工业循环水处理技术研究

李圆圆(太原学院环境科学与工程系，山西 太原 030032)

0 引言

工业循环水处理对于我国水循环的重要性不言而喻。在工业循环水处理中应当抓住重点，通过对工业循环水处理技术的系统研究，探索应用处理技术的正确方法，为提升工业循环水处理效果奠定基础。

1 工业循环水处理要点

工业循环水处理体系具有环境开放、受外界因素影响大的特征，理论上容易受到多种外界物质影响。通过对工业循环水影响因素的分析不难看出，水垢、微生物等因素对工业循环水处理体系影响最为明显，也是循环水处理中应当关注的重点。

1.1 水垢

天然气水中包含有重碳酸钙物质，该物质具有多变、受环境温度影响大、易沉淀等特性。一般情况下，重碳酸钙的浓度与水垢量成正比，较高的蒸发浓度意味着高量级的水垢[1]。重碳酸钙浓度达到饱和状态时，会引发分解效应进而导致水垢。重碳酸钙物质产生的水垢沉积附着在机械设备表面或内壁，水垢的累积效应会影响机械设备的工作性能，并降低设备使用寿命。

1.2 腐蚀效应

机械的长期使用必然意味着腐蚀效应，导致机械性能显著降低。引发机械腐蚀的因素较多，水垢、微生物的长期附着均会引发腐蚀效应。与此同时，工业循环水自身的溶解效应会导致循环水中氯氧离子含量的大幅度提升，通过化学效应导致设备表面发生腐蚀现象。如果不及时处理设备腐蚀现象，则容易引发设备泄露并降低生产安全性。

1.3 微生物

工业循环水体系中的微生物来源众多。由于循环水本身处于开放状态，意味着大量微生物会进入到工业循环水设备体系。例如自然环境中的风沙天气会导致工业循环水体系中杂质含量的不断提升，而工业循环水体系中具有适宜微生物存活生长的水环境，导致进入工业水循环中的物质不断存活并持续生长，最终影响工业循环水体系运作效率。另一方面，工业循环水体系运行中难免有部分工艺物质的泄露，该部分工艺物质也成为影响工业循环水体系性能的重要因素。工业循环水设备表面腐蚀现象的诱因之一在于微生物粘液分泌效应，通过分泌效应导致微生物、沉积物在设备表面不断附着沉积，对工业循环水的正常循环起到显著的抑制作用，对于循环水管道、设备工作状态也会产生消极影响。

2 处理技术方法

2.1 化学处理方法

工业循环水处理中经常使用投放阻垢剂、杀生剂等方式，延缓工业循环水生成水垢的速度，降低设备因为水垢发生的腐蚀，进而保证设备拥有较长的使用寿命。上述处理方法都可以归纳为化学处理方法范畴。应用化学处理法可以提升工业循环水的使用价值，为工业企业创造更多的效益。

(1)复合水处理剂。化学处理法中的复合水处理剂融合多种处理剂的优势，发挥复合优势并有效控制多种金属的腐蚀现象。当前常用的复合水处理剂包括缓蚀剂、分散剂等多种物料，通过多种处理剂的组合保证处理剂元素的多样性。在复合处理剂中包括多种元素的处理配方，其中铬系配方的作用在于降低工业循环水微生物的腐蚀性，进而保证循环水中锌元素的稳定性。铬系配方原材料来源丰富，配方成熟且稳定度较高，在工业循环水处理中大量应用[2]。在工厂水循环处理体系中通过添加缓蚀剂、氧化杀菌剂等专业制剂，发挥各种制剂之间的相互作用控制工业循环水质量，消除水垢以及可能发生的腐蚀现象。

(2)杀生剂。杀生剂主要应用于消除工业循环水中微生物。当前常见的杀生剂包括氧化与非氧化两种类型。氧化杀生剂中包含大量氯元素物质，由于氯元素引进成本低、使用条件要求较低，因此在消除微生物作用显著。但是氯元素本身具有易泄露、剧毒等特征，如果仅仅使用液氯蒸发并连续投加的方式，虽然可以取得良好的杀菌效果，但是无形中提升了液氯泄漏的概率。基于液氯的特殊性质，可以采用投加含氯物质方式加以改造。例如在工业循环水处理中添加次氯酸钠，在保证水质稳定的同时消除液氯使用的潜在隐患。非氧化杀生剂通常浓度偏低，能够有效降解工业循环水中的微生物，与此同时具备pH值范围广阔的特性。

2.2 物理处理方法

此前阐述的化学处理法固然可以起到良好的工业循环水处理效果，但是化学物质本身具有毒性和腐蚀性，对工业容器与循环水质的影响是双向的。相比之下物理处理法的优势在于消除化学物质本身的负面影响，在工业循环水中也有大量应用。

(1)阴极保护。阴极保护法应用的关键在于发挥离子保护介质对金属的防护作用，通过直流电方式实现含离子保护介质的定向移动效应，最终集聚在被保护金属周围，调整保护金属的电位并达到保护电位的合理区间，进而消除金属腐蚀的几率。使用阴极保护法最常见的路径是外加电流，另一种路径则是发挥阴阳极之间的偶联作用，通过牺牲阳极效应实现阴极保护效果。

(2)膜处理法。膜处理法顾名思义是发挥薄膜一类物质的过滤阻隔作用，通过隔离过滤工业循环水的组分达到过滤目的。薄膜对工业循环水的过滤阻隔作用是有选择性的，例如工业循环水中应用的反渗透处理法可达到提取循环水中有害物质的目的。应用反渗透处理法时则主要采取加压方式，通过对工业循环水的快速分离达到消除有害物质、净化工业循环水的目的，使得过滤后的水质达到国家标准。纳滤处理法技术层次较高，过滤渗透效果相比于反渗透处理法更佳，目前已经具备成熟的纳滤处理法工艺体系。而且纳滤处理法无害无毒，对于工业循环水本身以及设备都没有负面作用，但是工业循环水处理效果不甚理想。

3 处理技术原理

3.1 阻垢技术原理

工业循环水处理会生成大量盐类物质，主要通过换热面沉淀中形成的水垢体现。盐类物质的生成必须要引起重视，如果对盐类物质处理不当则会产生大量水垢并影响水循环正常节奏。有关循环水中盐类物质的解垢一直是工业循环水处理的重点研究课题。阻垢剂的使用是解决水垢问题的常见路径，应用阻垢剂解垢的关键在于提升循环水中的离子浓度，并通过离子与水垢间的负相关效应达到解垢目的。

3.2 缓解腐蚀原理

缓解腐蚀与阻垢是相辅相成的，例如在工业循环水中添加指定成分的药剂达到缓解腐蚀的效果；另外也可以采用添加缓解剂方式达到缓解腐蚀的效果。目前有关缓解剂的研究成果日臻成熟，在工业循环水处理中使用的缓解剂具有无毒无害、安全性强的特征，与绿色发展、环保发展的理念相吻合。腐蚀剂的使用可以起到薄膜覆盖保护的效应，对金属起到保护作用。缓解剂的选择要秉承因地制宜的原则。由于当前可供选择的缓解剂种类众多，企业应当根据自身实际情况选择合适的缓解剂，保证缓解剂的使用达到应有效果。如果缓解剂选择不当，意味着缓解剂在工业循环水中可能会发挥负面作用，原则上缓解剂 的选择应当与工业企业的发展路径相吻合，在选择正确缓解剂类型的基础上确定缓解剂的使用量以及负面效应，保证缓解剂的使用达到理想效果。磷酸盐在多数工业企业的循环水处理场景中大量使用，发挥磷酸盐使用成本低、毒性低的优势，辅助于工业循环水体系。与机械设备的兼容性也是工业企业选择缓解剂的参考依据之一。在发挥缓解剂作用的同时，应避免因为缓解剂的使用对机械设备造成无谓损害。因此保证机械设备性能正常也是使用缓解剂的重要考虑因素，在确保机械设备正常的前提下可以适当加大缓解剂的使用量，解决工业循环水中存在的腐蚀问题。

3.3 优化循环水水垢原理

工业循环水处理的关键在于所有工序环节的规范合理，执行任何工序操作时要秉承合理操作、规范操作的原则，避免由于不当操作导致工业循环水中出现结垢现象。自动化控制技术的发展为工业循环水处理注入了新动力，在工业循环水处理中可以应用自动化技术实现对水垢的监控效果，有效应对工业循环水中水垢快速增多的现象。工业循环水处理的根本目的在于发现并调节水循环中的特殊物质，保证排放的工业废水符合国家标准。由此也对药剂的选择和配制提出更高的要求，要遵从提升工业循环水质量的原则，同时与工业企业的发展需求相吻合。药物制剂的配置也不是一成不变的，即便配置人员积累了足够的药物配置经验，但是结合实际是必不可少的。由于工业循环水组成物质的多变性以及设备状况的复杂性，在配置药剂前应当对工业循环水进行充分地采样和研究，同时精准掌握工业循环水设备的运转情况，精准计量药剂的浓缩倍数，保证药剂配置方案充分应用[3]。药剂的配置要与工业循环水处理需求相吻合，秉承合理科学的原则使用配置药剂，从而提升工业循环水处理质量。应用性原则是工业循环水处理必须要遵守的原则。在处理过程中要注意水源的补充，从而掌握工业循环水处理中可能导致的水分蒸发现象以及温度变化情况。工业循环水处理效率受多种因素影响，例如处理体系中的收水器工作效率直接决定循环水处理效率，另外温度、物料也是决定水处理效率的重要因素。由此可见，优化水垢处理体系是一项综合性很强的过程，在配置药物制剂的过程中要建立对工业循环水处理的全面认知，保证药物制剂配置起到作用最大化效果，真正促进工业循环水处理体系。

3.4 应用路径简析

在工业循环水体系发生泄漏的场景下，可通过排水置换方式降低浓缩倍数，使得浓缩倍数达到正常状态。排水置换过程必然造成水资源的不断损失，可通过分散投加缓解剂的方式保持一定的药剂浓度，保证药剂使用量达到抑制腐蚀、控制沉积的作用。与此同时，应要通过添加氧化杀菌剂的方式抑制微生物的生存与繁殖空间；通过对工业循环水质量控制效果的监测，定期处理机械设备中附着的微生物；在高温环境下，适当增加杀菌剂投放量并有效控制微生物。

4 结语

工业循环水处理技术具有体系复杂、应用场景多变、应用意义深远等特征，工业企业在应用工业循环水处理技术时，一定要掌握处理技术的原理和应用方式，才能充分发挥处理技术的应用价值并提升工业循环水处理质量。