次氯酸鈉用于循環水殺茵滅藻試驗方案

吳志遠

我廠循環水為敞開式閉路循環，其補充水為經凈化的拖長江水，未經任何殺茵處理，水中有機物、茵類較多，容易滋生藻類，現冷卻塔填料及池壁上有大量藻類生成，嚴重影響循環水換熱效果，為解決這一問題擬恢復生活水次氯酸鈉發生器用一循環水殺茵滅藻。為了使循環冷卻水系統正常運行，能使換熱設備長期使用。防止冷卻水在循環使用后所產生的腐蝕、結垢及微生物污垢的危害，提高熱交換設備的冷卻效率，確保生產的正常運行，就必須對循環冷卻水進行水質穩定化學處理，這不僅能提高換熱器工作效率，延長設備的使用壽命，并且對節約能源（節水、節電）減少大修費用及工作量，對保護環境都有非常積極意義。

循環冷卻水系統為敞開式循環冷卻水系統，在長期運行中與空氣接觸，空氣中灰塵、雜物等進入系統中，水中有機物及適宜的溫度，菌藻滋生、繁殖速迅，長期運行后生成大量生物粘泥及軟垢附著在冷卻設備、輸水管線等內壁，影響到冷卻設備的冷卻效果及輸水管線的暢通，也會引起冷卻設備、輸水管線垢下腐蝕。

. 循環冷卻水系統的冷卻水在不斷地循環運行，水的蒸發、溫度升高、流速變化，各種無機離子和有機物質的濃縮，冷卻塔和冷水池在室外受到陽光照射、風吹雨淋、灰塵雜物和微生物的進入等，以及設備和水的相互作用等多種因素的綜合作用，產生水垢附著、設備腐蝕和微生物的大量滋生，并由此引起設備的腐蝕穿孔和泄漏、冷卻效率的降低和產量的下降以及粘泥污垢堵塞管道等危害.

沉積物（主要是垢）的析出和附著

一般天然水都溶解有重碳酸鹽，這種鹽是冷卻水發生水垢附著的主要成份。

在直流冷卻水系統中重碳酸鹽的濃度較低。在循環冷卻水系統中，重碳酸鹽的濃度隨時著蒸發濃縮而增加，當其濃度達到飽和狀態時，或者在經過換熱器傳熱表面使水溫升高時，會發生下列反應：

Ca（HCO3）2=CaCO3↓+CO2+H2O

冷卻水經過冷卻塔向下噴淋時，溶解在水中的游離CO2要逸出，這就促使上述反應向右方進行。

CaCO3沉積在換熱器傳熱表面，形成致密的碳酸鈣水垢，它的導熱性能很差。不同的水垢，其導熱系數不同，但一般不超過1.16w/（m2·k），而鋼材的導熱系數為45 w/（m2·k），可見水垢形成，必然會影響換熱器的傳熱效率。

水垢附著的危害，輕者是降低換熱器的傳熱效率，影響產量，增加能耗，嚴重時，則換熱器、管道被堵。

2.設備腐蝕

“系統”中大量的設備是金屬制造的，長期使用循環冷卻水會發生腐蝕，減少設備使用壽命甚至穿孔，造成安全隱患。其腐蝕的原因是多種因素造成的。

(1)均勻腐蝕 (2)點蝕

(3)侵蝕 (4)選擇性腐蝕

(5)垢下腐蝕 (6)縫隙腐蝕

(7)水線腐蝕 (8)開裂腐蝕（應力腐蝕開裂）

1）冷卻水中溶解氧引起的電化學腐蝕

系統中，水與空氣充分接觸（以便降溫），因此水中溶解的氧可達飽和狀態。當換熱器與溶有O2的冷卻水接觸時，由于金屬表面的不均一性和冷卻水的導電性，在金屬表面會形成許多腐蝕微電池，微電池的陽極區和陰極區分別發生氧化反應和還原反應，促使微電池中的陽極區的部分金屬不斷溶解而被腐蝕。

2）有害離子引起的腐蝕

循環冷卻水在濃縮過程中，除碳鹽濃度隨濃縮倍數增長而增加外，其它的鹽類如氯化物、硫酸鹽等的濃度也增加，當Cl-和SO42-離子濃度增高時，會使金屬上保護膜的保護性能降低，尤其是Cl-的離子半徑小，穿透性強，容易穿過膜層，置換氧原子形成氯化物，加速陽極過程的進行，使腐蝕加速，所以氯離子是引起點蝕的主要原因一。

3）微生物引起的腐蝕

由于微生物排出的粘液與無機垢和泥砂雜物等形成的沉積物附著在金屬表面，形成氧的濃差電池，促使金屬腐蝕。此外，在金屬表面和沉積物之間缺乏氧，因此一些厭氧菌（主要是硫酸鹽還原菌）得以繁殖，當水溫為20~50℃下繁殖更快。它分解水中的硫酸鹽，產生H2S，引起設備腐蝕其反應如下：

SO4 2-+8H+ + 8e =S2- + 4H2O + 能量（細菌生存所需）

Fe2+ + S2- = FeS↓

硫酸鹽還原菌（SRB）是一種弧形狀厭氧性細菌，在它體內有一種過氧化氫酶，在厭氧條件下還原硫酸鹽生成硫化氫而獲得生存能力。SRB廣泛存在于水中及土壤中，在PH 5.5～8.5,溫度20～50℃下，以硫化物作營養源在厭氧條件下最適宜繁殖。SRB是金屬的微生物腐蝕中最普遍、最嚴重，也是最引人注目的菌類，它對金屬的腐蝕主要是通過陰極去極化作用，加速腐蝕過程。

作為腐蝕產物FeS沉積在金屬表面上，與沒有被硫化亞鐵覆蓋的金屬又構成腐蝕電池，這使SRB的腐蝕更加嚴重。據文獻報導，在最佳期生成條件下，SRB對碳鋼腐蝕率最大可達100密耳/年。

SRB造成的腐蝕是強烈的局部點腐蝕，在點腐蝕區通常充滿黑色的腐蝕產物，其下面的金屬表面通常是光亮而活潑的。

4)銅管脫鋅腐蝕

這是電力系統及其它有黃銅換熱器企業最常見的腐蝕形式，凝汽器使用最多的銅材為黃銅，黃銅的脫鋅腐蝕是最常見的腐蝕形態，它包括均勻型層狀脫鋅和局部型栓狀脫鋅，但主要為局部型栓狀脫鋅腐蝕，該腐蝕易造成局部穿孔，因此危害性較大。黃銅脫鋅腐蝕反應式如下：

陰極：1/2O2+H2O+2e→2OH－

陽極：Zn?Cu→Cu2＋＋Zn2＋＋4e

Cu2＋在表面聚集，與金屬本體發生置換反應如下：

Cu2＋＋Zn?Cu→Cu＋Zn2＋

銅管脫鋅后的腐蝕產物可能為Zn（OH）2，ZnCO3?Zn（OH）2等并覆蓋在腐蝕點上，腐蝕產物加劇了管壁上水垢的形成和固體顆粒的沉積，沉積物下面的金屬因缺氧而成為陽極，與周圍部分形成氧的濃差電池而出現潰瘍型脫鋅，此潰瘍深入金屬內部起到完全穿透。

3.微生物的滋生和粘泥

循環冷卻水中的微生物一般是指細菌和藻類，在新鮮水中，一般來說細菌和藻類都較少。但在循環水中，由于養分的濃縮，水溫的升高和日光照射，給細菌和藻類創造了迅速繁殖的條件。大量細菌分泌出的粘液像粘合劑一樣，能使水中飄浮的灰塵雜質和化學沉淀物等粘附在一起，形成粘糊糊的沉積物粘附在換熱器的傳熱表面上。粘泥吸附在換熱器管壁上，除了會引起腐蝕外還會使冷卻水的流量減少，并降低換熱器的冷卻效率，嚴重時，會將管子堵死，迫使停產清洗。

次氯酸鈉是強氧化劑和消毒劑，可以有效去除循環水中細茵和病毒的數量，控制水中藻類的毓，去除水中的臭味，提高水的澄清度。次氯酸鈉發生且工作原理為：

配制一定比例的食鹽水，插入電極，在一定電壓下，食鹽溶液由于離子的移動和電極瓜發生導電作用氯根、氫氧根等負離子向陽極移動，鈉離子、氫離子向陰極移動。

鹽水溶液電解過程可用下列議程式表示：

Nacl→Na++cl-

陽極電解作用：

陰極電解作用：

在無隔膜電解裝置中，氫氣從溶液里向外逸出，對溶液起到一定的攪拌作用，使電極間的電解生成物發生一系列化學反應，反應方程式如下：

2Nacl+2ho=2NaOH+h2

在無隔膜電解裝置中，溶液的總議程式即為上述兩方程式相加：

F：法拉第電解常數

次氯酸鈉發生器用作循環水殺茵滅藻平面圖如下所示：

次氯酸鈉發生器建成至今損壞嚴重，1、電路及電路控制系統應重新安裝。

2、為向循環水中加藥需要新鋪設管道至循環水如圖所示。

3、電極向安裝至今未處理，需解體對電極進行預處理。

調試步驟：

1、將固體鹽（食用鹽或工業鹽）倒入定量溶鹽箱中，加水至定量位置，用機械充分攪拌，街鹽全部溶解，停止攪拌，靜置10分鐘，打開排放閥門，進入儲液備用。

2、讓鹽液流入電解槽、并調整流量計，將轉子調至設備所需的流量流量刻度上，打開電源，電解工作開始，再旋轉整流器分線開關，將直流電流與電壓調至設備的規定值，同時調節好冷卻水，將循環電解槽末槽的電解液溫度控制在20~35℃之間。

調試時應注意：

1、3%鹽液配比應準確（濃度可偏高至3.5%），鹽液需經沉淀后才能使用，否則會因大量結污堵塞管道和電極，使設備不能正常工作。

2、應保持導線接觸良好，以免在大電流作用下，接頭發熱，導線的 配用規格，應滿足設備規定的直流電流值需要，否則將影響設備的正常工作。

3、注意直流電源極性接線，正級（+）接陽極，負極（-）接陰 極，如反接會損壞電極。

4、經常注意觀察鹽液及冷卻水的流通情況，嚴防污垢堵塞電 解槽通道及排放流通管道。

5、設備運行時，應經常觀察電解電流與電壓是否符合規定值。

6、設備每運行20—30小時，利用自動停機的間隔，將鹽水閥關閉，將電解循環槽中余氯排空，打開沖洗閥門進行反沖洗一次（約3~5分鐘），防止電解循環槽中污垢大量沉積，影響電解效果，沖洗后，關閉沖洗閥及排空閥，打開鹽水閥，設備即可自動運行。

7、在電解運行中，有效氯含量應控制在1%以內，含量太高可適當降低電解液（鹽水）濃度或加大氯排放量、否則對電極的壽命有影響。

運行中技術指標。

次氯酸鈉用于循環殺茵滅藻，水中濃度應控制在2g/m3—5g/m3。

次氯酸鈉發生器出力3g/m3。

循環水總量4000m3.

則一次加藥27—67h，加藥間斷進行，每20—30min清潔一次電極及管道。

加藥次數視季度及具體情況。

夏季，每15—20天一次。

冬季，每20天一次。

藻類滋生嚴重情況不應增加藥次數。

次氯酸鈉投入循環水中后可穿透細胞壁殺死細茵及藻類，使藻類死亡從波型板及池壁脫落形成淤泥沉入池地，從而改善現有冷卻塔熱交換效果，在加藥間斷期間水中殘留次氯酸鈉對細茵及藻類生成有掏作用，從而減緩藻類形成速度。綜上所述循環水中投加次氯酸鈉可徹底解決我廠循環水中藻類滋生現象，提高冷卻塔熱交換效果。