自来水的处理（二）

2.4.11 活性炭应用要注意哪些问题?

(1)注意防止活性炭着火一活性炭不会自燃，在空气中可能会着火，与汽柴酒等混合，可引起燃烧。活性炭着火后不会发生有焰燃烧，只是阴燃，并且在制烧时如果通风不足，会生成有毒的一氧化碳。

(2)活性炭的储存

①活性炭必须存放在尽可能防火的建筑内。

②活性炭不可与氧化剂混放。

③储放处禁止明火、火花和吸烟。

(3)活性炭的使用

①使用活性炭时，要先经过过滤处理，防止悬浮物较多造成炭层表面堵塞为保证活性炭合理的运行周期和运行成本，需控制进水有机物含量。如进水中CODc超过50mg/L，可采用生物活性炭工艺进行处理。

②活性炭与普通钢材接触将产生严重的电化学腐蚀，所以活性炭处理装置应考虑防腐。

③要预计活性炭在吸附或解吸过程中发生分解或聚合造成发热的可能性

④用粉末活性炭时，常将活性炭加水后进行投料，或采用特殊不扬尘的投料器。要考虑防火防爆，所配用的电器设备也应防爆

2.5 冷却水的处理

2.5.1 冷却水系统有哪几种类型?

用水作为冷却介质的系统称为冷却水系统。它通常有:直流式冷却水系统、循环式冷却水系统及混合式冷却水系统

直流式冷却水系统是指冷却水在换热器中与工艺介质进行热交换后直接排掉又称一次利用。特点:水量消耗大，有“热污染”;因水质没有明显变化，结垢腐蚀和微生物生长等问题较少，故设备简单、投资省。

循环式冷却水系统是指冷却水换热后成热水，热水不排放，经过冷却后仍返回系统反复利用。特点:提高水的重复利用率，节约水资源混合式冷却水系统是指冷却水部分循环、部分直流。

2.5.2 什么是密闭式循环水系统和敞开式循环水系统?

密阳式循环水系统是指冷却水本身在一个完全密闲的系统中不断循环运行，冷却水不与空气接触，水的再冷是通过另外一个敞开式冷却系统中的其他冷却介质(水或空气)换热完成，如图2.5.21所示。该系统的特点是;冷却水损失极小。敞开式循环水系统是指冷却水通过热交换器后水温升高，热水经过冷却塔与空气接触进行热交换，由于水的蒸发散热和接触散热使水温降低，冷却后的水再循环使用，如图2.5.2-2所示。该系统特点:冷却循环水在使用过程中，由于水与大气接触会出现CO;损失、盐类浓缩、杂质(如有机物、微生物、藻类等)进人冷却水系统，会出现结垢、污垢、腐蚀和淤塞问题。

2.5.3 敞开式冷却水循环系统有哪些水量损失?

敞开式系统的循环冷却水在循环过程中会产生以下几种水量损失，即蒸发损失、风吹损失(包括渗漏损失)和排污损失。

(1)蒸发损失Q(m³/h)冷却塔中循环冷却水因蒸发而损失的水量E与气候和冷却幅度有关，通常以蒸发损失率Pe加来表示。以式(2.5.3-1)、式(2.5.32)表示:

Qe=Pe(Q-Qb)

(2.5.3-1)

(2.5.3-2)

Pe=K(t₁-t₂)

式中

Qe-系统蒸发水量，m³/h;

Q-系统中循环水量，m³/h;

Qb-系统中排污水量，m³/h;

Pe--蒸发损失率,%;

t₁，t₂—循环冷却水进、出冷却塔的温度，℃

K--损失系数，与季节有关，夏季(25~30℃)为0.15~0.16;冬季(-15~10℃)为0.06~0.08;春秋季(0~10℃)为0.10~0.12.

(2)风吹损失(包括飞溅、雾沫夹带及系统渗漏损失)Qw(m³/h)风吹损失除与当地的风速有关外，还与冷却塔的型式和结构有关，一般自然通风冷却塔比机械通风冷却塔的风吹损失要大些，若塔中装有良好的收水器，其风吹损失比不装收水器的要小些，风吹损失通常以占循环水量Q的百分率来估计，其值约为

Qw=(0.2%~0.5%)Q

良好的婚环冷却永系统，管道连接处，聚的进、出口和水池等地方都木渗漏，但若是安装不好，管理不善，则渗漏就不可避免。

（3）排污损失Qb(m³/h)Qb的大小，由需要控制的浓缩信数和冷却塔酶发量来确定。

2.5.4 什么是循环水系统容积?

循环水系统容积(V)包括冷却塔水池、旁滤池、循环水管道、换热器、集水井等空间体积。

系统容积大小对水处理药剂在系统中的停留时间有很大影响。循环冷却水在统中的设计停留时间不应超过药剂的允许停留时间，一般防腐防垢药剂在系统中留时间不超过50h左右。

2.5.5 什么是循环水在系统内的平均停留时间?

循环水在系统内的平均停留时间T可用式(2.5.5)表示:

T=V/Qb+Qw

(2.5.5)

式中 

T--系统容积V(m³)的水排完所需的时间，h;

V--循环水系统容积，m³;

Qb--循环水排污水量，m³/h;

Qw--冷却塔风吹损失水量，m³/h.

平均停留时间T是选择水处理药剂时须注意的重要因素。停留时间过长，药剂失效，而且会加重结垢现象，如聚磷酸盐药剂失效水解后转化为正磷酸盐，与Ca²⁺形成磷酸钙沉淀，增加热交换器的热阻。另外停留时间愈长，微生物愈易繁殖。停留时间过短，药剂还未在水处理中发挥作用就被排掉，造成药剂浪费。

2.5.6 什么是循环水的浓缩倍数?

在敞开式循环冷却水系统中，由于蒸发，系统中的水会减少，而循环水中各种矿物质和离子浓度会增加，为了使水中含盐量维持在一定的浓度，必须补入新水排出浓缩水。通常在操作时，用浓缩倍数来控制水中含盐浓度。浓缩倍数N是指循环水中含盐量与补充水含盐量之比，如式(2.5.6)所示。在实际应用中还可以选择某种不易消耗而又可快速检测的离子或化合物浓度来代替含盐量。选择的离子或化合物要求除了随着浓缩过程而增加外,不受其他外界条件(如加热、沉淀、加药剂等)的于扰，通常选用的有Cl^-、SiO₂、K⁺等。

N=Sr/Sm=Cri/Cmi

式中 Sr，Sm一循环水的含盐量、补充新水的含盐量，mg/L;

Cri，Cmi-循环水中某种离子的浓度、补充新水中同种离子的浓度mg/L。

2.5.7 浓缩倍数与补充水量、 排污水量及蒸发水量的关系如何?

根据循环系统的水量平衡，可得式(2.5.7-1)

Qm=Qe十Qb十Qw

(2.5.7-1)

式中

Qm--补充水量，m³/h;

Qe--蒸发损失水量，m³/h;

Qw--冷却塔风吹损失水量，m³/h;

Qb--排污水量，m³/h。

根据水中溶解含盐量的平衡，可得式(2.5.7-2)

QmiCmi=(Qb十Qw)Cri

(2.5.7-2)

故

N=Cri/Cmi=Qm/Qb+Qw=Qe+Qb+Qw/Qb+Qw=Qe/Qb+Qw+1

Qb+Qw=Qe/N-1

Qm=Cri/Cmi（Qb+Qw）=N（Qb+Qw）=NQe/N-1

(2.5.7-3)从式(2.5.7-3)可见，补充水量与NQe/(N-1)成正比，排污水量加风吹、渗漏损失与Qe/(N-1)成正比。当循环系统正常运行时，热负荷基本不变，故蒸发量E大致不变。则补充水量与N/(N-1)成正比，排污水加风吹、损失与1/(N-1)成正比。如果风吹、渗漏损失很小，则排污水量就与1/(N-1)成正比。这说明排污水量和补充水量、浓缩倍数有直接关系。浓缩倍数提高，则补充和排污水量都降低。补充水量降低意味着节水。排污水量降低则意味着省药，因为加入循环水中的药剂是通过排污水流失的。所以循环水运行中应适当提高浓缩倍数，以提高经济效益。

2.5.8 对循环水的水质要求是什么?

国家标准《工业循环冷却水处理设计规范》GB50050-2007中对于间接冷却敞开式系统循环水及其补充水中的各类杂质有限制性要求，见表 2.5.8.