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摘要：循环冷却在在石油化工、饮料、食品等生产领域发挥相当重要的作用，事关工艺生产及安全的重要影响因素。且用水量也越来越大，给有限的自然水资源带来巨大挑战。循环冷却水水质变化带来的一系列影响不容忽视，随着当前国家对节能环保的高度重视，如何做到即能节约用水，减少环境污染又能保证工艺生产，延长设备寿命。成为水处理领域重要的研究课题。
关键字：现状；节水环保；创新
水循环系统水质的好坏可以对设备系统产生直接影响，不仅影响使用效果，而且缩短设备使用寿命；环境条件的影响直接导致循环水水质变化。工业冷冻系统中循环冷却水处理，最重要的是解决换热设备的结垢和设备腐蚀问题。结垢直接影响换热效率，造成水、电能源的过渡浪费。腐蚀会减少设备使用寿命，并存在安全隐患。因此保证设备的换热效率和使用年限，循环利用资源，不仅给企业省下了很大的成本浪费。也响应了国家节能降耗的号召。
一、循环冷却系统现状
将使用中的水循环冷却器拆解下来进行观察和分析，可以明显观察到厚重的结垢层及大量垢下腐蚀的两种情况：一种是锈垢。这种垢大多为瘤状，瘤周边为黑色，这些主要是水质PH值偏低，铁细菌和硫酸盐还原菌繁殖导致的结果；另一类是污垢与金属接触部位细菌繁殖导致的后果。主要是水的流速慢，换热面上或系统设备上积存污垢和杂质所造成。
在一些大企业集团，均有后勤保障的专业队伍，很多时候用人工物理清除结垢层或定时化学清洗，虽然可能解决换热问题，但这种方式既浪费水，又污染环境；通过人工清理降低设备使用寿命是难免的。一些大型化工企业价值昂贵的换热器，因频繁进行化学清洗或人工清除而提前报废。由此也说明污垢的危害性和循环冷却水处理中存在的问题。
二、原因分析
1、水垢的产生：由于循环流通冷却过程中水会不断蒸发，使水中含盐浓度不断增高，超过某些盐类的溶解度而沉淀。常见的有碳酸钙、磷酸钙、硅酸镁等垢。水垢比较致密是一个共性，虽然可以防止对金属面的腐蚀，但是却大大的阻碍了传热效率，0.6毫米的垢厚能使传热系数降低18%左右。
2、污垢产生：主要由水中的有机物、微生物菌和分泌物、空气中的粉尘等构成，污垢的质地虽然松软，但同样能降低传热效率而且还能引起垢与金属接触面的腐蚀。
3、电化腐蚀：循环冷却水对换热设备的腐蚀，主要是电化腐蚀，产生的原因有设备设计制造缺陷、水中所含的氧气、水中所含的腐蚀性Cl-、Fe2+、Cu2+以及微生物分泌的黏液所生成的污垢等因素，如果不加控制会极大地缩短设备使用寿命，提前报废设备。对企业成本控制造成不利影响。
4、微生物的孳生： 因为循环冷却水中所含有的定量的氧气、适宜的温度及丰富的营养，给微生物的生长繁殖创造了条件，如不加以控制将迅速导致水质变化，主要表现为：臭味、变黑、黏垢沉积、设备腐蚀加剧等。因此循环冷却水处理的关键即是控制微生物的繁殖与生长。
5、浊度：即通常所说的颗粒胶体物质（粒径一般为1nm～1μm），一般是利用光学原理来测定。因为胶体物质对循环冷却水产生污垢、菌藻孳生起着极为重要的作用，应将这一指标尽量控制在合理低位的水平。循环冷却水的浊度对换热设备的污垢热阻和腐蚀速率影响很大，这一指标要求越低越好。
三、相关技术要求
循环冷却水水流速度均有一定要求，走管程流速一般不宜小于1.2m/s，壳程循环冷却水流速一不宜小于0.9m/s。当流速无法满足上述要求时，可前置小型增压泵保证流速及流量，以保证冷却水流速及流量；在易沉积污垢低处部位设置排污器、排污阀或反冲洗阀，内表面同时做好必要的防腐。
一般情况下，工业冷冻循环水主要指标应控制为：
PH值 6.5-8.5
电导率 μs/cm <2500
总碱度（M） mg/L <500
总硬度（H） mg/L <500
氯离子（CI-） mg/L <250
铁离子（Fe-） mg/L ≤0.5
铜离子（Cu+） mg/L <0.1
浊度 FUN <20
氨氮 mg/L ≤25
硫化物 mg/L ≤0.5
四、磷系配方水处理技术
为了防止结垢和腐蚀，我们近年来一直大力推广使用磷系配方水处理技术，而且使用面较广，虽然有效控制了水垢和腐蚀。但实践证明磷系药剂存在诸多不容忽视的问题，主要有以下弊端：
1、磷是营养物质，可以加速水系统中菌藻类微生物的繁殖，所以必须附加氯和各类杀菌灭藻剂成为组合产品，静化循环处理一段时间后需要排放处理，导致有大量含磷和含杀菌灭藻剂废水排放，无形中造成工厂污水处理成本的增加。
2、磷系配方药剂在换热系统内停留时间有限制，水解成磷酸钙垢，循环水浓缩倍数低，不利于节约用水。
3、杀菌灭藻剂一般均为有毒或毒性较强。水域污染和富营养化程度成了公害性问题。对企业对社会环境危害影响较大。
4、磷系药剂处理配方由于碱度最高允许指标为500mg/L，为了防止碱度升高，必须加酸处理。但磷酸盐本身要增加碱度，因此只有不断排放循环水或控制低浓缩倍数，才能正常运行，很不利于节水和环保。
五、新型节水环保水处理技术
由于国家对节能环保的日益重视和加大支持力度，新型水处理技术不断开发，目前的聚合物LHE多功能水质稳定剂技术，更适应可持续发展的需要，也更受企业的欢迎。正在取代磷系配方的处理技术。
1、理论上的创新。变过去投加有机磷等富营养性水处理剂，改为投加可与水中多价离子络合、在设备系统水循环过程中经过一定时间的融合，循环后使之成为不溶物而沉淀分离的多功能LHE聚合物。使循环水中营养物质降低，消除微生物和菌藻之类难以大量繁殖生长的必须条件，而且不必再投加任何杀菌灭藻剂有毒元素，水处理管理变得简便，降低了相应成本和污水处理难度。
2、技术上的创新。过去的理论是防止循环水钙镁物质析出防止结垢，现在变成为加LHE聚合物后使钙镁物质络合后析出，使新生成的络合不溶物自动从循环水中分离，达到水质的自行净化，可以真正循环重复使用，减少废水排放。减少了人工除垢的劳动强度。
3、缓蚀机理上的创新。高分子有机聚合物在正常运行情况下，使水处理系统的金属面上逐渐形成一层有机保护膜，有效抵御了多种因素的腐蚀，延长了设备运行寿命，为工厂的高产、稳产、安全、低消耗、长周期经济运行提供了可靠的技术保障。
4、除垢方法上的创新。过去用人工剥离和化学清洗十分普遍。但是化学清洗废液污染环境、腐蚀设备。采用新型多功能LHE聚合物，由于是在循环水系统正常运行中实现的，不需停产，没有污染，也不腐蚀设备。垢物去除后，金属面上同时自然形成一层有机防护膜，以后只要正常投加聚合物药剂，系统再无结垢腐蚀之虑。对循环水系统和设备的安全运行十分有利。
上述四大创新，免去了要严格控制浓缩倍数、送检测定循环水繁杂的各类水质数据指标。使水处理操作变得既简便易操作，又节水环保，且对设备运转无损伤。
全面响应推进无磷、无有害金属水处理配方。减少有害废水的排放，减少腐蚀对设备带来的危害，无磷水处理配方尽早更多地大力推出，是企业对社会责任感的体现，不仅环境污染问题迎刃而解，而且节约了大量能源，给社会、为企业带来的效益非常巨大。重视科学，尊重人才。从可持续发展、以人为本的方针政策出发，我们应有所作为。
参考文献：
[1]工业水处理发展现状及展望2009 郑书忠
[2]《工业循环冷却水处理规范》GB50050-2007
[3]工业循环冷却水处理设计规范 GB50050—95
关键字：现状；节水环保；创新
水循环系统水质的好坏可以对设备系统产生直接影响，不仅影响使用效果，而且缩短设备使用寿命；环境条件的影响直接导致循环水水质变化。工业冷冻系统中循环冷却水处理，最重要的是解决换热设备的结垢和设备腐蚀问题。结垢直接影响换热效率，造成水、电能源的过渡浪费。腐蚀会减少设备使用寿命，并存在安全隐患。因此保证设备的换热效率和使用年限，循环利用资源，不仅给企业省下了很大的成本浪费。也响应了国家节能降耗的号召。
一、循环冷却系统现状
将使用中的水循环冷却器拆解下来进行观察和分析，可以明显观察到厚重的结垢层及大量垢下腐蚀的两种情况：一种是锈垢。这种垢大多为瘤状，瘤周边为黑色，这些主要是水质PH值偏低，铁细菌和硫酸盐还原菌繁殖导致的结果；另一类是污垢与金属接触部位细菌繁殖导致的后果。主要是水的流速慢，换热面上或系统设备上积存污垢和杂质所造成。
在一些大企业集团，均有后勤保障的专业队伍，很多时候用人工物理清除结垢层或定时化学清洗，虽然可能解决换热问题，但这种方式既浪费水，又污染环境；通过人工清理降低设备使用寿命是难免的。一些大型化工企业价值昂贵的换热器，因频繁进行化学清洗或人工清除而提前报废。由此也说明污垢的危害性和循环冷却水处理中存在的问题。
二、原因分析
1、水垢的产生：由于循环流通冷却过程中水会不断蒸发，使水中含盐浓度不断增高，超过某些盐类的溶解度而沉淀。常见的有碳酸钙、磷酸钙、硅酸镁等垢。水垢比较致密是一个共性，虽然可以防止对金属面的腐蚀，但是却大大的阻碍了传热效率，0.6毫米的垢厚能使传热系数降低18%左右。
2、污垢产生：主要由水中的有机物、微生物菌和分泌物、空气中的粉尘等构成，污垢的质地虽然松软，但同样能降低传热效率而且还能引起垢与金属接触面的腐蚀。
3、电化腐蚀：循环冷却水对换热设备的腐蚀，主要是电化腐蚀，产生的原因有设备设计制造缺陷、水中所含的氧气、水中所含的腐蚀性Cl-、Fe2+、Cu2+以及微生物分泌的黏液所生成的污垢等因素，如果不加控制会极大地缩短设备使用寿命，提前报废设备。对企业成本控制造成不利影响。
4、微生物的孳生： 因为循环冷却水中所含有的定量的氧气、适宜的温度及丰富的营养，给微生物的生长繁殖创造了条件，如不加以控制将迅速导致水质变化，主要表现为：臭味、变黑、黏垢沉积、设备腐蚀加剧等。因此循环冷却水处理的关键即是控制微生物的繁殖与生长。
5、浊度：即通常所说的颗粒胶体物质（粒径一般为1nm～1μm），一般是利用光学原理来测定。因为胶体物质对循环冷却水产生污垢、菌藻孳生起着极为重要的作用，应将这一指标尽量控制在合理低位的水平。循环冷却水的浊度对换热设备的污垢热阻和腐蚀速率影响很大，这一指标要求越低越好。
三、相关技术要求
循环冷却水水流速度均有一定要求，走管程流速一般不宜小于1.2m/s，壳程循环冷却水流速一不宜小于0.9m/s。当流速无法满足上述要求时，可前置小型增压泵保证流速及流量，以保证冷却水流速及流量；在易沉积污垢低处部位设置排污器、排污阀或反冲洗阀，内表面同时做好必要的防腐。
一般情况下，工业冷冻循环水主要指标应控制为：
PH值 6.5-8.5
电导率 μs/cm <2500
总碱度（M） mg/L <500
总硬度（H） mg/L <500
氯离子（CI-） mg/L <250
铁离子（Fe-） mg/L ≤0.5
铜离子（Cu+） mg/L <0.1
浊度 FUN <20
氨氮 mg/L ≤25
硫化物 mg/L ≤0.5
四、磷系配方水处理技术
为了防止结垢和腐蚀，我们近年来一直大力推广使用磷系配方水处理技术，而且使用面较广，虽然有效控制了水垢和腐蚀。但实践证明磷系药剂存在诸多不容忽视的问题，主要有以下弊端：
1、磷是营养物质，可以加速水系统中菌藻类微生物的繁殖，所以必须附加氯和各类杀菌灭藻剂成为组合产品，静化循环处理一段时间后需要排放处理，导致有大量含磷和含杀菌灭藻剂废水排放，无形中造成工厂污水处理成本的增加。
2、磷系配方药剂在换热系统内停留时间有限制，水解成磷酸钙垢，循环水浓缩倍数低，不利于节约用水。
3、杀菌灭藻剂一般均为有毒或毒性较强。水域污染和富营养化程度成了公害性问题。对企业对社会环境危害影响较大。
4、磷系药剂处理配方由于碱度最高允许指标为500mg/L，为了防止碱度升高，必须加酸处理。但磷酸盐本身要增加碱度，因此只有不断排放循环水或控制低浓缩倍数，才能正常运行，很不利于节水和环保。
五、新型节水环保水处理技术
由于国家对节能环保的日益重视和加大支持力度，新型水处理技术不断开发，目前的聚合物LHE多功能水质稳定剂技术，更适应可持续发展的需要，也更受企业的欢迎。正在取代磷系配方的处理技术。
1、理论上的创新。变过去投加有机磷等富营养性水处理剂，改为投加可与水中多价离子络合、在设备系统水循环过程中经过一定时间的融合，循环后使之成为不溶物而沉淀分离的多功能LHE聚合物。使循环水中营养物质降低，消除微生物和菌藻之类难以大量繁殖生长的必须条件，而且不必再投加任何杀菌灭藻剂有毒元素，水处理管理变得简便，降低了相应成本和污水处理难度。
2、技术上的创新。过去的理论是防止循环水钙镁物质析出防止结垢，现在变成为加LHE聚合物后使钙镁物质络合后析出，使新生成的络合不溶物自动从循环水中分离，达到水质的自行净化，可以真正循环重复使用，减少废水排放。减少了人工除垢的劳动强度。
3、缓蚀机理上的创新。高分子有机聚合物在正常运行情况下，使水处理系统的金属面上逐渐形成一层有机保护膜，有效抵御了多种因素的腐蚀，延长了设备运行寿命，为工厂的高产、稳产、安全、低消耗、长周期经济运行提供了可靠的技术保障。
4、除垢方法上的创新。过去用人工剥离和化学清洗十分普遍。但是化学清洗废液污染环境、腐蚀设备。采用新型多功能LHE聚合物，由于是在循环水系统正常运行中实现的，不需停产，没有污染，也不腐蚀设备。垢物去除后，金属面上同时自然形成一层有机防护膜，以后只要正常投加聚合物药剂，系统再无结垢腐蚀之虑。对循环水系统和设备的安全运行十分有利。
上述四大创新，免去了要严格控制浓缩倍数、送检测定循环水繁杂的各类水质数据指标。使水处理操作变得既简便易操作，又节水环保，且对设备运转无损伤。
全面响应推进无磷、无有害金属水处理配方。减少有害废水的排放，减少腐蚀对设备带来的危害，无磷水处理配方尽早更多地大力推出，是企业对社会责任感的体现，不仅环境污染问题迎刃而解，而且节约了大量能源，给社会、为企业带来的效益非常巨大。重视科学，尊重人才。从可持续发展、以人为本的方针政策出发，我们应有所作为。
参考文献：
[1]工业水处理发展现状及展望2009 郑书忠
[2]《工业循环冷却水处理规范》GB50050-2007
[3]工业循环冷却水处理设计规范 GB50050—95