冷却水腐蚀泄露引发爆炸！工业循环水处理技术及优化方向，2张图表全搞懂 | 杂谈

   

      

         

             

                 

循环水处理不是小事，它关系到设备寿命、生产效率、甚至企业安全。那些觉得 “循环水随便弄弄就行” 的老板，迟早要为疏忽买单

 

   

循环冷却水就像工业系统的“天蝎座”，平时感觉没啥事，一旦闹脾气，能把生产线搅得鸡飞狗跳。

相关行业报告显示，未经处理的循环水系统， 设备平均寿命会缩短40%~60%，维护成本增加2~3倍，能耗上升15%~30% ，更严重的是，突发故障的概率会提高10倍以上。

前段时间，听说某化工厂就因为循环水管线腐蚀穿孔，导致冷却水泄漏到反应釜，引发了小规模爆炸，万幸没伤人，但停产整顿了三个月。对此，一些水友表示，“ 业主专业一点，就知道循环冷却水没处理好，会引起一系列的问题。 ”

           

         

         

   

一张图讲清楚，循环水系统3大刺头    

结垢、腐蚀、微生物滋生是整个工业循环冷却水系统的三大“刺头”，每一项处理不好，都能让设备提前退休，让老板的钱包大出血。

要特别强调的是， 这三个家伙从不单打独斗，而是 “狼狈为奸”。 比如水垢会阻碍水流，让局部微生物更容易聚集；微生物产生的粘泥会吸附水垢颗粒，让结垢速度加快；而腐蚀产生的铁锈又会为微生物提供繁殖场所，形成恶性循环。

▼ 相互作用关系看这里

1、结垢

在循环冷却水系统运行过程中， CaCO3、MgCO3等微溶盐是 循环水系统最主要的污垢 ，此外补水和空气带入的泥沙等不溶物、腐蚀产物、微生物代谢产生的生 物黏泥等也会在形成污垢。

这些污垢的导热系数 只有钢铁的1/50~1/100，相当于给换热器、冷凝器的管壁穿上了一层厚厚的 “毛裤”。有数据表明， 水垢厚度每增加1毫米，热交换效率会下降10%~15%，对应的能耗要增加5%~8%。

同时，水垢的形成也会导致工业循环冷却水系统水管堵塞。 有次去参观一家化肥厂，他们的冷却器因为半年没好好处理循环水， 结垢导致合成塔冷却效果下降，为了维持生产，不得不让循环水泵超负荷运行，电费单每个月多出好几万。

2、腐蚀

循环水系统中换热设备主要发生微生物腐蚀（水中细菌、藻类等微生物分泌酸性黏液）和电化学腐蚀（硫酸根离子、氯离子等元素富集）。

腐蚀问题不可消除，只能减缓发生速度，其不仅会造成物料设备损失，还会造成环境污染，甚至引发泄漏事故。

相关规定显示，碳钢的年腐蚀速率不能超过0.075mm/a，铜材不能超过0.005mm/a 。但如果处理不当，这个数字能飙升10倍以上。

3、微生物滋生

空气、补水等向循环水系统输入了大量细菌、藻类、真菌等微生物。其中藻类易在冷却塔的塔壁、填料、凉水池壁等处大量滋生， 最大的危害是降低冷却塔对热水的降温效果，间接影响循环水的换热作用，也会有部分脱落的藻类随冷却水进入换热器壁面沉积成 垢。

细菌在循环水中微生物总量的占比高达70%以上，细菌代谢过程会产生大量生物黏泥而沉积成垢，部分细菌还会形成酸性物质引起换热设备腐蚀。

此外，这些微生物在富营养化环境中大量繁殖，可能引发水质恶化伴随异味。水质恶化及异味问题的出现，不仅会增加整个系统清洗频次，而且会促使系统维护成本上升。

         

             

             

             

             

         

盘点4类循环水处理技术及优劣势对比      

 

以上这三大问题联系紧密、相互促进，如果不加以控制，易形成恶性循环，影响系统安稳运行， 各类水处理技术的目的就是主动打破恶性循环，使系统良性运转。

在冷却水循环处理过程中，涉及到多个类型的处理技术，大致划分为物理处理技术、化学处理技术、电化学处理技术、生物处理技术等。

▼  技术优劣势对比看这里

 

1、物理处理技术

物理法未向循环水系统引入额外化学物质，仅引入各种“场”(能量)，主要包括高压静电法、磁化法、超声波法。

◎  高压静电法是通过静电发生器向水体输入“高压静电场”，通过高压静电场使水中的杂质带电，相互排斥，不容易沉积，易被水流冲走。

此外，高压静电场释放的强大能量会产生击穿效应杀灭菌藻。这种设备在中央空调循环水里用得较多，体积小，维护简单，但 对高硬度水质效果一般。

◎  磁化法向水体输入“磁场”，水中带电粒子或污垢颗粒会形成结构稳定的缔合体 ，继而缔合体不断形成 污垢悬浮颗粒，阻止污垢沉积，同时水经磁化后渗透压增高使微生物细胞失水而灭活。

值得一提的是，水体的磁化现象能在磁场消除后短时间持续，在水循环过程仍能发挥作用。这种设备安装方便，不用加药，适合中小型系统，效果受流速、水温影响较大。

◎  超声波法向系统输入“超声场”，利用空化效应、剪切效应等使水体内的污垢被分散、粉碎，不易粘附于换热设备壁面成垢，空化效应形成的微小气泡在收缩和崩溃瞬间在其内部形成极高温、高压环境而杀灭微生物。

之前参观过的一家化工厂就在换热器前装了超声波设备，据说水垢清理周期从3个月延长到了8个月，但超声波的作用时间很短、能耗有点高，不太适合大系统。

◎  当然，目前也有冷却站采用 有格网+高效纤维过滤器，这种纯物理技术。 有格网负责拦截循环冷却水内锈渣、悬浮颗粒、藻类，并与滤池结合初步过滤杂质，避免杂质长时间沉积到冷却塔或管道造成系统热交换效率下降，再在此基础上，通过 高效纤维过滤器去除工业循环冷却水内的微小颗粒，包 括胶体、有机物、铁锰等。

物理处理法的优点是环保、无二次污染，缺点是处理效果受水质和运行条件影响大，适用范围有限，且阻垢、缓蚀、杀菌灭藻效果与加药处理相比不明显。因此， 建议作为化学处理法的辅助手段，而不是完全替代。

2、化学处理技术

化学法主要是向水体“输入”含有阻垢、杀菌灭藻、缓蚀等功能的化学物质来控制循环水质量。

◎  常见的化学阻垢技术包括离子交换法、加酸处理法、阻垢剂法等。但需要注意， 使用NaCl溶液对饱和树脂进行再生大幅增加了离子交换法的运行成本 ； 加酸过多会加速设备腐蚀； 阻垢剂不易降解，浓度过高会使水质恶化，必须排污减少药剂浓度。

实际处理过程中，应根据循环冷却水的稳定指数，确定药剂配方。比如，轻度结垢状态下，可选择聚马来酸-锌或聚磷酸酯-锌为配方的阻垢剂；而在中度结垢状态下，要选择含有机膦酸的缓蚀阻垢剂或者羧基膦基乙酸低磷阻垢剂。

◎  常见的缓蚀剂缓蚀剂主要有铬酸盐类、磷酸盐类、钼酸盐类、巯基苯并噻唑等。 加入的化学品发挥作用的同时会危害水质，例如铬酸盐毒性较大 ，会增加排污水处理的压力，磷酸盐类易产生磷酸钙垢并造 成水体富营养化 ，促进微生物繁殖 ，同样需要排污维持水体质量。

◎  杀生剂是控制微生物孳生最普遍且最有效的方法，良好的杀生剂应具有广谱性、杀灭任务完成后易分解或降解、能与缓蚀阻垢剂相容、能够剥离生物黏泥等特性。有的工厂 为了省成本，买了便宜的杀生剂，结果冷却塔壁上长满了青苔，填料缝隙被生物粘泥堵得严严实实。

一般杀生剂可分为氧化性杀菌剂（如 次氯酸 ）和非氧化性杀菌剂。氧化性杀菌剂 能够起 到较强的杀菌灭藻效果 ，但会大幅增加金属材料的腐蚀倾向。 非氧化性杀菌剂 能够高效、广谱的杀灭微生物并兼具较强的穿透、分散黏泥的作用，但它们大多难以降解。

化学处理法的优点是效果卓越、稳定性高，缺点是需要持续投药，有二次污染问题。

3、电化学处理技术

电化学技术 可以实现高离子浓度下循环水的弱腐蚀、弱结垢，等同于药剂的螯合作用，有效控制腐蚀、结垢 ，同时生成氧化性物质协同大电流密度抑制、灭活微生物 。

电流从阳极板通过循环水至阴极板，在此过程中的化学反应包括氨氮降解，氯、 COD 转化，钙镁水垢、粘泥在阴极板上富集、刮除，有害物质含量降低 ，对于抑制腐蚀、结垢、 微生物的生长同样发挥积极作用。

电化学处理法的优点是 无二次污染，自动化程度高且占地面积小，缺点是能耗高，成本高。

4、生物处理技术

生物处理技术主主要是用于预防解决工业循环冷却水结垢问题、水质异味以及腐蚀现象。主要技术有微生物菌群优化、投加生物分散剂等。

◎  微生物菌群优化是在工业循环冷却水内投加特定微生物菌液，借助微生物代谢作用，分解循环冷却水内有机污染物，并抑制有害微生物增殖。 在微生物菌群优化技术应用前，应优选挂膜架形式的软性生物填料作为微生物在循环冷却水内生长载体，并固定在循环水塔池底部 （或立柱之间）。

在微生物菌群优化技术应用过程中，可以以月为单位，定期投加，投加量控制在工业循环冷却水系统水量的0.05%～1.00%，经循环冷却水池内的排泥泵定期清理微生物污泥。

◎  生物分散剂是一种有效分散淤泥、油脂、沉淀物等悬浮物的制剂。投加时，应注意避开排污口，优选循环水池水流较快区域，并借助计量泵进行流量的精准控制，确保药剂的均匀分散 。

生物处理法的优点是环保、可持续、 出水水质优异 ，缺点是见效慢，对运行条件要求高（比如水温、pH 值不能波动太大），维护成本高。目前常见于食品、医药行业。

     

         

         

     

   

 

工业循环水处理优化建议，8条经验分享

▼   水友@小铝：关于“杀生剂”——

杀生剂包含氧化性和非氧化性两种， 长期 使用同种杀生剂易使微生物产生耐药性，因此建议 以氧化性杀生剂为主、非氧化性杀生剂为辅交替进行 ，同时更换杀生剂种类时也应考虑不同杀生剂与缓蚀剂、阻垢剂间的复配性。

▼  水友@逆流而上888：关于“pH控制”——

综合考虑腐蚀、结垢、微生物滋生的危害程度， 循环水的 pH值应控制在6.8~9.5，但不同企业有不同的循环水处理需求 ，如果采用加酸处理 使 pH为6.8~7.5的管理模式时，有利于防止结垢，但对防腐及控制微生物不利；采用 7.5~8.5 的中性水管理模式能够权衡防腐与防垢，但不利于控制菌藻；采用8.5~9.5的碱 性水管理模式对防腐及控制菌藻有利，但不利于控制结垢。

▼  水友@悠然zhao：关于“电导率控制”——

循环水系统的 结垢和腐蚀趋势与电导率大小成正比 ，可以通过 调节补水量、排污量、旁滤量等维持电导率在合理范围。

▼  水友@屠经理：关于“浓缩倍数控制”——

敞开式循环水系统的 浓缩倍数最好控制在3~5，这样既节水又安全 。循环冷却水系统浓缩倍数越大，运行时的补水量越小，节水用水的效果越明显。但浓缩倍数过高时，系统在后续运行时又极易出现结垢情况。

▼  水友@Jundy：关于“设备材料”——

我们厂 运用高分子材料与特殊合金制造的设备， 抗腐蚀能力有了很大提升，对恶劣的处理环境也有很强的适应能力。采用耐腐蚀、耐磨损的新型材料，可以延长设备寿命，减少维护次数。

▼  水友@海哥：关于“旁滤罐/进水管”——

在实际项目中，不少企业的循环水恶化是因为旁滤罐破损所导致，针对这钟情况，就需要安排专人及时修复破损的旁滤罐，保持旁滤设备的正常运转。同时，在旁滤进水管线中添加一定的助滤剂，可以发挥在循环水系统运行时旁滤设备的混凝与过滤作用。

▼  水友@智慧闪光：关于“补充水”——

可以 将工业废水二级排水处理后作为补充水 ，比如钢铁企业废水可以与生活污水预处理后，再配合高效阻污 剂。