工业循环水处理的机理与方法

工业循环水通常应用在冷却水系统中，其目的是提高水的利用率。在工业循环水中，包含有大量的沉淀物、胶体、悬浮物等杂质，这些物体的稳定性均较差。近几年，工业循环水处理技术不断进步与发展，为提高工业循环水的利用率提供了技术保障。本文主要对工业循环水处理的机理进行了深入分析，并详细介绍了工业循环水处理的化学方法与物理方法，以期为同行提供借鉴与帮助。

工业循环水实质就是循环冷却水。一般而言，工业冷却水的用水量在工业用水中的所占比例超过90%。冷却水主要是用来冷却产品及设备，以有效提高设备的生产效率，而所用工业循环水必须有较低的水温、较低的浊度、不易结垢、不易滋生细藻等特性。对循环水进行处理，指的是选取正确的阻垢剂、缓蚀剂等处理剂对循环水进行相应的处理，以提高循环水的利用率。

1、关于工业循环水处理的机理分析

1.1缓蚀机理的相关分析

缓蚀机理的作用原理是选择合适的缓蚀剂以保证金属对循环水的缓蚀作用。常用的缓蚀剂有钥酸盐、磷酸盐、锌盐、铬酸缓蚀剂、聚磷酸盐等，这些缓蚀剂都可以于钢铁表层较好地形成一种保护膜，起到缓蚀作用。其中，锌盐的成本相对较低，但其毒性较强，所以工业部门及环保部门都对该缓蚀剂的使用做出了严格规定；钥酸盐与别的药剂一同使用时，能够有效地抑制点蚀，尤其是对钢、铜、铝的缓蚀作用均较好，但其药剂用量相对较大，且成本较高；聚磷酸盐与磷酸盐尽管会促进藻类生长，但其价格、毒性均较低，反而得到了较广泛的应用[1]。

1.2阻垢机理的相关分析

水垢一般指的是水中微溶性盐类在换热面上沉积而成的一种垢层，该种垢层在水循环中最为常见，同时其危害也是最为严重的。阻垢剂是一种控制水垢的技术，一般情况下，添加阻垢剂之后，循环冷却水都能保持很高的至垢离子浓度，从而有效抑制水垢产生，并能将其浓缩的倍数大幅度提高，起到降低补水量与排污量的目的。结晶、聚合、沉积是水垢形成的常规过程，因此阻垢剂的阻垢机理也极具复杂性，具体表现如下：①晶体品格发生畸变，水垢碳酸钙结晶的坚硬度与致密度均较高，使用阻垢剂后，会对水垢结晶形成一种干扰，此时晶体内部应力会相应加大，最终晶体渐渐发生畸变、破裂，阻止了水垢的形成；②络和增溶，指的是阻垢剂与水中钙镁离子所形成的稳定性较强的螯合物，既能增加钙镁盐的溶解度，又能有效阻止水垢的形成；③凝聚与分散，阴离子型的阻垢剂，其阴离子能够与碳酸钙的微晶产生物理化学反应，在微晶表层所形成的双电层 阻止了水垢的形成，除此之外，阻垢剂的阻垢机理还有再生解脱膜假说、双电层作用机理等，此处不一一赘述[2]。

2、工业循环水的物理处理方法

现阶段，在工业循环水的处理中，较常用的是化学处理方法，但由于其毒性与腐蚀性较高，因此其使用受到了较大的限制。在物理处理方法中，尤以阴极保护与膜处理法发展速度较快。

2.1阴极保护的相关分析

阴极保护指的是利用直流电流，让含有离子的保护介质流至处于保护范围内的金属，而被保护的金属，其负电位能够在该种作用下移至保护的电位圈内，金属则不会被腐蚀。阴极保护方法一般有两种：一种是外加电流的阴极保护，另一种是牺牲阳性的阴极保护，外加电流的阴极保护主要是靠施加外加电流来完成，牺牲阳性的阴极保护则是靠阴、阳两极的偶联来完成。工业循环水的物理处理方法主要是利用循环水的物理特性，以保持工业循环水的特性为前提，实现循环水的净化、冷却利用，该方法的应用前景较为广泛。相关技术人员应不断加大资金投入，并对此进行更深入的分析研究，尽量减少其缺陷，提高其技术性与专业性，使该方法在工业循环水的处理中得到更好的发展。

2.2膜处理法的相关分析

膜处理法指的是通过借助特殊的薄膜对循环水里的某些成分进行选择性的过滤，该方法具体包括了纳滤处理法与反渗透处理法。纳滤处理法在现阶段的工业循环水处理技术中是最为常见、发展较快的一种，其渗透率较高，纳滤的工艺、技术也较为先进；反渗透处理法指的是给工业循环水施加一些压力，循环水由于受到压力作用，会进入到水分离的过程，在该过程中，就可提取出符合标准的工业循环水[3]。反渗透处理法可以对工业循环水进行更深度的净化处理，有效加快水与多余物质的分离速度。与化学处理法相比，膜处理法的毒性与刺激性虽然较低，但其所取得的效果却比不上化学处理法。

3、工业循环水的化学处理方法

工业循环水的化学处理方法指的是通过借助阻垢剂、缓蚀剂、杀生剂、复合水处理剂等处理剂来实现对工业水的冷却处理，使用化学处理方法可以将冷却水的利用率大大提高，可以很好地控制结垢腐蚀，并能有效节约能源、延长设备的使用期限。由于上文已对阻垢剂与缓蚀剂作了相关介绍，以下着重对复合水处理剂与杀生剂进行相关研究。

3.1复合水处理剂的相关分析

和单一水处理剂比较，复合水处理剂有许多优点：缓蚀剂和阻垢剂、缓蚀剂和缓蚀剂之间通常会有协同增效的功效；能简化许多加药的手续；能同时实现对多种金属材质腐蚀、污垢产生的控制等。较典型的复合水处理剂一般主要有以下几种配方，分别为：有机磷系水处理药剂配方、铬系水处理药剂配方及钥系水处理药剂配方[4]。

3.1.1有机磷系配方的相关分析

有机磷系配方是工业循环水的化学处理中效果较为显著的方法，该配方药源较丰富、药剂性能较稳定，同时具有缓蚀剂与阻垢剂的功效，且温度较高、抗氧化性也较好，使用方便、简捷，能用在碱性水处理中，最常见的配方为HEMA+HEDP+Zn2+。

3.1.2钥系配方的相关分析

该配方毒性较低且无污染，最常见的配方为钼酸钠+PAA+Zn2++木质素磺酸盐+葡萄糖酸钠。

3.1.3铬系配方的相关分析

铬系配方可以将工业循环水中锌的稳定性大大提高，起到减少由微生物造成的腐蚀与粘泥，被认为是当前国内药源最丰富、技术最成熟的配方，较常见的配方为六偏磷酸钠+HEDP+PAA+Zn2+。值得注意的是，要注重对微生物进行有效控制。

3.2杀生剂的相关分析

在控制工业循环水系统微生物的方法中，杀生剂是最主要的一种。杀生剂一般主要有两种：氧化性杀生剂、非氧化性杀生剂。

3.2.1氧化性杀生剂的相关分析

在氧化性杀生剂中，较常见的有Cl、ClO2、O3等。Cl一直有用于水中杀菌消毒的历史，其价格较低、杀菌力较强、操作方便；ClO2则是较新型的氧化性杀生剂，杀菌力强、不易产生致癌有机物，一般适用于生活饮用水的处理；O3的氧化性较强、稳定性较差，但不会使水中的氯离子浓度有所增加，排放时也不会对环境造成污染，且能在光合作用下分解出氧气。Br2作为Cl的替代品，其杀生速度也十分快，在一样的环境下，Br2能在4分钟内使细菌的存活率下降到0.0001%。

3.2.2非氧化性杀生剂的相关分析

使用频率较高的非氧化性杀生剂主要有洁而灭与新洁而灭。非氧化性杀生剂能在水溶液中分解出阳离子活性基因，高效、毒性低、生物降解性能好是其显著的特点，此外，非氧化性杀生剂的PH使用范围较广，且使用浓度较低，投药十分方便。

总而言之，在大多的循环水系统中，一般以氧化性杀生剂和非氧化性杀生剂的联合使用所取得的效果为佳。

4、小结

综上所述，工业循环水处理技术在近几年得到了较大的进步与发展，尤其是化学处理方法与物理处理方法，都凭借其独自的优势，有效抑制了水垢的产生，并使循环冷却水的重复使用率得到大大提高，延长了设备的使用期限。在未来的发展中，相关技术人员还应加大资金投入，并加大研究力度，争取找出更多、更好的方法来净化工业循环水，为企业创造更多的效益。