1、循环水处理基础知识主要内容 循环冷却水的基本概念 循环冷却水的处理技术化学处理技术物理处理技术 循环水水质分析常检参数 水处理设备简介 水处理设备选用注意事项第一节 循环冷却水的基本概念 循环水基础知识循环系统类型与特点敞开式循环冷却水的损耗形式敞开式循环冷却水浓缩过程表征 循环冷却系统普遍存在的问题与成因 循环冷却水处理的关键环节1.1 冷却水基础知识 冷却水系统通常有两种：直流冷却水系统：冷却水用后直接排放循环冷却水系统：冷却水用后并不排放，而是回流冷却再利用。循环冷却水系统又分封闭式和敞开式。1.2 两种循环冷却水系统特点循 环 水系 统冷 却 方 式水 的 损 失应 用封 闭 式循 环
2、 水 的 冷却 依 赖 于 散热 装 置 系 统由 于 冷 却 水 不 暴 露 于 空气 中，所 以 水 量 损 失 少，水 中 各 矿 物 质 和 离 子 含量 一 般 不 发 生 变 化。运 行 费 用 高，仅 适 用 于 具 有特 殊 要 求 的 工业 生 产 系 统开 放 式水 的 再 冷 却是 通 过 冷 却塔 进 行冷 却水暴 露于空 气当中，存 在4种 不 同 形 式的 损 耗 和 补 水 过 程，产生 浓 缩应 用 广 泛1.3 敞开式循环冷却水的损耗形式 蒸发损失：蒸发损失：以水蒸气的形式蒸发掉，注意这部分蒸发掉的水中不含盐分 风吹损失：风吹损失：在冷却塔喷洒过程中，有部分流
3、量被风吹走 渗漏损失：渗漏损失：在管道和贮水系统中有部分流量渗漏掉 排污损失：排污损失：为了控制由水量损失引起的浓缩过程，必须定期排污1.4 循环冷却水的浓缩过程表征 新水量：新水量：循环过程中，为补偿水量损耗而补充的新鲜水。补充水量即上述四项损失之和。浓缩过程：浓缩过程：循环水中由蒸发形式散失的循环水中的盐类遗留在水中，补充水含盐量大于零，随着蒸发损失和补水过程，循环水的含盐量逐渐增大。浓缩倍数浓缩倍数K K循环水的Cl浓度/补充水的Cl浓度1.5 循环水系统存在的问题和成因 污垢：污垢：循环水系统在运行的过程中，会有各种物质沉积在换热器的传热管表面，主要由水垢、腐蚀产物、生物沉积物和淤泥构
4、成。结垢：结垢：在换热设备中，温度升高，水中的暂时性硬度转化为永久性硬度，溶解度小的难溶盐析出，形成水垢。腐蚀：腐蚀：冷却水浓缩过程中导致含盐量的增加，增加了水的导电性，加强管路原电池反应，促进腐蚀过程；微生物滋长：微生物滋长：日光、水温和不断从空气融入循环水中的营养成分，为多种微生物的繁殖创造了适宜的条件；1.5 产生结垢和腐蚀的原因 结垢和腐蚀的本质：结垢和腐蚀的本质：CaCO3的溶解平衡遭到破坏。CaCO3CO2H2O Ca(HCO3)2 Ca2+2HCO3 反应平衡平衡时，水中各种组分的含量保持不变，不会产生结垢和腐蚀现象，这种水称为稳定的水。结垢：结垢：HCO3碱度过量时，反应左移，
5、出现CaCO3沉淀，沉淀附在管壁及用水设备表面上。腐蚀：腐蚀：CO2含量过量时，反应右移，管壁及用水设备表面上原有的CaCO3保护膜会逐渐被溶解下来，最后使金属表面和水直接接触，产生腐蚀。第二节 水的化学处理方法简介 化学处理法为传统水处理技术传统水处理技术，应用范围极广泛 化学处理技术包括循环水的预处理预处理和过程控制过程控制：循环水的预处理：软化、除盐循环水的过程控制：对沉积物、腐蚀和微生物三者的综合控制。2.1 循环水的预处理 水的软化：水的软化：去除硬度盐（钙、镁离子）的方法。加热软化法石灰纯碱软化法离子交换法软化法 水的除盐：水的除盐：减少水中溶解盐类的总量，包括水中的各种阴、阳离子
6、。电渗析法电渗析法软化脱盐2.1.1 石灰纯碱软化法 石灰纯碱软化法是一个利用化学沉淀化学沉淀原理去除水中硬度的方法。碳酸盐硬度（暂时性硬度）的去除：石灰 非碳酸盐硬度（永久性硬度）的去除：钙的非碳酸盐硬度：用纯碱(碳酸钠)镁的非碳酸盐硬度：同时使用石灰和纯碱 现在，这种方法已被离子交换法所代替。2.1.2 离子交换法软化法 离子交换树脂结构：树脂结构：一种反应性性高分子电解质，由交联结构的高分子骨架(母体)与交换离子两部分构成。离子交换树脂工作原理：工作原理：交换离子能与水中带有同种电荷的离子进行置换反应，即阳离子交换树脂交换阳离子，阴离子交换树脂交换阴离子。反应可逆。离子交换法软化水的过程
7、：软化水的过程：通过阳离子交换树脂进行。阳离子交换树脂又分为钠型和氢型两种。树脂经过一段时间使用后会失效，需要再生再生。2.1.2 钠型阳离子交换树脂 钠型交换树脂软化水的原理原理：把水中的钙、镁盐类转化为钠盐。钠盐溶解度很大，而且随着温度上升溶解度增加，不会沉淀出来，从而达到软化的目的。用钠型树脂软化的结果结果：水中的钙、镁离子被钠离子取代，水中阳离子的重量发生变化；阴离子成分不发生变化，软化后水的碱度不变。2.1.2 氢型阳离子交换树脂 氢型树脂的特点特点：水中的钙、镁离子都变成氢离子；水中的钠离子也参加交换，被氢离子取代；交换后的氢离子与水中原有的阴离子结合，形成稀酸溶液，降低原水中的碳
8、酸盐含量。注意：注意：用氢型树脂交换后的水实际上是稀酸溶液，腐蚀性很大，需要中和提高水的碱度。2.1.3 水的除盐：阴、阳离子交换树脂能够将原水的离子取代为氢离子和氢氧根离子，能够达到除盐的目的。目前有关水的除盐技术应用最多、最为广泛的是膜过滤技术，包括超滤超滤、纳滤纳滤、反渗透反渗透等。以后专人讲述该问题。2.1.4 电渗析法软化脱盐 电渗析法是在外加直流电场作用下，利用离子交换膜的选择透过性，使水中阴、阳离子作定向迁移，从而达到水中离子与水分离的一种物理化学过程，其实质是离子交换除盐的一种形式。具体应用专人讲述。2.2.1 循环水的过程控制 腐蚀控制：腐蚀控制：用来控制腐蚀过程的药剂缓蚀剂
9、。缓蚀的机理是在腐蚀电池的阴极或阳极覆盖一层保护膜，从而抑制腐蚀过程。沉积物控制：沉积物控制：保持结垢成分处于溶解或分散状态；使结垢成分转化为易于排掉的泥渣。污垢的控制药剂有分散剂、泥渣流化剂和表面活性剂三类。2.2.1 循环水的过程控制 微生物控制：微生物控制：控制微生物繁殖的药剂可以分为杀生物剂和抑制生物剂两类。杀生物剂的作用是杀死微生物；抑制生物剂的作用是抑制生物繁殖的作用。通常采用复方药剂，利用杀菌剂间的增效作用。而且为了防止微生物对杀菌剂产生抵抗力，要几种杀菌剂轮换使用。2.2.2 投药方法 投药在换热器管壁上形成的全面完整的保护膜保护膜是控制腐蚀、沉积物和微生物的基础。预膜步骤：预
10、膜步骤：1 首先清洁金属表面，再进行预成膜处理。2 预膜剂水溶液在设备内循环或浸泡设备。保护膜必须在几小时内完成，所以投药量很大。预膜剂的配方配方可以采用正常运行下的缓蚀剂配方，也可以采用别的缓蚀剂配方，只要两者是相洽的。运行过程中所加的缓蚀剂缓蚀剂只是维护和修补保护膜。第三节 循环水的物理处理方法 循环水的物理处理方法种类 物理方法处理循环水的作用原理 不同物理法的优点与不足 几种物理方法的适用条件3.1 循环水的物理处理技术种类从本世纪40年代起，最早的是用磁法，发展到现在，已有磁法、静电法、高频法等，各种方法机理不同。方方 法法原 理组 成：关 键：静静 电电 处处理理 法法在 两 极
11、间 加 入 大 于 1 万 伏 的 直流 电 压，使 水 中 产 生 微 电 流，从 而 起 到 作 用。高 压 静 电 发 生器 处 理 器电 极 的绝缘性。电电 子子 处处理理 法法用 几 伏 的 电 压 加 在 处 理 器 中。高高 频频 电电磁磁 法法在 两 极 间 产 生 高 频 电 磁 场。高 频 发 生 器 处 理 器。强强 磁磁法法用 强 磁 场 作 用 在 水 中。不 需 维护。3.1 循环水的物理处理技术种类 其它物理除垢防垢方法：超声波、永磁、扫频、脉冲冲击波等。超声波：空化作用 永磁：切割磁力线，提高水分子溶垢能力 扫频：多频率波段，尤其适于杀藻灭菌 脉冲冲击波：机械能
12、 电化学防垢：诱使垢在水体中生成3.2 物理方法的作用原理 防垢机理：防垢机理：水分子产生偶极子，包围成垢离子，防止垢的沉积。除垢机理：除垢机理：电解水放出微量氧，改变了垢的晶体结垢，使垢松散沉积。缓蚀机理：缓蚀机理：水电解放出微量活性氧，使锈（Fe2O3）继续氧化成稳定物质（Fe3O4）的反应更容易进行，防止了“红水”的产生。杀菌灭藻：杀菌灭藻：活性氧对水中微生物有强大的杀伤力，另外高频电磁场可以击破微生物的细胞壁。3.3 不同物理法的优点与不足 磁法水处理仪磁法水处理仪是利用在水中产生磁场使水分子磁化改变水中离子的排列，达到阻垢的目的；缺点是随着使用时间的延长，磁场会减弱，影响使用效果。静
13、电水处理仪静电水处理仪是采用高压静电技术，使水分子有序排列；缺点是由于高压静电技术对水中的水分子团处理效果较差，处理不够完全，效果不理想。不同物理法的优点与不足 高频电子水处理仪高频电子水处理仪采用电子线路产生高频振荡，使水分子基团内的氢键断裂，形成单个水分子，包围在钙、镁等离子的周围，减少了水中离子的有效碰撞，达到阻垢的目的。被激活的水分子不断碰撞管壁，管壁上的老垢逐渐松软，脱落。水中存在的微电流杀死水中的菌藻细胞，从而起到杀菌、灭藻的作用。3.4 几种物理方法的适用条件本表中的温度是指运行中的最高温度。含盐量与总硬度不一样，总硬度是指以CaCO3计的钙、镁盐的总量，而含盐量是指水中含盐的数
14、量，包括钙盐、镁盐第四节 循环水水质分析常检参数 硬度：硬度：水的硬度原指沉淀肥皂的程度，这主要是钙和镁盐的作用。一般来说，以碳酸钙计硬度大于140mg/L(ppm)的水为中等硬水，大于280 ppm的水为硬水，大于540 ppm的水为极硬水。1ppm=17.86*德国度数值=10*法国度数值硬硬度度碱度pH值氯离子电导率其它循环水水质分析常检参数 碱度：碱度：指水中能与强酸发生中和作用的全部物质总量。以酚酞和甲基橙为指示剂，用盐酸滴定至终点，分别为酚酞碱度、甲基橙碱度。硬度碱碱度度pH值氯离子电导率其它循环水水质分析常检参数 pHpH值：值：pH值可间接地表示水的酸碱程度。天然水的pH值多在
15、69范围内。pH值受水温影响而变化，测定时应注意温度。pH值的测定应在现场进行。硬度碱度pH值值氯离子电导率其它循环水水质分析常检参数 ClCl浓度：浓度：可用于表征循环水的浓缩倍数，同时可以作为监测水的腐蚀能力大小的标志。测定方法是以铬酸钾溶液为指示剂，用硝酸银络合滴定。硬度碱度pH值氯氯离离子子电导率其它循环水水质分析常检参数 电导率：电导率：电导率表示溶液传导电流的能力。纯水的电导率很小，当水中含有无机酸、碱或盐时，使电导率增加。电导率常用于间接推测水中离子的总量。与pH值一样，电导率的测定也应在现场进行。硬度碱度pH值氯离子电电导导率率其它循环水水质分析常检参数 其它项目：其它项目：水
16、质分析的项目还有：矿化度、浊度、总铁量、硫酸盐等，根据具体情况而定。硬度碱度pH值氯离子电导率其其它它循环水水质分析常检参数 在太阳能热水系统中，一般需要检测总硬度、PH值、CL等。若是城市自来水，水厂都有公布的水质指标 全国城市自来水水质符合国家自来水标准，总硬度（以CaCO3计）450 mg/L 6.5 PH 8.5 村镇小型集中式供水和分散式供水部分水质指标及限值总硬度（以CaCO3计）550 mg/L，6.5 PH 9.5 若水源为自打井，可以让用户到检测部门进行测定或者用硬度测试盒、硬度测试纸进行测定。水处理设备简介 全自动软水器 加药（硅磷晶）高频电子水处理仪 静电水处理 内磁水处
17、理 强磁水处理水处理设备简介-全自动软水器技术性能参数技术性能参数原水硬度：8mmol/L出水硬度：0.03mmol/L原水水压：0.2-0.6Mpa(如95，除垢率95。水处理设备简介-高频电子水处理仪 安装条件安装条件 配置：安装位置1.5米范围内应有技术性能参数中要求交流电源，电源的负载能力要留1倍以上的余量。水处理仪应安装在需保护的设备之前，尽量接近设备的入水口；在循环系统中，要求所有的循环水必须经过电子水处理仪；电控器上方应留有600毫米以上的无障碍空间以利于检修。同时注意防水、防雨、防潮。水处理设备简介-静电水处理 运行原理运行原理 接通220伏50HZ电源时，静电水处理器的控制器
18、即供给副机（释能器）能量，使之阴、阳极间形成高压静电场。被处理水通过释能器时，受场作用，水分子的偶极矩增大并按正负取向呈链状排列；同时，水的一些物理性能发生变化（电导率、溶解氧、粘滞力、表面张力等）。水处理设备简介-静电水处理 分类分类:静电水处理器:利用高压静电场进行处理。电子水处理器：利用低压静电场进行处理。内磁水处理器：利用磁场进行水处理。水处理设备简介-静电水处理 适用条件：适用条件：静电水处理器具有除垢、杀菌灭藻功能，易于安装，便于管理，运行费用较低等特点。可作为小流量，水质以结垢型为主，浓缩倍数小条件下采用。主要适用于结垢成分是碳酸盐型水，当水中含有磷酸盐时要慎用，水中主要结垢成分
19、是磷 酸盐、硅酸盐时不宜使用。水处理设备简介-内磁水处理 运行原理运行原理 永久磁体产生的超高强磁场，在不改变水原有的化学成份条件下，使水中矿物质的物理结构发生变化。原来缔合链状的大分子，断裂成单个小分子，水分子偶极距发生偏转。水中溶解盐类的正负离子（垢分子）被单个水分子包围，使水中的钙、镁等结垢物的针状结晶改变为粒状结晶体，相互粘附与聚积特性受到了破坏，从而在受热面或管理壁上不结硬垢，粒状结晶体则随排污孔排出 水处理设备简介-内磁水处理 施工、安装要点施工、安装要点:可水平或垂直安装,但不应设在系统总干管上，以防在系统减少流量时设备内流速降低而影响处理效果。内磁水处理器前应设置过滤器。定期排
20、污，宜连续排污（排污量为循环水量0.5%）。隔12年要检查磁场强度，当降低至设计强度的40%左右，就应调换永久磁铁后使用。磁水器应避免振动，以免磁化效应减弱。磁水器安装在金属管道上时，应接跨越导线，以免杂散电流干扰磁场。水处理设备简介-强磁水处理 功能原理功能原理 强磁水处理器是利用磁场对水进行处理，在不改变水的化学成份的前提下改变水的物理结构，利用钕铁硼稀土永磁材料蕴藏的巨大能量，经优化设计，形成多波峰垂直中心磁场，且流速越快，产生的电动势越大，效果也越理想,从而达到防垢、除垢的目的。水处理设备简介-强磁水处理 技术特点技术特点 高科技：美国航空航天管理局（NASA）首研成功并予应用，我国对
21、其加深研究，并获重大突破，是国家科委和建设部推荐的一种高新科技产品；安全性：工作电压低；环保性：无需化学药剂，无二次污染；节能、节水、寿命长，可连续运行15年以上。体积小、易安装，无需管理；投资小、回收快、中央空调系统12年收回全部成本。工业水系统半年内可全部收回成本。水处理设备选用注意事项 水处理设备的选型是根据流量和水质来选择，太阳能热水系统中的水温相对比较高，一般都会超过50度以上，所以一般的物理法水处理设备对于除垢和防垢的效果都不明显，或者是没有效果。太阳能循环热水处理的设备选型与水质的硬度有最直接的关系，一般情况下不建议采用物理方法进行处理，除非水质硬度低于50mg/L，并且水处理加在靠进集热器进水端，才能有效的进行保护集热器 太阳能热水工程中一般用加药（硅磷晶）来处理水的结垢问题，对于水质硬度比较高的地区或者甲方有要求的情况下采用软化水设备进行处理。
