杭州正洋環(huán)境科技有限公司 http://www.xinmulens.com Mon, 12 Aug 2024 08:33:35 +0000 zh-CN hourly 1 https://wordpress.org/?v=4.8.25 http://www.xinmulens.com/wp-content/uploads/2019/08/logo2.png 杭州正洋環(huán)境科技有限公司 http://www.xinmulens.com 32 32 城市垃圾綜合處理利用基本流程 http://www.xinmulens.com/%e5%9f%8e%e5%b8%82%e5%9e%83%e5%9c%be%e7%bb%bc%e5%90%88%e5%a4%84%e7%90%86%e5%88%a9%e7%94%a8%e5%9f%ba%e6%9c%ac%e6%b5%81%e7%a8%8b/ Wed, 23 Mar 2022 03:35:44 +0000 http://www.xinmulens.com/?p=1706 城市垃圾綜合處理利用基本流程介紹

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HJ 828—2017
代替GB 11914-89

水質(zhì) 化學(xué)需氧量的測(cè)定 重鉻酸鹽法

Water quality-Determination of the chemical oxygen demand-Dichromate method

(發(fā)布稿)

2017-03-30 發(fā)布 2017-05-01 實(shí)施

環(huán) 境 保 護(hù) 部 發(fā) 布

目 次
前 言 ii
1 適用范圍 1
2 規(guī)范性引用文件 1
3 術(shù)語和定義 1
4 方法原理 1
5 干擾和消除 2
6 試劑和材料 2
7 儀器和設(shè)備 3
8 樣品 4
9 分析步驟 4
10 結(jié)果計(jì)算與表示 5
11 精密度和準(zhǔn)確度 5
12 質(zhì)量保證和質(zhì)量控制 6
13 廢物處理 6
14 注意事項(xiàng) 6
附錄 A(資料性附錄)氯離子含量的粗判方法 7

i

前 言

為貫徹《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》和《中華人民共和國(guó)水污染防治法》,保護(hù)環(huán)境, 保障人體健康,規(guī)范水體中化學(xué)需氧量的監(jiān)測(cè)方法,制定本標(biāo)準(zhǔn)。
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了水中化學(xué)需氧量的重鉻酸鹽法。 本標(biāo)準(zhǔn)適用于地表水、生活污水和工業(yè)廢水中化學(xué)需氧量的測(cè)定。 本標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)《水質(zhì) 化學(xué)需氧量的測(cè)定 重鉻酸鹽法》(GB 11914-89)的修訂。
《水質(zhì) 化學(xué)需氧量的測(cè)定 重鉻酸鹽法》(GB 11914-89)首次發(fā)布于 1989 年,原標(biāo)準(zhǔn) 起草單位為北京市化工研究院。本次為第一次修訂,修訂的主要內(nèi)容如下:
——將取樣體積減半,減少樣品測(cè)定過程帶來的環(huán)境污染;
——將硫酸汞由固體改為溶液的形式對(duì)氯化物進(jìn)行掩蔽,操作更簡(jiǎn)便;
——將硫酸汞的加入量由 0.4 g 修改為可根據(jù)樣品中氯離子的含量按比例加入,加入前可 進(jìn)行氯離子含量測(cè)定或粗略判定,從而減少有毒物質(zhì)硫酸汞的使用;
——增加了附錄 A,采用硝酸銀法對(duì)氯離子濃度進(jìn)行粗略判定;
——明確給出了方法的檢出限和測(cè)定下限,并對(duì)計(jì)算結(jié)果有效數(shù)字的保留作了更為明確 的規(guī)定;
——增加了“干擾和消除”和“質(zhì)量保證和質(zhì)量控制”章節(jié)。 本標(biāo)準(zhǔn)自實(shí)施之日起,原國(guó)家環(huán)境保護(hù)局 1989 年 12 月 25 日批準(zhǔn)并發(fā)布的《水質(zhì) 化學(xué)
需氧量的測(cè)定 重鉻酸鹽法》(GB 11914-89)廢止。 本標(biāo)準(zhǔn)附錄 A 為資料性附錄。 本標(biāo)準(zhǔn)由環(huán)境保護(hù)部環(huán)境監(jiān)測(cè)司、科技標(biāo)準(zhǔn)司組織制訂。 本標(biāo)準(zhǔn)主要起草單位:中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站。
參加本標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證的單位有:湖南省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站、江西省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站、沈陽市環(huán) 境監(jiān)測(cè)中心、天津市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心、云南省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站、安徽省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站和揚(yáng)州 市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站。
本標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境保護(hù)部 2017 年 3 月 30 日批準(zhǔn)。
本標(biāo)準(zhǔn)自 2017 年 5 月 1 日起實(shí)施。 本標(biāo)準(zhǔn)由環(huán)境保護(hù)部解釋。

水質(zhì) 化學(xué)需氧量的測(cè)定 重鉻酸鹽法

警告:本方法所用試劑硫酸汞劇毒,實(shí)驗(yàn)人員應(yīng)避免與其直接接觸。樣品前處理過程應(yīng) 在通風(fēng)櫥中進(jìn)行。

1 適用范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了測(cè)定水中化學(xué)需氧量的重鉻酸鹽法。 本標(biāo)準(zhǔn)適用于地表水、生活污水和工業(yè)廢水中化學(xué)需氧量的測(cè)定。本標(biāo)準(zhǔn)不適用于含氯
化物濃度大于 1000 mg/L(稀釋后)的水中化學(xué)需氧量的測(cè)定。
當(dāng)取樣體積為 10.0 ml 時(shí),本方法的檢出限為 4 mg/L,測(cè)定下限為 16 mg/L。未經(jīng)稀釋的
水樣測(cè)定上限為 700 mg/L,超過此限時(shí)須稀釋后測(cè)定。

2 規(guī)范性引用文件

本標(biāo)準(zhǔn)引用了下列文件中的條款。凡是未注明日期的引用文件,其有效版本適用于本標(biāo)
準(zhǔn)。
GB 11896 水質(zhì) 氯化物的測(cè)定 硝酸銀滴定法 GB 17378.4 海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范 第 4 部分:海水分析 HJ 506 水質(zhì) 溶解氧的測(cè)定 電化學(xué)探頭法 HJ/T 91 地表水和污水監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范

3 術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。
3.1 化學(xué)需氧量 Chemical Oxygen Demand (CODCr) 在一定條件下,經(jīng)重鉻酸鉀氧化處理時(shí),水樣中的溶解性物質(zhì)和懸浮物所消耗的重鉻酸
鹽相對(duì)應(yīng)的氧的質(zhì)量濃度,以 mg/L 表示。

4 方法原理

在水樣中加入已知量的重鉻酸鉀溶液,并在強(qiáng)酸介質(zhì)下以銀鹽作催化劑,經(jīng)沸騰回流后, 以試亞鐵靈為指示劑,用硫酸亞鐵銨滴定水樣中未被還原的重鉻酸鉀,由消耗的重鉻酸鉀的 量計(jì)算出消耗氧的質(zhì)量濃度。
注 1:在酸性重鉻酸鉀條件下,芳烴和吡啶難以被氧化,其氧化率較低。在硫酸銀催化作用下, 直鏈脂肪族化合物可有效地被氧化。

注 2:無機(jī)還原性物質(zhì)如亞硝酸鹽、硫化物和二價(jià)鐵鹽等將使測(cè)定結(jié)果增大,其需氧量也是
CODCr 的一部分。

5 干擾和消除

本方法的主要干擾物為氯化物,可加入硫酸汞溶液去除。經(jīng)回流后,氯離子可與硫酸汞 結(jié)合成可溶性的氯汞配合物。硫酸汞溶液的用量可根據(jù)水樣中氯離子的含量,按質(zhì)量比 m[HgSO4] : m[Cl-]≥20:1 的比例加入,最大加入量為 2 ml(按照氯離子最大允許濃度 1000 mg/L 計(jì))。水樣中氯離子的含量可采用 GB 11896 或 HJ 506 附錄 A 或本標(biāo)準(zhǔn)附錄 A 進(jìn)行測(cè)定或粗略 判定,也可測(cè)定電導(dǎo)率后按照 HJ 506 附錄 A 進(jìn)行換算,或參照 GB 17378.4 測(cè)定鹽度后進(jìn)行 換算。

6 試劑和材料

除非另有說明,實(shí)驗(yàn)時(shí)所用試劑均為符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的分析純?cè)噭?,?shí)驗(yàn)用水均為新制備 的超純水、蒸餾水或同等純度的水。
6.1 硫酸(H2SO4),ρ=1.84 g/ml,優(yōu)級(jí)純。
6.2 重鉻酸鉀(K2Cr2O7):基準(zhǔn)試劑,取適量重鉻酸鉀在 105℃烘箱中干燥至恒重。
6.3 硫酸銀(Ag2SO4)。
6.4 硫酸汞(HgSO4)。
6.5 硫酸亞鐵銨([(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O])。
6.6 鄰苯二甲酸氫鉀(KC8H5O4)。
6.7 七水合硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O)。
6.8 硫酸溶液:1+9(V/V)。
6.9 重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液

1
6.9.1 重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液 c(
6

K2Cr2O7)=0.250 mol/L。

準(zhǔn)確稱取 12.258 g 重鉻酸鉀(6.2)溶于水中,定容至 1000 ml。
1

6.9.2 重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液 c(
6

K2Cr2O7)=0.0250 mol/L。

將重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液(6.9.1)稀釋 10 倍。
6.10 硫酸銀-硫酸溶液。
稱取 10 g 硫酸銀(6.3),加到 1 L 硫酸(6.1)中,放置 1~2 d 使之溶解,并搖勻,使用 前小心搖動(dòng)。
6.11 硫酸汞溶液,ρ=100 g/L。

稱取 10 g 硫酸汞(6.4),溶于 100 ml 硫酸溶液(6.8)中,混勻。
6.12 硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液
6.12.1 硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液,c[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]≈0.05 mol/L。
稱取 19.5 g 硫酸亞鐵銨(6.5)溶解于水中,加入 10 ml 硫酸(6.1),待溶液冷卻后稀釋至
1000 ml。
每日臨用前,必須用重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液(6.9.2)準(zhǔn)確標(biāo)定硫酸亞鐵銨溶液(6.12.1)的濃 度;標(biāo)定時(shí)應(yīng)做平行雙樣。
取 5.00 ml 重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液(6.9.1)置于錐形瓶中,用水稀釋至約 50 ml,緩慢加入 15 ml 硫酸(6.1),混勻,冷卻后加入 3 滴(約 0.15 ml)試亞鐵靈指示劑(6.14),用硫酸亞鐵銨(6.12.1) 滴定,溶液的顏色由黃色經(jīng)藍(lán)綠色變?yōu)榧t褐色即為終點(diǎn),記錄下硫酸亞鐵銨的消耗量 V(ml)。 硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液濃度按下式計(jì)算:
C ? 1.25
V
式中:V——滴定時(shí)消耗硫酸亞鐵銨溶液的體積,ml。
6.12.2 硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液,c[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]≈0.005 mol/L。
將 6.12.1 中的溶液稀釋 10 倍,用重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液(6.9.2)標(biāo)定,其滴定步驟及濃度計(jì) 算同 6.12.1。每日臨用前標(biāo)定。
6.13 鄰苯二甲酸氫鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液,c(KC8H5O4)=2.0824 mmol/L。
稱取 105℃干燥 2 h 的鄰苯二甲酸氫鉀(6.6)0.4251 g 溶于水,并稀釋至 1000 ml,混勻。 以重鉻酸鉀為氧化劑,將鄰苯二甲酸氫鉀完全氧化的 CODCr 值為 1.176 g 氧/克(即 1 g 鄰苯二 甲酸氫鉀耗氧 1.176 g),故該標(biāo)準(zhǔn)溶液理論的 CODCr 值為 500 mg/L。
6.14 試亞鐵靈指示劑。
1,10-菲繞啉(1,10-phenanathroline monohy drate,商品名為鄰菲羅啉、1,10-菲羅啉等)指 示劑溶液。
溶解 0.7 g 七水合硫酸亞鐵(6.7)于 50 ml 水中,加入 1.5 g 1,10-菲繞啉,攪拌至溶解, 稀釋至 100 ml。
6.15 防爆沸玻璃珠。

7 儀器和設(shè)備

7.1 回流裝置:磨口 250 ml 錐形瓶的全玻璃回流裝置,可選用水冷或風(fēng)冷全玻璃回流裝置, 其他等效冷凝回流裝置亦可。
7.2 加熱裝置:電爐或其他等效消解裝置。
7.3 分析天平:感量為 0.0001 g。

7.4 酸式滴定管:25 ml 或 50 ml。
7.5 一般實(shí)驗(yàn)室常用儀器和設(shè)備。

8 樣品

按照 HJ/T 91 的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行水樣的采集和保存。采集水樣的體積不得少于 100 ml。 采集的水樣應(yīng)置于玻璃瓶中,并盡快分析。如不能立即分析時(shí),應(yīng)加入硫酸(6.1)至 pH
<2,置于 4℃下保存,保存時(shí)間不超過 5 d。 9 分析步驟
9.1 CODCr 濃度≤50 mg/L 的樣品
9.1.1 樣品測(cè)定
取 10.0 ml 水樣于錐形瓶中,依次加入硫酸汞溶液(6.11)、重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液(6.9.2)5.00 ml 和幾顆防爆沸玻璃珠(6.15),搖勻。硫酸汞溶液(6.11)按質(zhì)量比 m[HgSO4]:m[Cl-]≥20:1 的 比例加入,最大加入量為 2 ml。
將錐形瓶連接到回流裝置(7.1)冷凝管下端,從冷凝管上端緩慢加入 15ml 硫酸銀-硫酸 溶液(6.10),以防止低沸點(diǎn)有機(jī)物的逸出,不斷旋動(dòng)錐形瓶使之混合均勻。自溶液開始沸騰 起保持微沸回流 2 h。若為水冷裝置,應(yīng)在加入硫酸銀-硫酸溶液(6.10)之前,通入冷凝水。 回流冷卻后,自冷凝管上端加入 45 ml 水沖洗冷凝管,使溶液體積在 70 ml 左右,取下錐
形瓶。
溶液冷卻至室溫后,加入 3 滴試亞鐵靈指示劑溶液(6.14),用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液(6.12.2) 滴定,溶液的顏色由黃色經(jīng)藍(lán)綠色變?yōu)榧t褐色即為終點(diǎn)。記下硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的消耗體 積 V1。
注:樣品濃度低時(shí),取樣體積可適當(dāng)增加。
9.1.2 空白試驗(yàn)
按 9.1.1 相同步驟以 10.0 ml 試劑水代替水樣進(jìn)行空白試驗(yàn),記錄下空白滴定時(shí)消耗硫酸亞 鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積 V0。
注:空白試驗(yàn)中硫酸銀-硫酸溶液(6.10)和硫酸汞溶液(6.11)的用量應(yīng)與樣品中的用量保持 一致。
9.2 CODCr 濃度>50 mg/L 的樣品
9.2.1 樣品測(cè)定
取 10.0 ml 水樣于錐形瓶中,依次加入硫酸汞溶液(6.11)、重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液(6.9.1)5.00 ml 和幾顆防爆沸玻璃珠(6.15),搖勻。其他操作與 9.1.1 相同。
待溶液冷卻至室溫后,加入 3 滴試亞鐵靈指示劑溶液(6.14),用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)滴定溶

液(6.12.1)滴定,溶液的顏色由黃色經(jīng)藍(lán)綠色變?yōu)榧t褐色即為終點(diǎn)。記錄硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)滴 定溶液的消耗體積 V1。
注:對(duì)于濃度較高的水樣,可選取所需體積 1/10 的水樣放入硬質(zhì)玻璃管中,加入試劑,搖勻 后加熱至沸騰數(shù)分鐘,觀察溶液是否變成藍(lán)綠色。如呈藍(lán)綠色,應(yīng)再適當(dāng)少取水樣,直 至溶液不變藍(lán)綠色為止,從而可以確定待測(cè)水樣的稀釋倍數(shù)。
9.2.2 空白試驗(yàn)
按 9.2.1 相同步驟以試劑水代替水樣進(jìn)行空白試驗(yàn)。

10 結(jié)果計(jì)算與表示

10.1 結(jié)果計(jì)算
按公式(1)計(jì)算樣品中化學(xué)需氧量的質(zhì)量濃度ρ(mg/L)。

式中:

?? C ? (V0 ? V1 ) ? 8000 ×f ……………………………(1)
V2

C ——硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度,mol/L; V0——空白試驗(yàn)所消耗的硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積,ml; V1——水樣測(cè)定所消耗的硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積,ml; V2 ——水樣的體積,ml;
f——樣品稀釋倍數(shù);
1

8000——
4
10.2 結(jié)果表示

O2 的摩爾質(zhì)量以 mg/L 為單位的換算值。

當(dāng) CODCr 測(cè)定結(jié)果小于 100 mg/L 時(shí)保留至整數(shù)位;當(dāng)測(cè)定結(jié)果大于或等于 100 mg/L 時(shí), 保留三位有效數(shù)字。

11 精密度和準(zhǔn)確度

11.1 精密度
七家實(shí)驗(yàn)室分別對(duì)化學(xué)需氧量濃度為 28.9±2mg/L、74.2±4.9mg/L 和 208±10mg/L 有證標(biāo)準(zhǔn) 樣品和 600 mg/L 標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測(cè)定,實(shí)驗(yàn)室內(nèi)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為 1.2%~4.0%、1.3%~6.1%、 0.6%~2.7%和 0.1%~2.3%;實(shí)驗(yàn)室間相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為 1.6%、1.9%、1.5%和 2.6%;重復(fù)性 限 r 分別為 6 mg/L、7 mg/L、9 mg/L 和 19 mg/L;再現(xiàn)性限 R 分別為 6 mg/L、8 mg/L、13 mg/L 和 47 mg/L。

七家實(shí)驗(yàn)室對(duì)多種不同行業(yè)、化學(xué)需氧量濃度為 16 mg/L~3.65×104 mg/L 的實(shí)際水樣進(jìn)行 測(cè)定,包括地表水、生活污水、污水處理廠廢水、制藥廢水、紡織廢水、印染廢水、造紙廢 水、農(nóng)藥廢水和冶煉廢水等。所得結(jié)果:化學(xué)需氧量濃度為 16 mg/L~95 mg/L 的樣品相對(duì)標(biāo) 準(zhǔn) 偏 差 為 1.3%~11% ; 化 學(xué) 需 氧 量 濃 度 為 108 mg/L ~ 250 mg/L 的 樣 品 相 對(duì) 標(biāo) 準(zhǔn) 偏 差 為 0.4%~6.2%;化學(xué)需氧量濃度為 340 mg/L~3.65×104 mg/L 的樣品相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為 0.3%~5.1%。
11.2 準(zhǔn)確度
七家實(shí)驗(yàn)室分別對(duì)化學(xué)需氧量濃度為 28.9±2 mg/L、74.2±4.9 mg/L 和 208±10 mg/L 有證標(biāo) 準(zhǔn)樣品進(jìn)行測(cè)定,相對(duì)誤差分別為-2.8%~1.6%、-5.8%~3.5%和-0.9%~2.4%。相對(duì)誤差最終值 分別為:0.43%±4.2%、0.14%±5.8%和 1.2%±2.2%。

12 質(zhì)量保證和質(zhì)量控制

12.1 空白試驗(yàn)
每批樣品應(yīng)至少做兩個(gè)空白試驗(yàn)。
12.2 精密度控制
每批樣品應(yīng)做 10%的平行樣。若樣品數(shù)少于 10 個(gè),應(yīng)至少做一個(gè)平行樣。平行樣的相對(duì) 偏差不超過±10%。
12.3 準(zhǔn)確度控制 每批樣品測(cè)定時(shí),應(yīng)分析一個(gè)有證標(biāo)準(zhǔn)樣品或質(zhì)控樣品,其測(cè)定值應(yīng)在保證值范圍內(nèi)或
達(dá)到規(guī)定的質(zhì)量控制要求,確保樣品測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。

13 廢物處理

實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的廢液應(yīng)統(tǒng)一收集,委托有資質(zhì)單位集中處理。

14 注意事項(xiàng)

14.1 消解時(shí)應(yīng)使溶液緩慢沸騰,不宜爆沸。如出現(xiàn)爆沸,說明溶液中出現(xiàn)局部過熱,會(huì)導(dǎo)致 測(cè)定結(jié)果有誤。爆沸的原因可能是加熱過于激烈,或是防爆沸玻璃珠的效果不好。
14.2 試亞鐵靈指示劑的加入量雖然不影響臨界點(diǎn),但應(yīng)該盡量一致。當(dāng)溶液的顏色先變?yōu)樗{(lán) 綠色再變到紅褐色即達(dá)到終點(diǎn),幾分鐘后可能還會(huì)重現(xiàn)藍(lán)綠色。

附錄A

(資料性附錄) 氯離子含量的粗判方法
氯離子含量粗判的目的是用簡(jiǎn)便快速的方法估算出水樣中氯離子的含量,以確定硫酸汞 的加入量。
A.1 溶劑配制

A.1.1 硝酸銀溶液(c(AgNO3)=0.141 mol/L)

稱取2.395 g硝酸銀,溶于100 ml容量瓶中,貯于棕色滴瓶中。 A.1.2 鉻酸鉀溶液(ρ=50 g/L)
稱取5 g鉻酸鉀,溶于少量蒸餾水中,滴加硝酸銀溶液至有紅色沉淀生成。搖勻,靜置12 h, 然后過濾并用蒸餾水將濾液稀釋至100 ml。
A.1.3 硫酸汞溶液(ρ=200 g/L)

稱取20 g硫酸汞,溶于100 ml 10%的硫酸溶液中,貯于滴瓶中。 A.1.4 氫氧化鈉溶液(ρ=10 g/L)
稱取1 g 氫氧化鈉溶于水中,稀釋至100 ml,搖勻,貯于滴瓶中。 A.2 方法步驟
取10.0 ml含氯水樣于錐形瓶中,稀釋至20 ml,用氫氧化鈉溶液(10 g/L)調(diào)至中性(pH試紙 判定即可),加入1滴鉻酸鉀指示劑(50 g/L),用滴管滴加硝酸銀溶液(0.141 mol/L),并不斷搖勻, 直至出現(xiàn)磚紅色沉淀,記錄滴數(shù),換算成體積,粗略確定水樣中氯離子的含量。
為方便快捷地估算氯離子含量,先估算所用滴管滴下每滴液體的體積,根據(jù)化學(xué)分析中 每滴體積(如下按0.04 ml給出示例)計(jì)算給出氯離子含量與滴數(shù)的粗略換算表(表A.1)。
表A.1 氯離子含量與滴數(shù)的粗略換算表

氯離子測(cè)試濃度值/(mg/L)
水樣取樣量/ml
滴數(shù):5
滴數(shù):10
滴數(shù):20
滴數(shù):50
2 501 1001 2503 5006
5 200 400 801 2001
10 100 200 400 1001

A.3 注意事項(xiàng)

(1)水樣取樣量大或氯離子含量高時(shí),比較易于判斷滴定終點(diǎn),粗判誤差相對(duì)較小。
(2)硝酸銀濃度(A.1.1)一般比較高,滴定操作一般會(huì)過量,測(cè)定的氯離子結(jié)果會(huì)大于 理論濃度,由此會(huì)增加測(cè)定中硫酸汞的用量,但其對(duì)CODCr的測(cè)定無不利影響。

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水處理技術(shù)在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的應(yīng)用 http://www.xinmulens.com/article001/ Wed, 25 Sep 2019 07:56:40 +0000 http://www.xinmulens.com/?p=1147
一、前言
1、水資源的匱乏與污染以及節(jié)水的緊迫性
水是自然界中分布最廣的一種資源,同時(shí)也是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)物質(zhì)。當(dāng)前,水資源匱乏和污染對(duì)社會(huì)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)發(fā)展構(gòu)成威脅,成為世界絕大多數(shù)國(guó)家穩(wěn)定和發(fā)展面臨的最突出問題之一。聯(lián)合國(guó)為此向世界發(fā)出警告:水,不久將成為一個(gè)深刻的社會(huì)危機(jī),石油危機(jī)之后的下一個(gè)危機(jī)就是水。
我國(guó)是一個(gè)幅員遼闊的大國(guó),又是一個(gè)水資源貧乏國(guó),人均占有水量?jī)H為2340m3,只有世界人均占有水量的1/4,排到世界第88位,被世界國(guó)際組織列入世界上17個(gè)最貧水國(guó)家名單中。我國(guó)600多個(gè)城市中,已有300多個(gè)存在不同程度的缺水,多次出現(xiàn)河水?dāng)嗔?,地下水超采?41條河流被嚴(yán)重污染,13億人口中有65%以上的人喝著不適合飲用的水。為了人類的生存和繁衍,治理污染,合理用水,節(jié)約水資源已刻不容緩。
2、水處理技術(shù)是工業(yè)水處理最普遍的有效手段
節(jié)水首先要抓住比較集中使用和用量大的工業(yè)用水,工業(yè)用水占有總用水量的80%以上,而工業(yè)的冷卻水量占工業(yè)用水總量的60~70%。因此,節(jié)約冷卻水,就成為工業(yè)節(jié)水最緊迫的任務(wù)。我國(guó)1988年制定了《中華人民共和國(guó)水法》,并開始對(duì)用水單位收取水資源費(fèi)。原化學(xué)工業(yè)部也于1991年發(fā)布過《化工系統(tǒng)節(jié)約用水管理規(guī)定》,要求加強(qiáng)用水管理,合理利用水資源。特別規(guī)定:“采用地下水、自來水作間接冷卻水時(shí),必須循環(huán)利用?!?/div>
目前,采用循環(huán)冷卻水代替直流水已成為各行各業(yè)的共識(shí)和行動(dòng)。同時(shí),也都更加重視水系統(tǒng)中設(shè)備的腐蝕結(jié)垢等問題。循環(huán)冷卻水化學(xué)處理技術(shù)是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的工業(yè)水處理最普遍使用的有效手段。循環(huán)冷卻水化學(xué)處理就是通過在循環(huán)水中加入化學(xué)藥劑來防止腐蝕、水垢和粘泥等危害的產(chǎn)生,以達(dá)到水處理目的的方法。循環(huán)水中加入水穩(wěn)藥劑,使水質(zhì)得到改善,提高換熱器等設(shè)備的效率和壽命,降低能耗,保證生產(chǎn)順利地進(jìn)行。
二、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)特征及運(yùn)行障礙產(chǎn)生的危害
1、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)特征
冷卻水系統(tǒng)是用水來作為工業(yè)冷卻介質(zhì)的系統(tǒng),它分為直流冷卻水系統(tǒng)和循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。直流冷卻水系統(tǒng)因其消耗水量大、加藥處理費(fèi)用過高,已基本被淘汰。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的冷卻水流經(jīng)換熱器時(shí),和工藝介質(zhì)進(jìn)行熱交換,熱介質(zhì)通過冷卻水冷卻到需要的溫度,冷卻水溫度升高,成為熱水。熱水基本不排放,經(jīng)過冷卻后仍返回系統(tǒng)重復(fù)使用。即冷卻水被加熱成熱水,熱水被冷卻成冷水,冷水再加熱,熱水再冷卻,循環(huán)不止,因而大大節(jié)約了用水。這就是循環(huán)冷卻水系統(tǒng)與直流冷卻水系統(tǒng)不同之處。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)又可分為密閉式和敞開式兩種,其區(qū)別在于敞開式系統(tǒng)中的熱水是經(jīng)過冷卻塔(又稱涼水塔)或冷卻池與空氣直接接觸被冷卻為冷水,再返回系統(tǒng)循環(huán)使用的,而密閉式系統(tǒng)中水不與大氣接觸,密閉循環(huán),水不濃縮,也基本上不消耗。
在敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中,熱水通過冷卻塔時(shí),部分水被蒸發(fā),使循環(huán)水中鹽水被濃縮。水不斷循環(huán),含鹽量就不斷增加。為了維持水中的水量平衡,必須不斷向循環(huán)系統(tǒng)中補(bǔ)充新鮮水,同時(shí)排放掉一部分循環(huán)冷卻水,以保持循環(huán)水的含鹽量穩(wěn)定在某一濃度。因此,在水系統(tǒng)循環(huán)運(yùn)行的時(shí)候,補(bǔ)充水和循環(huán)水中的含鹽量是不同的。循環(huán)冷卻水與補(bǔ)充水中含鹽量的比值,就稱為濃縮倍數(shù)。濃縮倍數(shù)是敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行的一項(xiàng)重要參數(shù)。循環(huán)水中保持一定的濃縮倍數(shù),不僅能節(jié)水、節(jié)藥、提高經(jīng)濟(jì)效益,而且對(duì)穩(wěn)定水質(zhì)有重要作用,也有利于進(jìn)行化學(xué)處理。
敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的水質(zhì)有以下特點(diǎn):
(1)因冷卻塔的蒸發(fā)冷卻作用,使一部分循環(huán)冷卻水被空氣帶走,系統(tǒng)中損失了一部分水。這部分水沒有帶走所溶解的固體,而將它原來溶解的固體留在循環(huán)系統(tǒng)中,使循環(huán)水中的溶解固體物濃度增加,這就是濃縮現(xiàn)象。濃縮會(huì)改變水的腐蝕結(jié)垢性質(zhì),加重水的結(jié)垢或腐蝕傾向。
(2)在冷卻塔中,水在與空氣的接觸過程中還會(huì)失去一部分游離二氧化碳。由于二氧化碳的逸出,使水中碳酸氫鈣容易轉(zhuǎn)化成碳酸鈣沉積在換熱設(shè)備上,其反應(yīng)如下:
?????? Ca(HCO3)2??????? Ca CO3?+CO2?+H2O
水在與空氣接觸時(shí),還會(huì)溶解空氣中的氧氣,使水中的溶解氧總處于飽和狀態(tài)。當(dāng)碳鋼與溶有O2的冷卻水接觸時(shí),由于金屬表面的不均一性和冷卻水的導(dǎo)電性,在碳鋼表面會(huì)形成許多腐蝕微電池,使陽極區(qū)的金屬不斷溶解而被腐蝕,其反應(yīng)如下:
在陽極區(qū)????? Fe???? ?Fe2++2e
在陰極區(qū)????? 1/2 O2+H2O+2e???? 2OH
在水中  ??? Fe2++2OH????? Fe (OH)2
???????????????????? O2
???????????? Fe(OH)2????? Fe(OH)3
???????????????????? O2
???????????? Fe(OH)2????? 1/2 Fe2O3·H2O
(3)水在與空氣的接觸過程中,還會(huì)將空氣中所帶的灰塵、微生物、污染氣體(如SO2、H2S、NH3等)或昆蟲帶入水系統(tǒng),引起水質(zhì)污染,造成腐蝕或污垢沉積等問題。其中微生物帶來的危害特別嚴(yán)重。
如硫酸鹽還原菌分解水中的硫酸鹽,產(chǎn)生H2S,引起碳鋼腐蝕,其反應(yīng)如下:
 SO2-4+8H++8e????? S2+4H2O+能量(細(xì)菌生存所需)
 Fe2++S2  ? FeS
又如鐵細(xì)菌腐蝕鋼鐵,產(chǎn)生銹瘤,并釋放能量供細(xì)菌生存,其反應(yīng)如下:
 ???? 細(xì)菌
 Fe2+    Fe3++能量(細(xì)菌生存所需)
所以,冷卻水循環(huán)使用后,運(yùn)行濃縮倍數(shù)提高,各種離子及雜質(zhì)隨之被濃縮,硬度和堿度也大幅度增加,二者平衡被打破而形成水垢,并且,水垢在沉積過程中,常與淤泥、粘泥、腐蝕產(chǎn)物及其它雜質(zhì)混合在一起形成污垢,污垢附著在設(shè)備上又會(huì)產(chǎn)生垢下腐蝕,加速設(shè)備的穿孔泄漏,危害性更大。水和大氣在冷卻塔中對(duì)流時(shí),吸收了大氣中的灰塵、微生物及其孢子,使系統(tǒng)中微生物和懸浮物數(shù)量明顯增加,且由于養(yǎng)分的濃縮,日光的照射,適宜的溫度,充足的溶解氧等條件使得微生物迅速繁殖和滋生。微生物的危害與一般電化學(xué)腐蝕及水垢的危害比起來,微生物危害的嚴(yán)重性更勝一籌,其顯著特點(diǎn)是危害速度快,被稱之為循環(huán)冷卻水系統(tǒng)處理中的“急性病”,其危害不可小視。微生物滋生將產(chǎn)生兩大直接危害,即微生物腐蝕和沉積腐蝕。微生物腐蝕的一個(gè)重要特點(diǎn)是腐蝕速度集中于局部部位,主要是由于微生物繁殖將產(chǎn)生特殊的腐蝕環(huán)境,如硫酸鹽還原菌產(chǎn)生硫化氫氣體,硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌和線狀菌等產(chǎn)生的酸性環(huán)境,造成局部腐蝕,最后將導(dǎo)致嚴(yán)重的點(diǎn)蝕直至穿孔,其危害特別嚴(yán)重。另外,空氣中的灰塵進(jìn)入冷卻水系統(tǒng)中沉積,菌藻的滋生加速了這種粘附物的沉積,并且,微生物大量地繁殖和進(jìn)行新陳代謝,致使系統(tǒng)內(nèi)水側(cè)表面越來越多的沉積生物粘泥、污垢及腐蝕產(chǎn)物,溫度越高的地方沉積越厚,而且較多的沉積在流速驟降的滯流區(qū)和水流的死角,這些沉積物的導(dǎo)熱性能比金屬差幾百倍,且沉積物覆蓋下的金屬表面是貧氧區(qū),形成氧濃差電池使金屬遭受嚴(yán)重的沉積腐蝕。另一方面,由于金屬腐蝕產(chǎn)物進(jìn)入水中,使水質(zhì)惡化,加劇了水側(cè)受熱面上的結(jié)垢趨勢(shì),引起化學(xué)硬垢的產(chǎn)生及垢下腐蝕,如此惡性循環(huán),將嚴(yán)重影響生產(chǎn)的長(zhǎng)周期安全正常運(yùn)行。
綜上所述,循環(huán)冷卻水系統(tǒng)由于空氣污染、水溫升高、水流速度變化、濃縮倍數(shù)提高、工藝介質(zhì)泄漏和工況環(huán)境等因素的影響,給系統(tǒng)帶來的危害突出地表現(xiàn)在金屬設(shè)備及管道腐蝕,沉積物的析出和附著,微生物滋生和粘泥形成上。并且這些問題相互作用,形成惡性循環(huán),危害甚大,它們的解決直接關(guān)系著生產(chǎn)的正常與否。若不采取必要的水處理技術(shù)加以解決,任其泛濫,將給生產(chǎn)帶來嚴(yán)重后果,給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
2、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行障礙產(chǎn)生的危害
(1)腐蝕引起的危害
①腐蝕消耗金屬材料,使換熱器強(qiáng)度下降,降低換熱器使用壽命,增加設(shè)備投入費(fèi)用及因停產(chǎn)檢修造成經(jīng)濟(jì)損失。
②腐蝕常引起換熱器管壁穿孔,形成滲漏,或工藝介質(zhì)泄漏進(jìn)入冷卻水中,損失物料,污染水體;或冷卻水滲入工藝介質(zhì)中,使產(chǎn)品質(zhì)量受到影響,甚至成為廢品。
③嚴(yán)重的腐蝕造成換熱器傳熱面急劇減少,失去冷卻作用,而且可能引發(fā)泄漏事故,危害工廠安全生產(chǎn),影響生產(chǎn)裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行。
④腐蝕產(chǎn)物會(huì)形成污垢,污垢附著在設(shè)備上又會(huì)產(chǎn)生垢下腐蝕,形成惡性循環(huán),其危害性更大。
(2)水垢引起的危害
①高熱阻的無機(jī)鹽垢,導(dǎo)熱性能極低,降低換熱器傳熱效率和冷卻塔效率。1mm的垢厚大約相當(dāng)于8%的能源損失,垢層越厚,換熱效率越低,能源消耗也越大。不但增加循環(huán)水的消耗量,造成有限資源的浪費(fèi),而且還會(huì)影響產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。
②水垢的形成使管道管徑縮小,流量降低,增加能耗,泵壓上升,系統(tǒng)阻力增加,使工藝介質(zhì)的冷卻達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,影響生產(chǎn)。
③結(jié)垢嚴(yán)重時(shí),將換熱管道完全堵死,使生產(chǎn)無法進(jìn)行,造成非正常停車,導(dǎo)致生產(chǎn)工期的延誤。
④水垢在金屬壁上的沉積,容易誘發(fā)垢下腐蝕,加速設(shè)備的穿孔泄漏,使設(shè)備遭受嚴(yán)重破壞。
⑤水垢的形成增加清洗次數(shù)和費(fèi)用,尤其是系統(tǒng)停車清洗,造成生產(chǎn)被迫中斷,減少有效生產(chǎn)時(shí)間。同時(shí),頻繁的清洗必將加速設(shè)備的損耗,影響材料性能,降低使用壽命。
(3)微生物引起的危害
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的環(huán)境極利于微生物的生長(zhǎng)繁殖,微生物滋生將產(chǎn)生兩大直接危害,即微生物腐蝕和沉積腐蝕。循環(huán)水系統(tǒng)中大量細(xì)菌分泌出的粘液像粘合劑一樣,并以微生物群體及其遺骸為主體,與水中灰塵、雜質(zhì)、化學(xué)沉淀物、腐蝕產(chǎn)物等粘結(jié)在一起,形成粘糊糊的膠粘狀物,即微生物粘泥。微生物粘泥既能促進(jìn)污垢沉積,又能促進(jìn)腐蝕,給系統(tǒng)造成的危害是相當(dāng)突出的。粘泥是微生物引起的最嚴(yán)重的危害,常表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
①粘泥附著在換熱部位的金屬表面上,降低冷卻水的冷卻效果。
②大量的粘泥將堵塞換熱器中冷卻水的通道,從而使冷卻水無法工作;少量的粘泥則減少冷卻水通道的截面積,從而降低冷卻水的流量和冷卻效果,增加泵壓。
③粘泥集積在冷卻塔填料的表面或填料間,堵塞了冷卻水的通過,降低冷卻塔的冷卻效果。
④粘泥覆蓋在換熱器的金屬表上,阻止緩蝕劑和阻垢劑到達(dá)金屬表面發(fā)揮其緩蝕與阻垢的作用,阻止殺生劑殺滅粘泥中和粘泥下的微生物,降低這些藥劑的功效。
⑤粘泥覆蓋在金屬表面,形成氧濃差腐蝕電池,引起金屬設(shè)備及管道的腐蝕。
三、水處理技術(shù)的作用及其重要性
實(shí)踐證明,化學(xué)處理技術(shù)能夠很好地解決循環(huán)水所帶來的危害。它在國(guó)外應(yīng)用已有半個(gè)世紀(jì)以上;在我國(guó)也日益廣泛應(yīng)用,大量推廣已有二十多年的歷史。其綜合處理效果令人滿意,處理費(fèi)用也能為用戶接受,是普遍使用的好方法。
在循環(huán)冷卻水中應(yīng)用水處理技術(shù),既可改善水質(zhì),減少對(duì)設(shè)備的腐蝕和結(jié)垢,延長(zhǎng)設(shè)備壽命,保證生產(chǎn)長(zhǎng)周期均衡平穩(wěn)地運(yùn)行,又能節(jié)約用水,減少排污,對(duì)生態(tài)環(huán)境大為有利,從而獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
評(píng)價(jià)化學(xué)處理的經(jīng)濟(jì)效益需要從處理費(fèi)用上和生產(chǎn)上全面評(píng)價(jià)?;瘜W(xué)處理費(fèi)用經(jīng)濟(jì)合理,占循環(huán)水成本中的比例并不高,而且?guī)Ыo系統(tǒng)的好處很多,有很好的經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)我們了解,許多廠在這方面都深有體驗(yàn),特別是有的廠初期投產(chǎn)時(shí)循環(huán)水未進(jìn)行化學(xué)處理,運(yùn)行一段時(shí)間后才發(fā)現(xiàn)“水患成災(zāi)”,后來采用化學(xué)處理,“對(duì)癥下藥”,使水質(zhì)得到明顯改善。這些廠水處理前后對(duì)比的效果往往很生動(dòng),取得的經(jīng)濟(jì)效益也都很明顯。科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力,循環(huán)水化學(xué)處理技術(shù)在節(jié)能降耗,高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn),提高效益等方面發(fā)揮著非常重要和關(guān)鍵的作用,具體表現(xiàn)在:
1、保證換熱設(shè)備的高效運(yùn)行。通過化學(xué)處理,減緩設(shè)備和管道的腐蝕和結(jié)垢,提高換熱效率,改善工藝條件,延長(zhǎng)設(shè)備及管道的使用壽命。
2、穩(wěn)定生產(chǎn)。沒有沉積物附著、腐蝕穿孔和粘泥堵塞等危害,冷卻水系統(tǒng)中的換熱器就可以始終在良好的環(huán)境中工作,除計(jì)劃中的檢修外,意外的停產(chǎn)檢修事故就會(huì)減少,為生產(chǎn)的長(zhǎng)周期安全運(yùn)行提供保證,從而降低生產(chǎn)過程中因設(shè)備維修造成的時(shí)間耽延。
3、節(jié)約水資源。冷卻水使用水處理劑后,可以提高循環(huán)水的濃縮倍數(shù),這對(duì)工業(yè)節(jié)水有著重要的作用。與直流冷卻水相比,即便循環(huán)水的濃縮倍數(shù)比較低,例如僅為1.5倍,但此時(shí)補(bǔ)充水即可節(jié)約94.8%。由此可見,提高濃縮倍數(shù),使用水處理技術(shù),改善和凈化水質(zhì),對(duì)節(jié)約水資源有著至關(guān)重要的作用。
4、減少環(huán)境污染。由于濃縮倍數(shù)的提高,循環(huán)冷卻水系統(tǒng)比起直流冷卻水系統(tǒng)來,大大減少了冷卻污水的排放量,也就減少了對(duì)環(huán)境的污染。
5、經(jīng)濟(jì)效益顯著。采用水穩(wěn)技術(shù)后,循環(huán)冷卻水系統(tǒng)處于良性循環(huán),換熱效率和冷卻效果良好,同時(shí)減少原材料的消耗,降低生產(chǎn)成本,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的滿負(fù)荷運(yùn)行,生產(chǎn)能力提高,產(chǎn)品質(zhì)量改善,產(chǎn)量增加,經(jīng)濟(jì)效益突出。
四、水處理技術(shù)的主要內(nèi)容
這里所說的水處理技術(shù),是指循環(huán)冷卻水的化學(xué)處理技術(shù),它是一門多學(xué)科的綜合實(shí)用技術(shù)。它主要是針對(duì)不同的水質(zhì)、設(shè)備、材質(zhì)和工藝條件等因素,選擇合理的緩蝕阻垢配方和優(yōu)良高效的藥劑來抑制腐蝕、水垢和粘泥等危害的產(chǎn)生,使水質(zhì)穩(wěn)定,以達(dá)到預(yù)期的效果,為生產(chǎn)服務(wù)。
為了應(yīng)用好水處理技術(shù),還應(yīng)有一定的工藝過程和要求,它包括設(shè)備剝離清洗、預(yù)膜和日常水處理管理工作等。這些過程都是水處理技術(shù)的內(nèi)容,并且每一個(gè)環(huán)節(jié)都是相互聯(lián)系的,是一個(gè)有機(jī)的整體,缺一不可,否則將大大降低水處理綜合效果。所以,完整地實(shí)施水處理技術(shù),是保證循環(huán)冷卻水系統(tǒng)科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行的關(guān)鍵。
1、化學(xué)清洗
  在采用水處理技術(shù),投加水處理劑之前,應(yīng)對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)的換熱設(shè)備和管道進(jìn)行剝離和清洗,特別是已經(jīng)運(yùn)行的老系統(tǒng),在粘泥沉積、菌藻滋生嚴(yán)重的狀況下,清洗尤為重要。主要機(jī)理為通過滲透、疏松、剝離、溶解、分散、整合、晶格畸變等作用,除去水側(cè)表面的粘附物、水垢等雜物,以達(dá)到凈化設(shè)備金屬表面的目的,為水處理的預(yù)膜和日常處理創(chuàng)造條件。剝離清洗對(duì)合理使用水處理劑,發(fā)揮水處理劑正常效用是非常必要的。
2、預(yù)膜處理
預(yù)膜是在系統(tǒng)剝離清洗之后、正常運(yùn)行之前水處理的一個(gè)必要步驟。預(yù)膜處理就是在緊接系統(tǒng)清洗之后,向系統(tǒng)中投加一定濃度的高效預(yù)膜劑,在設(shè)定條件下循環(huán)運(yùn)行,使之在設(shè)備金屬表面形成一層均勻致密的保護(hù)膜,達(dá)到不易成垢和緩蝕的目的,對(duì)系統(tǒng)設(shè)備和管道起到良好的保護(hù)作用。
3、日常水處理工作
當(dāng)預(yù)膜結(jié)束后,水處理劑由高濃度轉(zhuǎn)入低濃度的處理成為日常處理。日常處理工作在水處理工作中具有十分重要的作用。日常水處理工作包括:日常加藥和分析監(jiān)測(cè),投加緩蝕阻垢劑以延緩腐蝕和阻止結(jié)垢,投加殺菌滅藻劑控制菌藻滋生及粘泥的粘附。日常加藥的目的是維持水中藥劑濃度,以保持膜的完整性,并起到緩蝕阻垢作用和控制微生物的生長(zhǎng)。
要搞好水處理工作,必須下決心嚴(yán)格科學(xué)管理,保證在操作時(shí)按照規(guī)定的水穩(wěn)劑配方和控制指標(biāo)(包括水質(zhì)、加藥等)嚴(yán)格執(zhí)行。在循環(huán)水系統(tǒng)正常運(yùn)行中,需要進(jìn)行處理效果的監(jiān)測(cè)(如掛腐蝕試片等工作),以了解水質(zhì)處理的效果,并根據(jù)每天水質(zhì)分析化驗(yàn)結(jié)果,對(duì)排污水量、補(bǔ)充水量及加藥量進(jìn)行必要的調(diào)整,使之達(dá)到要求指標(biāo),并控制合理的濃縮倍數(shù)。
五、水處理運(yùn)行效果及其評(píng)定
1、藥劑使用后的表現(xiàn)效果
(1)換熱設(shè)備和水程管道不再產(chǎn)生新垢,老垢在一定程度上逐步減少,管道阻力減小,泵壓降低,冷卻水流量增大,換熱器效率上升,工藝條件改善,生產(chǎn)能力提高,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,產(chǎn)量增加。
(2)設(shè)備及管道的腐蝕得到有效的控制,不僅延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命和運(yùn)行投入周期,而且降低了設(shè)備腐蝕穿孔引發(fā)泄漏事故的可能性,為生產(chǎn)的長(zhǎng)周期安全平穩(wěn)運(yùn)行提供了強(qiáng)有力的保障。
(3)系統(tǒng)不再產(chǎn)生新菌藻,老菌藻逐步脫落。同時(shí),附著在換熱器、冷卻塔、水槽壁、池底、管道上的微生物粘泥、軟垢也逐漸被疏松、剝離和分散,隨排污水一起排掉。這有效地剿滅了微生物的滋生繁殖,阻斷了粘泥污物對(duì)系統(tǒng)的侵害。
(4)涼水塔噴嘴、填料無堵塞現(xiàn)象,冷卻水量增大,噴水均勻,水流暢通,冷卻效率提高,冷卻水進(jìn)、出塔溫差變大,為工藝介質(zhì)的冷卻達(dá)到設(shè)計(jì)要求提供了充足的低溫水量。
(5)系統(tǒng)結(jié)垢、腐蝕和微生物等危害得到有效控制,生產(chǎn)穩(wěn)定,循環(huán)水系統(tǒng)始終在良好的環(huán)境中安全運(yùn)轉(zhuǎn)。除計(jì)劃中的檢修外,意外的停產(chǎn)檢修、清洗次數(shù)減少,從而降低生產(chǎn)過程中因設(shè)備維修、清洗造成的時(shí)間耽延和經(jīng)濟(jì)損失,不僅減少了計(jì)劃外的經(jīng)濟(jì)支出,同時(shí)也延長(zhǎng)了有效生產(chǎn)時(shí)間。
(6)濃縮倍數(shù)提高,不僅節(jié)約了大量的冷卻用水,而且大大減少了冷卻污水的排放量,減輕了對(duì)環(huán)境的污染,為企業(yè)贏得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
2、水處理運(yùn)行效果的評(píng)定
循環(huán)冷卻水經(jīng)化學(xué)處理后,其效果應(yīng)達(dá)到國(guó)家《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50050-2007標(biāo)準(zhǔn)中的要求:
腐蝕率:碳鋼≤0.075mm/a?? 銅、不銹鋼≤0.005mm/a
污垢沉積率:< 15mg/(cm2·月)
異養(yǎng)菌總數(shù):<1×105個(gè)/ml(平板計(jì)數(shù)法)
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工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在線清洗除垢的必要性及方法 http://www.xinmulens.com/article000/ Mon, 23 Sep 2019 03:06:07 +0000 http://www.xinmulens.com/?p=1071 工業(yè)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)水處理
一、敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)普遍存在的問題
敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中,由于水溫的升高、流速的變化、冷卻水的蒸發(fā)、各種無機(jī)離子和有機(jī)物質(zhì)的濃縮,冷卻水直接與空氣接觸,溶解氧含量高,水中的藻類繁殖很快,加之冷卻水系統(tǒng)的蒸發(fā)損失、飛濺損失、泄漏損失和排污損失的影響,使系統(tǒng)的補(bǔ)水量較大。這些都是造成系統(tǒng)結(jié)垢、氧腐蝕、有害離子腐蝕和微生物服侍的重要原因。水垢的附著、設(shè)備腐蝕和微生物的大量滋生,可導(dǎo)致系統(tǒng)粘泥污垢堵塞管道、水質(zhì)指標(biāo)低劣、換熱效率下降,對(duì)企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量、安全生產(chǎn)和節(jié)能降耗造成嚴(yán)重威脅。因此,選擇經(jīng)濟(jì)實(shí)用的水處理方案,可有效的改善和解決以上問題。
(一)水垢析出降低傳熱效率
一般天然水中都溶解有重碳酸鹽,這種鹽是冷卻水發(fā)生水垢附著的主要成分。鹽的濃度隨著蒸發(fā)濃縮而增加,當(dāng)其濃度達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí),或者經(jīng)過換熱器傳熱表面使水溫升高時(shí),會(huì)發(fā)生下列反應(yīng):
Ca(HCO3)2→CaCO3↓+CO2↑+H2O
冷卻水經(jīng)過冷卻塔向下噴淋時(shí),溶解在水中的游離CO2氣體逸出,這就促使上述反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行,這樣CaCO3沉淀就附著在換熱器的傳熱表面,積累形成致密的碳酸鹽水垢,使傳熱表面的傳熱性能下降。不同的水垢,其導(dǎo)熱系數(shù)不同,但一般不超過1.16w/m·k,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鋼材的導(dǎo)熱系數(shù)45w/m·k。由此可見,水垢必然造成換熱器的傳熱效率下降。
水垢附著的危害很大,輕者降低換熱器的傳熱效率,影響產(chǎn)量;重者堵塞管道,影響安全生產(chǎn)。
(二)設(shè)備腐蝕影響生產(chǎn)和縮短使用壽命
在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中,大量的設(shè)備是金屬制造得換熱器。對(duì)于碳鋼制造的換熱器,長(zhǎng)期使用循環(huán)冷卻水,會(huì)發(fā)生腐蝕穿孔,其腐蝕的原因是多種因素綜合造成的。
1.冷卻水中溶解氧引起的電化學(xué)腐蝕
敞開式冷卻循環(huán)水系統(tǒng),水與空氣中氧氣能充分地接觸,因此水中溶解的O2可達(dá)到飽和狀態(tài)。當(dāng)碳鋼與溶有O2的冷卻水接觸時(shí),由于金屬表面會(huì)形成許多腐蝕微電池,微電池的陽極和陰極區(qū)分別發(fā)生下列的氧化和還愿反應(yīng):
在陰極區(qū) Fe→Fe2++2e
在陰極區(qū) 1/2O2+H2O+2e→2OH ̄
在水中 Fe2++2OH ̄→Fe(OH)2
O2
Fe(OH)2→Fe(OH)2
以上反應(yīng)機(jī)理,促使微電池在陽極區(qū)的金屬不斷的被溶解而被腐蝕。
2.有害離子的腐蝕
循環(huán)冷卻水在濃縮過程中,除重碳酸鹽濃度隨濃縮倍數(shù)增長(zhǎng)而增加外,其它的鹽類如氯化物、硫酸鹽等的濃度也會(huì)增加。當(dāng)Cl ̄和SO2—離子濃度增高時(shí),會(huì)加速碳鋼的腐蝕。Cl ̄和SO2—離子會(huì)使金屬表面保護(hù)膜的保護(hù)性能降低,尤其是Cl ̄離子半徑小,穿透性強(qiáng),容易穿過膜層,置換氧園子形成氯化物,加速陽極過程的進(jìn)行,所以氯離子是引起點(diǎn)蝕的原因之一。
對(duì)于不銹鋼制造的換熱器,Cl ̄是引起應(yīng)力腐蝕的主要原因,因此冷卻水中Cl ̄離子的含量過高,常使設(shè)備上應(yīng)力集中部位,如換熱器花板上脹管的邊緣迅速受到腐蝕破壞。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中如有不銹鋼制的換熱器時(shí),一般要求Cl ̄的含量不超過300mg/l。
3.微生物引起腐蝕
微生物的滋生也會(huì)使金屬發(fā)生腐蝕。這是由于微生物排出的粘液與無機(jī)垢和泥沙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,在金屬表面的沉淀物之間缺乏氧,因此一些厭氧菌(主要是硫酸鹽還原菌)得以繁殖,當(dāng)溫度為25~30℃時(shí),繁殖更快。它分解水中的硫酸鹽,產(chǎn)生H2S,引起碳鋼腐蝕,其反應(yīng)如下:
SO4+8H++8e→S2-+H2O+能量(細(xì)菌生存所需)
Fe2++S2-→FeS↓
鐵細(xì)菌是鋼鐵銹瘤產(chǎn)生的主要原因,它能使Fe2+氧化成Fe3+,釋放能量供細(xì)菌生存需要。
Fe2+→Fe3++能量(細(xì)菌生存所需)
上述各種因素對(duì)碳鋼引起的腐蝕常使換熱器壁被腐蝕穿孔,形成滲漏,或工藝介質(zhì)泄漏入冷卻水中,損失物料,污染水體;或冷卻水滲入工藝介質(zhì)中,使產(chǎn)品質(zhì)量受到影響。當(dāng)被腐蝕穿孔的管子數(shù)量不多時(shí),可采取臨時(shí)堵管的辦法,時(shí)換熱器在減少傳熱面的情況下繼續(xù)使用。當(dāng)穿孔的管子過多時(shí),換熱器傳熱面減少的太多,失去冷卻作用,此時(shí)只能停產(chǎn)更換。因此腐蝕與水垢一樣,都是危害企業(yè)安全生產(chǎn)、造成經(jīng)濟(jì)損失的“大敵”。
(三)微生物粘泥導(dǎo)致系統(tǒng)失效
冷卻水中的微生物一般是指細(xì)菌和藻類。在新鮮水中,一般來說細(xì)菌和藻類都較少。但在循環(huán)水中,由于水中營(yíng)養(yǎng)成分的濃縮,水溫的升高和日光的照射,給細(xì)菌和藻類創(chuàng)造了迅速繁殖的條件。大量細(xì)菌分泌出粘液和藻類產(chǎn)生的粘性物質(zhì)就像粘合劑一樣,能使水中飄浮的灰塵雜質(zhì)和化學(xué)沉淀物等粘附在一起,形成粘糊狀的沉淀物在換熱器的傳熱表面上,這種沉淀物稱為生物粘泥,俗稱“軟垢”。附著在換熱器管壁上的生物粘泥,除了會(huì)對(duì)設(shè)備管道造成微生物腐蝕外,還會(huì)降低換熱器的冷卻效率,甚至堵塞設(shè)備管道,迫使企業(yè)臨時(shí)停產(chǎn)清洗。例如,北京某廠換熱器中菌藻大量繁殖,半個(gè)月內(nèi)就是熱負(fù)荷下降到50%,不得不臨時(shí)停產(chǎn)清洗,造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。

三、敞開式循環(huán)冷卻水處理的必要性
綜上所述,冷卻水長(zhǎng)期循環(huán)使用,必然造成系統(tǒng)水垢結(jié)生,設(shè)備管道腐蝕和微生物大量滋生等問題,而循環(huán)冷卻水處理就是通過對(duì)水質(zhì)進(jìn)行化學(xué)處理來解決這些問題的。本方案對(duì)水質(zhì)化學(xué)處理的好處主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn):
(一)穩(wěn)定生產(chǎn)、實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期運(yùn)行
對(duì)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行除垢防垢處理、防腐處理和殺菌滅藻處理,可消除系統(tǒng)沉積物附著、設(shè)備管道腐蝕穿孔和生物粘泥堵塞等危害,使循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)備管道在良好的水質(zhì)環(huán)境中運(yùn)行,臨時(shí)性檢修、停車事故減少,保證循環(huán)冷卻水系統(tǒng)長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。由于本方案提供的水處理措施能有效保護(hù)系統(tǒng)金屬不能損傷,因此能大大延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命,從而為企業(yè)全面完成生產(chǎn)任務(wù)和有效提高經(jīng)濟(jì)效益提供了有力保障。
(二)節(jié)約水資源、降低運(yùn)行成本
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是一項(xiàng)重復(fù)利用水資源的節(jié)能環(huán)保工程,對(duì)企業(yè)節(jié)能降耗和提供經(jīng)濟(jì)效益都有極其重要的意義。例如年產(chǎn)30萬噸合成氨企業(yè),如果采用直流冷卻水系統(tǒng),則每小時(shí)耗水量達(dá)23500m3。如果改為循環(huán)冷卻水系統(tǒng),濃縮倍數(shù)控制在1.5,則每小時(shí)耗水量降為1100m3,如果將濃縮倍數(shù)提高到3,每小時(shí)耗水量只需550m3。采用本方案使康迪雅化學(xué)公司目前的冷卻水耗水量減少90%以上,從而大幅度節(jié)約運(yùn)行冷卻水費(fèi)用。因此,循環(huán)冷卻水系統(tǒng)按本方案進(jìn)行水質(zhì)處理,可有效控制濃縮倍數(shù),對(duì)于節(jié)約水資源,提高經(jīng)濟(jì)效益都是至關(guān)重要的。
(三)減少環(huán)境污染、保護(hù)生態(tài)環(huán)境
直流冷卻水系統(tǒng)直接從水源抽取冷水用于冷卻,然后又將溫度升高后的熱水再排放到水源中去。除了將廢液帶到水源中形成污染外,如果對(duì)直流冷卻水也采用化學(xué)藥劑以消除結(jié)垢、腐蝕,那么大量排放的冷卻水將向水源中帶入許多化學(xué)物質(zhì),對(duì)水源造成嚴(yán)重污染。采用本方案對(duì)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行處理可以大大減少冷卻污水的排放量。由于采取無磷處理,因此排放的少量污水可達(dá)到所允許的排放標(biāo)準(zhǔn),不會(huì)對(duì)環(huán)境造成損害,也就不存在污染環(huán)境,破壞生態(tài)平衡的問題了。

四、水處理范圍及目的
(一)本方案主要包括以下內(nèi)容
1.系統(tǒng)傳熱界面的防垢阻垢;
2.系統(tǒng)的殺菌滅藻和防微生物粘泥處理;
3.管道設(shè)備的預(yù)膜防腐處理;
4.完善的水處理技術(shù)方法;
5.水質(zhì)指標(biāo)測(cè)評(píng)和效果評(píng)價(jià)。
(二)本方案主要包括以下目標(biāo)
1.提高系統(tǒng)的換熱效率,節(jié)約能源降低冷卻水消耗量;
2.延長(zhǎng)檢修周期二年以上,降低檢修費(fèi)用;
3.有效控制系統(tǒng)濃縮倍數(shù),減少補(bǔ)水和排污量;
4.控制腐蝕速率,延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命;
5.在不增加企業(yè)崗位和人員的前提下,保證企業(yè)的安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期運(yùn)行生產(chǎn)。

五、循環(huán)水水質(zhì)處理預(yù)期達(dá)到的效果
經(jīng)上述水質(zhì)處理,冷卻循環(huán)水應(yīng)滿足《工藝循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50050-95)中規(guī)定:
1.敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中換熱設(shè)備的水側(cè)管壁的年污垢熱阻值宜為1.72×10-4~3.44×10-4m2·k/w。
2.敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中換熱設(shè)備和碳鋼管壁的腐蝕速度宜小于0.125mm/a,銅、銅合金和不銹鋼管壁的腐蝕速度宜小于0.005mm/a。
3.敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的異養(yǎng)菌數(shù)宜小于5×105個(gè)/ml,粘泥量宜小于4ml/m3。

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