为不锈钢，贮药罐内安装液位计，与控制进水(用作稀释)的电磁阀联锁，能够按照设置的稀释倍率自动完成稀释、搅拌的工作。
　　4.1.2　药剂溶液罐
　　药剂溶液罐容积1m3，即2～3天的投药量，材质为不锈钢。药剂溶液罐内安装液位计，与控制进液的电磁阀联锁，可自动从贮药罐内进液。
　　4.1.3　加药计量泵
　　加药计量泵设计选用2台美国W&T公司生产的P44-216型计量泵，1用1备。单台计量泵流量Q=0～45L/h，扬程H=1.0～0.6MPa，功率P=0.5kW。计量泵可根据操作情况采用手动或自动改变容量，重复精度高，并能输出粘度较大的液体。每台计量泵还配备了1台均流器，可以将计量泵的脉冲输出转变为平缓均匀的直线输出，以便于对流量进行记录和累计。计量泵与循环冷却水的补充水量联锁，在系统运行稳定的情况下，实现根据补充水量而自动控制加药量。
　　4.2　加氯设备
　　本系统设计2套加氯设备，1用1备，其核心部分为加氯机。加氯机设计选用美国W&T公司生产的V-2100型真空加氯机，其包括真空调节阀、加氯控制柜和水射器3个基本部件。真空调节阀安装在氯瓶间，控制柜安装在加氯间，水射器安装在冷却塔塔下水池附近。当水射器产生的真空通过加氯控制柜传到真空调节阀时，该阀自动打开，并将压力气体调节为真空气体。由于加氯系统为全真空运行，故有效地控制了氯气泄漏，有利于环境保护和操作人员的健康。
　　加氯控制柜内有一V型槽孔板，槽上有一滑塞可沿密封环滑动，其每滑动一个位置对应着一个孔径，即对应着一定的投加速率。因此，该加氯机可精确控制加氯量的大小。加氯机和在线余氯分析仪联锁，可根据余氯当前值随时调整V型槽孔径，从而实现了自动连续加氯。而且，也可手动调整旋钮，改变V型槽孔孔径，控制加氯量。
　　真空调节阀上设有压力止回调节阀和压力放泄阀，当真空调节阀失灵时，压力止回调节阀可起到二级保护作用；当前两者均关闭不严时，压力放泄阀将自动启动，将泄漏的氯气排至室外，确保加氯系统不出现正压。
　　水射器内部装有止回阀，可防止回水进入加氯系统。
　　4.3　监测换热设备
　　本系统的监测换热设备设计选用JNM101B型监测换热器。该设备是模拟工艺装置热交换设备的操作参数设计的，能准确地反映循环冷却水系统的结垢、腐蚀状况，同时该设备结构简单、体积较小，具有容易拆卸和操作简单的特点。
　　4.4　旁流过滤设备
　　本系统的旁流过滤设备设计选用2台XZGQ-200型全自动重力式无阀过滤器，单台处理能力为200m3/h。与传统的过滤器相比，它无需配套设置自控仪表和反冲洗水泵(或反冲洗水塔)，其滤前进水、滤后出水，反洗供水、反洗排水等均无需设置阀门和人工操作，完全靠水力自动运行，因而具有维护简单，操作、管理方便的特点。
　　5　监测
　　5.1　水质监测
　　为及时分析、了解循环冷却水处理的状况和效果，本系统设置了一些日常监测项目和非日常监测项目，详见表1。
　　表1　循环冷却水水质监测项目
监　测　项　目
监　　测　　目　　的
控制循环冷却水的投药效果
硬度(Ca2+、Mg2+)
控制循环冷却水的缓蚀、阻垢效果
控制循环冷却水的结垢趋势
控制循环冷却水的浓缩倍数
控制循环冷却水的浓缩倍数
控制循环冷却水的污垢、粘泥
控制循环冷却水中菌藻的繁殖
控制循环冷却水的腐蚀、结垢趋势
控制磷酸盐的水解度
　　5.2　运行控制监测
　　本系统的运行控制监测，设计采用自动监测(如通过监测余氯值而控制加氯量)和人工化验监测相结合的原则，主要控制参数均在计算机屏幕上显示，以方便操作、管理。
　　6 设计总结
　　本设计具有以下特点：
　　(1)技术先进、经济合理。
　　(2)运行安全可靠、管理方便。
　　(3)引进了自动化程序较高的自动加药计量泵和自动加氯机等先进设备，具有技术先进、安全可靠、管理方便的特色。
　　(4)占地面积小。
　　投用几年来的生产实践表明，本系统运行状况良好，达到了预期的设计目的和效果。
新闻来源:中华环保互联网& &
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