工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，由于水分蒸發(fā)、風(fēng)吹損失等情況使循環(huán)水不斷濃縮，其中所含的鹽類超標(biāo)，陰陽離子增加、pH值明顯變化，致使水質(zhì)惡化，而循環(huán)水的溫度，PH值和營養(yǎng)成分有利于微生物的繁殖，冷卻塔上充足的日光照射更是藻類生長的理想地方。而結(jié)垢控制及腐蝕控制、微生物的控制等等，必然的需要進(jìn)行循環(huán)水處理。循環(huán)水運(yùn)行過程中主要產(chǎn)生的問題：

(1)水垢：由于循環(huán)水在冷卻過程中不斷地蒸發(fā)，使水中含鹽濃度不斷增高，超過某些鹽類的溶解度而沉淀。常見的有碳酸鈣、磷酸鈣、硅酸鎂等垢。水垢的質(zhì)地比較致密，大大的降低了傳熱效率，0。6毫米的垢厚就使傳熱系數(shù)降低了20%。

(2)污垢：污垢主要由水中的有機(jī)物、微生物菌落和分泌物、泥沙、粉塵等構(gòu)成，垢的質(zhì)地松軟，不僅降低傳熱效率而且還引起垢下腐蝕，縮短設(shè)備使用壽命。

(3)腐蝕：循環(huán)水對換熱設(shè)備的腐蝕，主要是電化腐蝕，產(chǎn)生的原因有設(shè)備制造缺陷、水中充足的氧氣、水中腐蝕性離子(Cl-、Fe2+、Cu2+)以及微生物分泌的黏液所生成的污垢等因素，腐蝕的后果十分嚴(yán)重，不加控制極短的時間即使換熱器、輸水管路設(shè)備報廢。

(4)微生物粘泥：因?yàn)檠h(huán)水中溶有充足的氧氣、合適的溫度及富養(yǎng)條件，很適合微生物的生長繁殖，如不及時控制將迅速導(dǎo)致水質(zhì)惡化、發(fā)臭、變黑，冷卻塔大量黏垢沉積甚至堵塞，冷卻散熱效果大幅下降，設(shè)備腐蝕加劇。因此循環(huán)水處理必須控制微生物的繁殖。

微生物危害

循環(huán)冷卻水中的微生物來自兩個方面。一是冷卻塔在水的蒸發(fā)過程中需要引入大量的空氣，微生物也隨空氣帶入冷卻水中，二是冷卻水系統(tǒng)的補(bǔ)充水或多或少都會有微生物，這些微生物也隨補(bǔ)充水進(jìn)入冷卻水系統(tǒng)中。

藻類在日光的照射下，會與水中的二氧化碳、碳酸氫根等碳源起光合作用，吸收碳素作營養(yǎng)而放出氧，因此，當(dāng)藻類大量繁殖時，會增加水中溶解氧含量，有利于氧的去極化作用，腐蝕過程因此而加速。微生物在循環(huán)水系統(tǒng)中的大量繁殖，會使循環(huán)水顏色變黑，發(fā)生惡臭，污染環(huán)境。同時，會形成大量黏泥使冷卻塔的冷卻效率降低，木材變質(zhì)腐爛。黏泥沉積在換熱器內(nèi)，使傳熱效率降低和水頭損失增加，沉積在金屬表面的黏泥會引起嚴(yán)重的垢下腐蝕，同時它還隔絕了緩蝕阻垢劑對金屬的作用，使藥劑不能發(fā)揮應(yīng)有的緩蝕阻垢效能。微生物黏泥除了會加速垢下腐蝕外，有些細(xì)菌在代謝過程中，生物分泌物還會直接對金屬構(gòu)成腐蝕。所有這些問題導(dǎo)致循環(huán)水系統(tǒng)不能長期安全運(yùn)轉(zhuǎn)，影響生產(chǎn)，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，因此，微生物的危害與水垢、腐蝕對冷卻水系統(tǒng)的危害是一樣的嚴(yán)重，甚至可以說，三者比較起來控制微生物的危害是首要的。

循環(huán)水中微生物的動向可以通過以下化學(xué)分析項(xiàng)目進(jìn)行測量：

(1)余氯(游離氯)加氯殺菌時要注意余氯出現(xiàn)的時間和余氯量，因?yàn)槲⑸锓敝硣?yán)重時就會使循環(huán)水中耗氯量大大地增加。

(2)氨循環(huán)水中一般不含氨，但由于工藝介質(zhì)泄漏或吸入空氣中的氨時也會使水中出現(xiàn)含氨，這時不能掉以輕心，除積極尋找氨的泄漏點(diǎn)外，還要注意水中是否含有亞硝酸根，水中的氨含量最好是控制在10mg/l以下。

(3)NO2-當(dāng)水中出現(xiàn)含氨和亞硝酸根時，說是水中已有亞硝酸菌將氨轉(zhuǎn)化為亞硝酸根，這時循環(huán)水系統(tǒng)加氯將變?yōu)槭掷щy，耗氯量增加，余氯難以達(dá)到指標(biāo)，水中NO2-含量最好是控制在小于1mg/l。

(4)化學(xué)需氧量水中微生物繁殖嚴(yán)重時會使COD增加，因?yàn)榧?xì)菌分泌的黏液增加了水中有機(jī)物含量，故通過化學(xué)需氧量的分析，可以觀察到水中微生物變化的動向，正常情況下水中COD最好小于5mg/l(KMnO4法)。

循環(huán)水中微生物所造成的危害是十分嚴(yán)重的，如果要在微生物造成危害之后采取措施往往是事倍功半還要耗費(fèi)大量的殺生劑和金錢。因此，事先全面監(jiān)測循環(huán)冷卻水的微生物情況是十分必要的，

濃水倍數(shù)

循環(huán)水濃縮倍數(shù)是指循環(huán)水系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，由于水分蒸發(fā)、風(fēng)吹損失等情況使循環(huán)水不斷濃縮的倍率(以補(bǔ)充水作基準(zhǔn)進(jìn)行比較)，它是衡量水質(zhì)控制好壞的一個重要綜合指標(biāo)。濃縮倍數(shù)低，耗水量、排污量均大且水處理藥劑的效能得不到充分發(fā)揮;濃縮倍數(shù)高可以減少水量，節(jié)約水處理費(fèi)用;可是濃縮倍數(shù)過高，水的結(jié)垢傾向會增大，結(jié)垢控制及腐蝕控制的難度會增加，水處理藥劑會失效，不利于微生物的控制，故循環(huán)水的濃縮倍數(shù)要有一個合理的控制指標(biāo)。

水垢的形成

在循環(huán)水系統(tǒng)中，水垢是由過飽和的水溶性組分形成的，水中溶解有各種鹽類，如碳酸氫鹽、碳酸鹽、氯化物、硅酸鹽等，其中以溶解的碳酸氫鹽如Ca(HCO3)2。MgHCO3)2最不穩(wěn)定，極容易分解生成碳酸鹽，因此，當(dāng)冷卻水中溶解的碳酸氫鹽較多時，水流通過換熱器表面，特別是溫度較高的表面，就會受熱分解;水中溶有磷酸鹽與鈣離子時，也將產(chǎn)生磷酸鈣的沉淀;碳酸鈣和Ca3(PO4)2等均屬難溶解度與一般的鹽類還不同，其溶解度不是隨溫度的升高而加大，而是隨著溫度的升高而降低。因此，在換熱器傳熱表面上，這些難溶性鹽很容易達(dá)到過飽和狀態(tài)而水中結(jié)晶，尤其當(dāng)水流速度小或傳熱面較粗糙時，這些結(jié)晶沉淀物就會沉積在傳熱表面上，形成通常所稱的水垢，由于這些水垢結(jié)晶致密，比較堅硬，又稱之為硬垢，常見的水垢成分為：碳酸鈣，硫酸鈣，磷酸鈣，鎂鹽，硅酸鹽。

循環(huán)水處理技術(shù)

根據(jù)企業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)的特點(diǎn)和工藝條件，結(jié)合當(dāng)?shù)氐乃|(zhì)特點(diǎn)，選擇適合企業(yè)運(yùn)行條件的水處理方案，通過加藥等措施，控制循環(huán)水指標(biāo)在一定范圍內(nèi)運(yùn)行，既保證生產(chǎn)設(shè)備的長周期運(yùn)行，又提高了循環(huán)水利用率。循環(huán)水處理技術(shù)的利用，既能給企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益，又能為社會帶來良好的社會效益。所以循環(huán)水處理技術(shù)應(yīng)用是非常有必要的。

循環(huán)水處理常見藥劑

防堵塞劑

性能特點(diǎn)：去除流體管道設(shè)備\機(jī)器中生成的銹垢和污垢。適用于鋼、不銹鋼、鐵、銅、鉛、陶瓷、塑膠管等管路清洗。對設(shè)備本身結(jié)構(gòu)沒有影響。

使用范圍：鋼、不銹鋼、鐵、銅、鉛、陶瓷、塑膠管等管路，大部份流體回路設(shè)備。

環(huán)境安全：環(huán)保型，無味無揮發(fā)性氣體產(chǎn)生，正常使用不會對器件造成過腐蝕。

一般化學(xué)品，但需做好個人防護(hù)(使用時請配帶橡膠手套)，

皮膚接及眼睛接觸請用水清洗，具體操作請參考MSDS;

參考用量請咨詢相關(guān)銷售人員。

使用說明：水溶性物質(zhì)，溶解使用;

包裝與存儲：25KG牛皮袋內(nèi)襯塑料包裝;存放在于室內(nèi)陰涼通風(fēng)干燥處，不用時密封，

保質(zhì)期為1年6個月--2年。

性能參數(shù)：

活性成份:≥95。60%

水溶性：137。5g/L(20°C)

熔點(diǎn)：210-230°C(dec。)

外觀：白色復(fù)合晶體共聚物。無味不揮發(fā)，按一般化學(xué)品使用。

執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：GB/T50102-2003

沉膜防銹劑

成份：成膜劑，納米氧化鋅分散體，防腐抗氧化劑等。

性能特點(diǎn)：水基型，涂覆性優(yōu)良;

使用范圍：主要用于水基流體管道設(shè)備內(nèi)壁防銹抗氧化;

適用于不銹鋼、碳鋼、鑄鐵、鋁、銅等內(nèi)表面防腐防銹，有殺菌作用。

環(huán)境安全：環(huán)保型水溶性防銹溶液;不含亞硝酸鹽和有機(jī)磷，不產(chǎn)生揮發(fā)性有毒物質(zhì);

不慎與身體直接接觸，請首先用大量清水清洗。

使用說明：直接添加到循環(huán)水體中，添加量300—800PPM，不用換水;

不會對器件造成不良影響，防銹期可達(dá)3個月。

包裝與存儲：10/25KG桶;存放在于室內(nèi)陰涼處，密封。

性能參數(shù)：

外觀：白色半透明液體;

密度：1。1

PH值：8-9;

吸附膜型緩蝕劑

吸附膜型緩蝕劑如有機(jī)胺、木質(zhì)素類、葡萄糖酸鹽等。以有機(jī)胺為例，有機(jī)胺是用作冷卻水系統(tǒng)的吸附膜劑，這種有機(jī)胺又稱為膜胺，主要指C10～C20的鏈狀脂肪族胺。如C16H33NH2、(C16H33)2NH、C18H37NH2、(C18H37)2NH。它們制造容易，緩蝕性能較好，所以應(yīng)用也較廣。胺及其衍生物也具有較好的緩蝕性能。有機(jī)胺分子中的親水基團(tuán)為—NH2和NH，親油基團(tuán)為烷基。有機(jī)胺投加到水中后，氨基(親水基)吸附在金屬表面，烷基(親油基)朝外(腐蝕環(huán)境)。金屬表面都吸附了有機(jī)胺后，就形成一層吸附膜。吸附膜中的烷基發(fā)揮遮蔽作用。阻止水、氯離子和氧等腐蝕性物質(zhì)和金屬接觸，起到防止金屬腐蝕的作用。由于氨基能穩(wěn)固地吸附在金屬表面，故可防止水流速對吸附膜的破壞作用。有機(jī)胺能透過金屬表面上已存在的腐蝕產(chǎn)物或污垢面而逐漸在金屬表面形成保護(hù)膜。因此，有機(jī)胺不僅可以用于比較清潔的系統(tǒng)。而且可用在已運(yùn)轉(zhuǎn)一段時間且存在一些腐蝕和污垢的系統(tǒng)。有機(jī)胺在滲透穿過腐蝕產(chǎn)物和污垢并在金屬表面附著的過程中，能使這些污垢和腐蝕產(chǎn)物相互的結(jié)合松弛，與金屬表面的粘聚力下降，使它們逐漸脫落而被水沖走。由于有機(jī)胺有相當(dāng)好的清洗金屬表面的能力，所以在污垢比較多的系統(tǒng)中使用有機(jī)胺時，要逐漸加入，并慢慢增加其濃度，以免剝落下來的污垢太多，造成熱交換器管子堵塞。

C16H33NH2、(C16H33)2NH、C18H2，NH2、(C18H37)2NH等有機(jī)胺只要加2%左右于冷卻水中，就可均勻擴(kuò)散到各個角落。起始濃度由20mg/L～50mg/L分批投入，待有機(jī)胺在金屬表面形成單分子膜后，就消耗較少，只要補(bǔ)充損失量即可。有機(jī)胺的膜相當(dāng)牢固，成膜后在冷卻水中維持幾個mg/L即可，短時間停止投藥或水中有機(jī)胺濃度降到零也不會引起多大變化，發(fā)現(xiàn)后及時投藥就可以。

有機(jī)胺的緩蝕效果相當(dāng)好。在一般的冷卻水系統(tǒng)使用，其緩蝕率可達(dá)90%以上，經(jīng)常受沖刷和侵蝕的區(qū)域約為50%。單獨(dú)使用有機(jī)胺的防腐效果好，如再和其它緩蝕劑一起使用，防腐蝕效果則更佳。但有機(jī)胺的防腐蝕性能受鹽量的影響較大。在含鹽高的水中，單體胺的擴(kuò)散較困難，防腐蝕能力下降，在海水中投加50mg/L的胺對碳鋼的緩蝕率僅有35%～60%，增加胺的濃度至200mg/L，緩蝕率也只有60%～80%。

有機(jī)胺的優(yōu)點(diǎn)是:緩蝕效果好;抗氯性能良好，加氯殺菌不會影響有機(jī)氨的防護(hù)作用

沉淀膜型緩蝕劑

水中離子型緩蝕劑分析以聚磷酸鹽為例，聚磷酸鹽是目前使用*泛、zuijingji的冷卻水緩蝕劑之一。除了具有良好的緩蝕性能外，聚磷酸鹽還是優(yōu)良的阻垢劑，可阻止水中碳酸鈣和硫酸鈣結(jié)垢。zui常用的聚磷酸鹽是六偏磷酸鈉和三聚磷酸鈉。它們是一些線形無機(jī)聚合物。聚磷酸鹽具有強(qiáng)表面活性，其分子結(jié)構(gòu)中的PO基能容易提供電子對給具有空軌道的金屬，牢牢地吸附在金屬上。聚磷酸鹽的緩蝕、阻垢性能都和它的表面活性有關(guān)。聚磷酸鹽具有陽極極化和陰極極化雙重緩蝕性能。

聚磷酸鹽是一種非氧化型的鈍化劑。聚磷酸鹽加入水中之后，很容易吸附在金屬表面上，并且置換出吸附在金屬表面的一部分H+和H2O分子，降低了溶解氧和H+及H2O反應(yīng)的可能性。而且，它使溶解氧更容易吸附在金屬表面。當(dāng)足量的氧吸附在金屬表面時，氧使金屬表面鈍化，所以，聚磷酸鹽必須在溶解氧存在條件下才能表現(xiàn)出陽極極化的緩蝕性能。聚磷酸鹽和水中存在的二價金屬離子如鐵、鈣、鋅等結(jié)合，在金屬表面形成一層沉積物膜，起陰極極化作用，抑制金屬的腐蝕，所以聚磷酸鹽又是陰極型緩蝕劑。聚磷酸鹽的表面活性使它具有清洗金屬表面的能力。在冷卻水系統(tǒng)開工時可以用它對系統(tǒng)進(jìn)行全面的清洗。如果系統(tǒng)的污垢不嚴(yán)重，聚磷酸鹽能逐漸的將污垢清洗出去。逐漸建立完整的腐蝕控制，它對于控制點(diǎn)蝕和瘤狀或結(jié)節(jié)狀的腐蝕特別有效。

聚磷酸鹽在堿性條件下，形成磷酸鈣垢的危險很大。使用聚磷酸鹽時，如系統(tǒng)中只有鋼鐵材料，水中的pH值在5。0～7。0為宜。如系統(tǒng)中存在銅和銅合金，低pH值易使銅受到腐蝕，水中的pH值應(yīng)嚴(yán)格控制在6。7～7。0或添加銅緩蝕劑并降低pH值，以避免生成磷酸鈣垢。pH值高于8，不但會產(chǎn)生磷酸鹽垢，同時也會發(fā)生局部的腐蝕。還有磷酸鹽含磷，是微生物生長繁殖的養(yǎng)料，在水中聚磷酸鹽會被許多的微生物分解而降低緩蝕性能，也會局部腐蝕并造成微生物污染。

金屬離子型緩蝕劑分析以銅緩蝕劑為例[4]，當(dāng)設(shè)備用銅和銅合金制造時，存在一種特殊的腐蝕問題:被腐蝕而產(chǎn)生的銅離子很容易和較活潑的金屬，如鐵和鋁等發(fā)生如下反應(yīng):

Fe+Cu2+→Cu+Fe2+

2Al+3Cu2+→2Al3++3Cu

銅離子經(jīng)還原而生成的金屬銅便沉積在活潑金屬上面，銅作為陰極，活潑金屬為陽極，構(gòu)成腐蝕電池。由于銅的電位較低(Eo氧化=-0。337V)，腐蝕電池的電動勢很大，會使活潑金屬受到嚴(yán)重的、穿透速度很快的腐蝕。銅和銅合金產(chǎn)生的銅離子，還會被水帶到很遠(yuǎn)的地方沉積下來而引起腐蝕。將水中的銅離子濃度控制在0。1mg/L以下可以防止這種腐蝕，冷卻水系統(tǒng)所使用的緩蝕劑，大多數(shù)都能抑制銅受到腐蝕，但將水中的離子濃度控制在0。1mg/L以下，要在中性和堿性水中才能實(shí)現(xiàn)。因此，使用有銅和銅合金材料的冷卻水的pH值必須控制在6。5以上。下面介紹幾種重要的銅緩蝕劑:

1)β—疏基苯并噻唑(MBT)[5，6](Mercaptobenzoth2iazole)，其結(jié)構(gòu)式為:

對于銅和銅合金，β—疏基苯并噻唑是一種特別優(yōu)良的緩蝕劑，它在低濃度時(例如2mg/L)就能將銅和銅合金的腐蝕速度降得很低。銅的表面對β—疏基苯并噻唑有很強(qiáng)的化學(xué)吸附作用，吸附在銅表面的β—疏基苯并噻唑按一定的方式排列，將腐蝕物質(zhì)隔開，并且阻止銅變?yōu)殂~離子進(jìn)入水中而引起腐蝕。β—疏基苯并噻唑?qū)︺~沉積在鐵和鋁等活潑金屬上而引起的電偶腐蝕的抑制也很有效。β—疏基苯并噻唑的優(yōu)點(diǎn)是:(1)對銅和銅合金的腐蝕控制比較有效;(2)用量少。它的缺點(diǎn)是:易被氧化而失效，所以應(yīng)避免和氧化劑型的緩蝕劑一起使用;對氯和氯胺很敏感，也易被它們氧化。

2)1，2，3—苯并三唑(BTA)(Benzotriazole)，結(jié)構(gòu)式為1，2，3—苯并三唑是一種很有效的銅和銅合金緩蝕劑。它對銅的緩蝕作用與MBT相似:銅的表面對苯并三唑或苯并三唑與銅離子的螯合物有強(qiáng)烈的化學(xué)吸附作用，在銅表面形成防腐屏幕，防止腐蝕性物質(zhì)與銅接觸，又阻止銅進(jìn)入水中成為銅離子。所以它不但能抑制金屬基體上的銅溶解進(jìn)入水中，而且還能使進(jìn)入水中的銅離子鈍化，防止銅在鋼、鋁、鋅及鍍鋅鐵等金屬上的沉積和黃銅的脫鋅。此外，1，2，3—苯并三唑?qū)﹁F、鎘、鋅、錫也有緩蝕作用。它的使用濃度比MBT還低，只要1mg/L就能建立對銅和銅合金的良好保護(hù)，使用時的pH值范圍為5。5～10，濃度不必隨pH值而調(diào)整。1，2，3—苯并三唑的抗氧化能力強(qiáng)，不會因加氯而遭到破壞。雖然氯會與它生成不穩(wěn)定的化合物，使它對銅的保護(hù)作用減弱。1，2，3—苯并三唑的優(yōu)點(diǎn)是:對銅和銅合金的緩蝕效果好;更能耐受氯的氧化作用。它的缺點(diǎn)是價格較高。

3)硫酸亞鐵:硫酸亞鐵是特別的緩蝕劑，常作為海水、其他咸水或直流冷卻系統(tǒng)中的銅和銅合金的緩蝕劑。用海水作冷卻水的銅換熱器，加以硫酸亞鐵使銅管內(nèi)壁生產(chǎn)一層含有鐵化合物的保護(hù)膜，甚至可以厚達(dá)0。0762mm，有效地抑制銅受到的腐蝕，特別是水流沖刷引起的腐蝕。這一過程稱為硫酸亞鐵造膜處理。

硫酸亞鐵的優(yōu)點(diǎn)是:價格便宜，用量少;污染較輕。它的缺點(diǎn)是:造膜技術(shù)較為復(fù)雜;冷卻水中含有硫化氫或其它還原性物質(zhì)，且污染很嚴(yán)重時，硫酸亞鐵造膜無效。

鈍化膜型緩蝕劑

鈍化膜型緩蝕劑簡稱鈍化劑，為無機(jī)強(qiáng)氧化劑[3]。如鉻酸鹽、亞硝酸鹽、鉬酸鹽和鎢酸鹽等。在反應(yīng)中比較容易被還原的強(qiáng)氧化劑才能作鈍化劑。以鉻酸鹽為例，鉻酸鹽包括鉻酸(H2CrO4)和重鉻酸(H2Cr2O7)的可溶性鹽，如Na2Cr2O7、Na2CrO4、K2Cr2O7、(NH4)2CrO4等，

分子結(jié)構(gòu)中鉻為正六價。鉻酸鹽和重鉻酸鹽可以以任何比例混合而不影響緩蝕效果，所以一般統(tǒng)稱為鉻酸鹽。

鉻酸鹽有很強(qiáng)的氧化能力，發(fā)生氧化反應(yīng)時Cr6+還原為Cr3+。鉻酸鹽在較高濃度時是十分有效的陽極鈍化劑。鉻酸鹽對碳鋼的鈍化與碳鋼在H2SO4中的電位極化相似，鈍化時鐵表面發(fā)生的反應(yīng)為:

Cr2O72-+8H++6e→Cr2O3+4H2O

反應(yīng)時被還原的鉻酸鹽以Cr2O3的形態(tài)吸附在鐵的表面和鐵表面同時生成的Fe2O3共同組成鈍化膜，反應(yīng)為:2Fe+3H2O→Fe2O3+6H++6e

用鉻酸鹽鈍化的鐵的表面那層鈍化膜，充分脫水，結(jié)構(gòu)致密，防腐性能好。而其它緩蝕劑處理鐵都無法得到這樣的膜，甚至用KMnO4強(qiáng)氧化劑也不能達(dá)到鉻酸鹽鈍化鐵的那種程度。

鉻酸鹽的優(yōu)點(diǎn)是:它不僅對鋼鐵，而且對銅、鋅、鋁及其合金都能給予良好的保護(hù);適用的pH值范圍很寬(pH=6～11);緩蝕效果特別好，使用鉻酸鹽作緩蝕劑時，碳鋼的腐蝕速度可低于0。025mm/年。鉻酸鹽的缺點(diǎn)是:毒性大，環(huán)境保護(hù)部門對鉻酸鹽的排放有嚴(yán)格的要求;容易被還原而失效，不宜用于有還原性物質(zhì)(例如硫化氫)泄露的煉油廠的冷卻系統(tǒng)中。