工業循環水處理技術研究

李圓圓(太原學院環境科學與工程系，山西 太原 030032)

0 引言

工業循環水處理對于我國水循環的重要性不言而喻。在工業循環水處理中應當抓住重點，通過對工業循環水處理技術的系統研究，探索應用處理技術的正確方法，為提升工業循環水處理效果奠定基礎。

1 工業循環水處理要點

工業循環水處理體系具有環境開放、受外界因素影響大的特征，理論上容易受到多種外界物質影響。通過對工業循環水影響因素的分析不難看出，水垢、微生物等因素對工業循環水處理體系影響最為明顯，也是循環水處理中應當關注的重點。

1.1 水垢

天然氣水中包含有重碳酸鈣物質，該物質具有多變、受環境溫度影響大、易沉淀等特性。一般情況下，重碳酸鈣的濃度與水垢量成正比，較高的蒸發濃度意味著高量級的水垢[1]。重碳酸鈣濃度達到飽和狀態時，會引發分解效應進而導致水垢。重碳酸鈣物質產生的水垢沉積附著在機械設備表面或內壁，水垢的累積效應會影響機械設備的工作性能，并降低設備使用壽命。

1.2 腐蝕效應

機械的長期使用必然意味著腐蝕效應，導致機械性能顯著降低。引發機械腐蝕的因素較多，水垢、微生物的長期附著均會引發腐蝕效應。與此同時，工業循環水自身的溶解效應會導致循環水中氯氧離子含量的大幅度提升，通過化學效應導致設備表面發生腐蝕現象。如果不及時處理設備腐蝕現象，則容易引發設備泄露并降低生產安全性。

1.3 微生物

工業循環水體系中的微生物來源眾多。由于循環水本身處于開放狀態，意味著大量微生物會進入到工業循環水設備體系。例如自然環境中的風沙天氣會導致工業循環水體系中雜質含量的不斷提升，而工業循環水體系中具有適宜微生物存活生長的水環境，導致進入工業水循環中的物質不斷存活并持續生長，最終影響工業循環水體系運作效率。另一方面，工業循環水體系運行中難免有部分工藝物質的泄露，該部分工藝物質也成為影響工業循環水體系性能的重要因素。工業循環水設備表面腐蝕現象的誘因之一在于微生物粘液分泌效應，通過分泌效應導致微生物、沉積物在設備表面不斷附著沉積，對工業循環水的正常循環起到顯著的抑制作用，對于循環水管道、設備工作狀態也會產生消極影響。

2 處理技術方法

2.1 化學處理方法

工業循環水處理中經常使用投放阻垢劑、殺生劑等方式，延緩工業循環水生成水垢的速度，降低設備因為水垢發生的腐蝕，進而保證設備擁有較長的使用壽命。上述處理方法都可以歸納為化學處理方法范疇。應用化學處理法可以提升工業循環水的使用價值，為工業企業創造更多的效益。

(1)復合水處理劑?；瘜W處理法中的復合水處理劑融合多種處理劑的優勢，發揮復合優勢并有效控制多種金屬的腐蝕現象。當前常用的復合水處理劑包括緩蝕劑、分散劑等多種物料，通過多種處理劑的組合保證處理劑元素的多樣性。在復合處理劑中包括多種元素的處理配方，其中鉻系配方的作用在于降低工業循環水微生物的腐蝕性，進而保證循環水中鋅元素的穩定性。鉻系配方原材料來源豐富，配方成熟且穩定度較高，在工業循環水處理中大量應用[2]。在工廠水循環處理體系中通過添加緩蝕劑、氧化殺菌劑等專業制劑，發揮各種制劑之間的相互作用控制工業循環水質量，消除水垢以及可能發生的腐蝕現象。

(2)殺生劑。殺生劑主要應用于消除工業循環水中微生物。當前常見的殺生劑包括氧化與非氧化兩種類型。氧化殺生劑中包含大量氯元素物質，由于氯元素引進成本低、使用條件要求較低，因此在消除微生物作用顯著。但是氯元素本身具有易泄露、劇毒等特征，如果僅僅使用液氯蒸發并連續投加的方式，雖然可以取得良好的殺菌效果，但是無形中提升了液氯泄漏的概率?；谝郝鹊奶厥庑再|，可以采用投加含氯物質方式加以改造。例如在工業循環水處理中添加次氯酸鈉，在保證水質穩定的同時消除液氯使用的潛在隱患。非氧化殺生劑通常濃度偏低，能夠有效降解工業循環水中的微生物，與此同時具備pH值范圍廣闊的特性。

2.2 物理處理方法

此前闡述的化學處理法固然可以起到良好的工業循環水處理效果，但是化學物質本身具有毒性和腐蝕性，對工業容器與循環水質的影響是雙向的。相比之下物理處理法的優勢在于消除化學物質本身的負面影響，在工業循環水中也有大量應用。

(1)陰極保護。陰極保護法應用的關鍵在于發揮離子保護介質對金屬的防護作用，通過直流電方式實現含離子保護介質的定向移動效應，最終集聚在被保護金屬周圍，調整保護金屬的電位并達到保護電位的合理區間，進而消除金屬腐蝕的幾率。使用陰極保護法最常見的路徑是外加電流，另一種路徑則是發揮陰陽極之間的偶聯作用，通過犧牲陽極效應實現陰極保護效果。

(2)膜處理法。膜處理法顧名思義是發揮薄膜一類物質的過濾阻隔作用，通過隔離過濾工業循環水的組分達到過濾目的。薄膜對工業循環水的過濾阻隔作用是有選擇性的，例如工業循環水中應用的反滲透處理法可達到提取循環水中有害物質的目的。應用反滲透處理法時則主要采取加壓方式，通過對工業循環水的快速分離達到消除有害物質、凈化工業循環水的目的，使得過濾后的水質達到國家標準。納濾處理法技術層次較高，過濾滲透效果相比于反滲透處理法更佳，目前已經具備成熟的納濾處理法工藝體系。而且納濾處理法無害無毒，對于工業循環水本身以及設備都沒有負面作用，但是工業循環水處理效果不甚理想。

3 處理技術原理

3.1 阻垢技術原理

工業循環水處理會生成大量鹽類物質，主要通過換熱面沉淀中形成的水垢體現。鹽類物質的生成必須要引起重視，如果對鹽類物質處理不當則會產生大量水垢并影響水循環正常節奏。有關循環水中鹽類物質的解垢一直是工業循環水處理的重點研究課題。阻垢劑的使用是解決水垢問題的常見路徑，應用阻垢劑解垢的關鍵在于提升循環水中的離子濃度，并通過離子與水垢間的負相關效應達到解垢目的。

3.2 緩解腐蝕原理

緩解腐蝕與阻垢是相輔相成的，例如在工業循環水中添加指定成分的藥劑達到緩解腐蝕的效果；另外也可以采用添加緩解劑方式達到緩解腐蝕的效果。目前有關緩解劑的研究成果日臻成熟，在工業循環水處理中使用的緩解劑具有無毒無害、安全性強的特征，與綠色發展、環保發展的理念相吻合。腐蝕劑的使用可以起到薄膜覆蓋保護的效應，對金屬起到保護作用。緩解劑的選擇要秉承因地制宜的原則。由于當前可供選擇的緩解劑種類眾多，企業應當根據自身實際情況選擇合適的緩解劑，保證緩解劑的使用達到應有效果。如果緩解劑選擇不當，意味著緩解劑在工業循環水中可能會發揮負面作用，原則上緩解劑 的選擇應當與工業企業的發展路徑相吻合，在選擇正確緩解劑類型的基礎上確定緩解劑的使用量以及負面效應，保證緩解劑的使用達到理想效果。磷酸鹽在多數工業企業的循環水處理場景中大量使用，發揮磷酸鹽使用成本低、毒性低的優勢，輔助于工業循環水體系。與機械設備的兼容性也是工業企業選擇緩解劑的參考依據之一。在發揮緩解劑作用的同時，應避免因為緩解劑的使用對機械設備造成無謂損害。因此保證機械設備性能正常也是使用緩解劑的重要考慮因素，在確保機械設備正常的前提下可以適當加大緩解劑的使用量，解決工業循環水中存在的腐蝕問題。

3.3 優化循環水水垢原理

工業循環水處理的關鍵在于所有工序環節的規范合理，執行任何工序操作時要秉承合理操作、規范操作的原則，避免由于不當操作導致工業循環水中出現結垢現象。自動化控制技術的發展為工業循環水處理注入了新動力，在工業循環水處理中可以應用自動化技術實現對水垢的監控效果，有效應對工業循環水中水垢快速增多的現象。工業循環水處理的根本目的在于發現并調節水循環中的特殊物質，保證排放的工業廢水符合國家標準。由此也對藥劑的選擇和配制提出更高的要求，要遵從提升工業循環水質量的原則，同時與工業企業的發展需求相吻合。藥物制劑的配置也不是一成不變的，即便配置人員積累了足夠的藥物配置經驗，但是結合實際是必不可少的。由于工業循環水組成物質的多變性以及設備狀況的復雜性，在配置藥劑前應當對工業循環水進行充分地采樣和研究，同時精準掌握工業循環水設備的運轉情況，精準計量藥劑的濃縮倍數，保證藥劑配置方案充分應用[3]。藥劑的配置要與工業循環水處理需求相吻合，秉承合理科學的原則使用配置藥劑，從而提升工業循環水處理質量。應用性原則是工業循環水處理必須要遵守的原則。在處理過程中要注意水源的補充，從而掌握工業循環水處理中可能導致的水分蒸發現象以及溫度變化情況。工業循環水處理效率受多種因素影響，例如處理體系中的收水器工作效率直接決定循環水處理效率，另外溫度、物料也是決定水處理效率的重要因素。由此可見，優化水垢處理體系是一項綜合性很強的過程，在配置藥物制劑的過程中要建立對工業循環水處理的全面認知，保證藥物制劑配置起到作用最大化效果，真正促進工業循環水處理體系。

3.4 應用路徑簡析

在工業循環水體系發生泄漏的場景下，可通過排水置換方式降低濃縮倍數，使得濃縮倍數達到正常狀態。排水置換過程必然造成水資源的不斷損失，可通過分散投加緩解劑的方式保持一定的藥劑濃度，保證藥劑使用量達到抑制腐蝕、控制沉積的作用。與此同時，應要通過添加氧化殺菌劑的方式抑制微生物的生存與繁殖空間；通過對工業循環水質量控制效果的監測，定期處理機械設備中附著的微生物；在高溫環境下，適當增加殺菌劑投放量并有效控制微生物。

4 結語

工業循環水處理技術具有體系復雜、應用場景多變、應用意義深遠等特征，工業企業在應用工業循環水處理技術時，一定要掌握處理技術的原理和應用方式，才能充分發揮處理技術的應用價值并提升工業循環水處理質量。