工业循环水应用中遇到的问题

经济学家预言水将成为一种决定国家富裕程度的珍贵商品，地球上海水占水资源的97.5%，是取之不尽、用之不竭的主要水源，而海水淡化是解决沿海地区水资源紧缺的根本途径之一。天津市是一个严重缺水的北方沿海大城市，故利用海水资源生产淡水是缓解水资源短缺的一种有效方法。2003年天津市科委组织重大科技专项“膜法水淡化系列技术研究”立项，针对天津海域海水浊度高、污染重的特点，建设了千吨级反渗透海水淡化示范工程并搭建了试验研究平台，对建设大规模反渗透海水淡化工程的相关技术问题进行了深入研究。文献针对天津近岸海水水质差、季节温差大、盐度变化大及淡化过程中燃煤和排盐引起的环境问题等方面进行了分析，深入研究了海水淡化在天津地区的应用及所需解决的问题。

1 海淡化水简介

海淡化又称海水化淡、海水脱盐，是一种实现水资源利用的开源增量技术，目前全球海水淡化技术超过20余种，包括反渗透法、低温多效、压汽蒸馏、露

点蒸发法、多级闪蒸、电渗析法、水电联产、热膜联产及利用核能、太阳能、风能、潮汐能海水淡化技术等及微滤、超滤、纳滤等多项预处理和后处理工艺。

循环补充水采用天津市大港发电厂排放的海水作为水源，进行深度处理后，经超滤、RO膜生产淡水，只有充分了解了海淡化水的性能，才能做到有效利用，故在使用前我们先分析一下海淡化水的性能指标，表1列出了由天津大港新泉海水淡化有限公司提供的海淡化水的性能指标。

表1海淡化水性能指标

序号分析指标淡水指标数值序号分析指标淡水指标数值

1pH值6.5～8.56.85钙

mg/L≤2.80.5

2电导率

μs/cm≤9155506游离氯

mg/L0.05～1.00.05～0.6

3总硬度(以CaCO3计)

mg/L≤5010.427总铁

mg/L≤0.1≤0.05

4总碱度(以CaCO3计)mg/L≤200108Cl-

mg/L≤180170

由表1水质指标可以看出，海淡化水的硬度和碱度极低，Cl-相对比较高，属于低硬度低碱度水质，此类水质的腐蚀性极强。

2 工业循环冷却水的水质控制

2.1 冷却水系统的日常运行

为及时发现并处理海淡化水作为循环冷却水补充水在使用中产生的问题，在正常运行中应严格控制各项操作指标(如浓缩倍数、Ca2+浓度、pH值、浊度、药剂浓度、余氯等);注意检测补充水的水质，并及时监测系统中换热器的结垢腐蚀程度及系统中微生物的繁殖状态。表2归纳总结了对水质的日常检测指标，并列出了各项检测分析工作的意义。

表2 日常分析检测指标

项目测试频率分析的意义

pH值1次/d了解水的腐蚀性和结垢生成倾向

M—碱度1次/d用于了解水的结垢倾向

Ca2+(CaCO3)1次/d水温及pH值升高，钙质水垢就变得容易析出，所以要维持在管理规定范围内，进行测定

Mg2+(MgCO3)1次/d用于测定MgSiO3的析出

Cl—1次/d监测强腐蚀性离子

浓缩倍数1次/d监控系统运行状况

正磷1次/班监测磷酸钙垢

有机磷1次/班监测药剂浓度

浊度1次/班了解水中悬浮物及浮游生物的量

电导率1次/班了解水中的含盐量

SO42-1次/d硫酸根有很强的腐蚀性

SiO21次/d成为MgSiO3硬质水垢生成的原因

异养菌1次/w了解水中微生物的生长情况及严重程度

余氯1次/班控制细菌的繁殖

通过表2可以看出，在海淡化水用于循环冷却水补充水的过程中，我们进行了严格的检测，对各影响指标都进行了研究，能充分了解水质在使用中的变化，并做到及时发现并解决水质的不利变化。

2.2 循环冷却水的水质稳定性

循环水在冷却过程中，由于水分的蒸发，溶解盐类的浓缩，CO2的逸出，外界污染物的进入等原因，会出现结垢、腐蚀及菌藻繁殖等现象。这将影响到循环水系统的正常运行，更严重地甚至会引起生产工艺上的失调。为了防止循环冷却水在使用中出现上述现象，需采取一些措施来控制循环冷却水的水质，主要是在循环冷却水中投加化学药剂，如用缓蚀剂控制腐蚀，用阻垢剂控制结垢，用杀生剂控制菌藻类繁殖等。

循环水在冷却系统中的不稳定性主要是由于其在使用过程中会受到化学作用、电化学作用、生物作用和机械作用等作用的影响而产生的。在工作中，常常通过研究分析一些性能指标来具体体现这些作用的影响效果，其中朗格利尔饱和指数可用来判断水是否有结垢或腐蚀的倾向;雷兹诺稳定指数可判断水的特性，而饱和指数IL和稳定指数IR在使用中都有一定局限性，故目前常同时使用这两种稳定性指标来判断水的结垢和腐蚀倾向。

3 海淡化水在应用中遇到的问题及解决措施

海淡化水作为循环冷却水的补充水使用，我们发现了一些问题，并对这些问题做了总结，也得出了一些相应的解决办法，但仍需进一步地优化。

下面将所遇到的问题和采取的措施做下归纳：

a) 因使用双膜系统处理海水受水源影响较大，故海淡化水水质变化较大，尤其是雨季等恶劣天气，Cl-、酸碱度、硬度与平时相差几倍之多，所以加药承包商需根据水质随时调整药剂;

b) 海淡化水硬度偏低，运行中需考虑一些离子的补充如Ca2+;海淡化水Cl-偏高，控制系统Cl-浓度，可使用双水源或混合水补水;

c) 浓缩倍数是工业循环水的重要指标，它能判定循环冷却水的利用率。系统中K+的来源少，其含量相对稳定，不受土壤和地面水等外界环境影响。K+的溶解度较大，很难从水中析出，故用K+法检测循环水浓缩倍数。现采用海淡化水作为补充水，由于K+含量很不稳定，所以化验浓缩倍数计算数值变化很大，故需参考其它指标如电导、硬度、碱度等进行判定;

d) 循环水中Cl-的含量能加快腐蚀的速度，也能使不锈钢产生应力腐蚀开裂，还能穿透缓蚀膜，也是局部腐蚀的必要条件。

由于海淡化水Cl-较高，它对碳钢管道造腐蚀，进而表现为系统中铁离子超标，然而铁离子能为铁细菌提供营养源，铁离子能形成难以去除的磷酸铁垢，再加上胶态铁沉积在换热器的表面，影响换热效果。为了减少Cl-对换热器的腐蚀和铁离子对换热器的影响，故采用衬塑管作为补水管。

原标题：海淡化水在工业循环水应用中遇到的问题