工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范
《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50050-2007說明
1．新版國(guó)標(biāo)《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50050-2007規(guī)范修訂的背景、意義及其特點(diǎn)
1.1 我國(guó)《標(biāo)準(zhǔn)化法實(shí)施條例》規(guī)定：“標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后，制定標(biāo)準(zhǔn)的部門應(yīng)按科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要適時(shí)進(jìn)行復(fù)審，標(biāo)準(zhǔn)復(fù)審周期一般不超過五年”。我們這本《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》第一版是GBJ80-83，第二版，也就是現(xiàn)行版GB50050-95，發(fā)布至今已達(dá)12年之久，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了標(biāo)準(zhǔn)化的規(guī)定，所以要進(jìn)行修訂。
1.2 循環(huán)冷卻水處理技術(shù)的發(fā)展
我國(guó)循環(huán)冷卻水處理藥劑及技術(shù)雖然起步較晚，但緊跟國(guó)外的發(fā)展趨勢(shì)，并結(jié)合國(guó)情進(jìn)行研究開發(fā)和推廣應(yīng)用，具有起點(diǎn)高、發(fā)展快的特點(diǎn)。在消化吸收的基礎(chǔ)上，先后開發(fā)出HEDP、ATMP、EDTMP、PAA、DDM（G4）、聚馬、馬丙、聚季銨鹽。瞄準(zhǔn)具有70 年代水平的聚磷酸鹽/膦酸鹽/聚合物/雜環(huán)化合物的循環(huán)冷卻水處理“磷系復(fù)合配方”，進(jìn)行研究開發(fā)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，滿足了大化肥循環(huán)冷卻水處理藥劑國(guó)產(chǎn)化的要求。
80 年代，隨著石油裝置和大型冶金裝置的引進(jìn)，對(duì)栗田、Nalco Drew、片山等國(guó)外著名公司的循環(huán)水處理劑及冷卻水處理技術(shù)進(jìn)行消化吸收。一大批新的循環(huán)水處理劑配方相繼開發(fā)成功，使我國(guó)的循環(huán)冷卻水處理技術(shù)又取得了重要進(jìn)展，在磷系復(fù)合配方的基礎(chǔ)上，開發(fā)出“磷系堿性水處理配方”、“全有機(jī)水處理配方”、“鉬系水處理配方”和“硅系水處理配方”。實(shí)現(xiàn)了循環(huán)冷卻水在自然平衡pH 條件下的堿性條件下運(yùn)行，這類水處理配方除具有“磷系復(fù)合配方”的優(yōu)點(diǎn)外，還避免了加酸操作帶來的失誤，深受用戶的歡迎。
90 年代以來，隨著水處理技術(shù)的進(jìn)一步提高，國(guó)內(nèi)水處理劑及技術(shù)開始出口。同時(shí)新型膦酸鹽、新型水處理殺生劑的不斷開發(fā)成功，水處理藥劑的前沿研究與國(guó)外水平基本接近?！叭袡C(jī)水處理劑配方”應(yīng)用比重不斷提高，與此同時(shí)，低磷、無磷、無金屬水處理配方不斷推向市場(chǎng)。
我國(guó)的循環(huán)冷卻水處理是20 世紀(jì)70 年代后期從國(guó)外引進(jìn)磷系配方開始的，至今已取得了巨大的進(jìn)步，說明我國(guó)的水處理藥劑應(yīng)用水平不低，表1 為我國(guó)循環(huán)冷卻水處理配方發(fā)展過程。
表1 我國(guó)循環(huán)冷卻水處理配方發(fā)展
年代?????????? 配方
1975~1979 ?????聚磷酸鹽/膦酸鹽/聚丙烯酸(用酸調(diào)pH) 聚磷酸鹽/膦酸鹽/鋅/聚丙烯酸(用酸調(diào)pH)
1980~1985 ?????多元醇磷酸酯/鋅/磺化木質(zhì)素(用酸調(diào)pH)
1980～1985 ??膦酸鹽/聚合物或共聚物(堿性處理) 硅酸鹽或鉬酸鹽配方 1986~1992 ????磷酸鹽/二元、三元共聚物全有機(jī)配方,系統(tǒng)可連續(xù)運(yùn)行1～2 年 1993 ?????????新型膦酸鹽及新型共聚物開始進(jìn)入市場(chǎng),堿性處理比重在提高
- 開始開發(fā)無磷無金屬配方
目前循環(huán)冷卻水處理已經(jīng)在我國(guó)各個(gè)行業(yè)的循環(huán)水系統(tǒng)中得到應(yīng)用。不論是國(guó)產(chǎn)裝
置還是引進(jìn)裝置，其使用的循環(huán)冷卻水藥劑絕大部分已經(jīng)國(guó)產(chǎn)化，我們已經(jīng)有能力解決各種條件苛刻的冷卻水系統(tǒng)中所遇到的腐蝕、結(jié)垢、生物粘泥等問題。
從90 年代開始，我國(guó)在循環(huán)冷卻水處理監(jiān)控技術(shù)開發(fā)方面也開展了一些工作，如示蹤和遠(yuǎn)程控制技術(shù)已取得初步成果，冷卻水系統(tǒng)成垢過程專家系統(tǒng)已開發(fā)成功。但在這些方面我們也有較大差距，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制、自動(dòng)化管理等方面沒有投入很大的開發(fā)力量，影響了水處理應(yīng)用技術(shù)水平的提高。
我國(guó)循環(huán)冷卻水處理技術(shù)在某些方面具有較高水平，如我國(guó)的膦酸鹽類水處理劑的質(zhì)量已明顯提高，接近或達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，因此已開始大量出口。然而就總體而言，與國(guó)際先進(jìn)水平的差距仍很明顯：重點(diǎn)是水處理管理水平和控制水平。
現(xiàn)行《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》GB50050-95，其中一些數(shù)據(jù)均是以聚磷、聚合物水處理配方為基礎(chǔ)制定的，實(shí)際上至2000年水處理配方已發(fā)展至全有機(jī)配方：新型膦酸鹽及新型共聚物，無磷，無金屬水處理配方也開始出現(xiàn)，這些新型水處理配方與管理的科學(xué)化，控制的自動(dòng)化相結(jié)合，使得水處理效果明顯提高，水質(zhì)適用范圍更加寬泛，所有這一些水處理技術(shù)上進(jìn)步在現(xiàn)有規(guī)范中沒有得到反映，因此循環(huán)水處理技術(shù)發(fā)展的形勢(shì)也要求對(duì)現(xiàn)有《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》進(jìn)行修訂。
1.3 我國(guó)供水現(xiàn)狀也要求對(duì)現(xiàn)行《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》進(jìn)行修訂
a 我國(guó)用水現(xiàn)狀 我國(guó)是一個(gè)水資源短缺的國(guó)家，人均水資源占有量約為2200m3，不足世界平均水平的四分之一，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，水資源短缺的問題日益顯現(xiàn)，我國(guó)正常年份缺水量約400億m3，已經(jīng)嚴(yán)重制約了我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展。缺水不僅影響經(jīng)濟(jì)建設(shè)，而且還威脅到人們的生活甚至生命安全，比如四川、內(nèi)蒙古等地，均出現(xiàn)過因干旱而發(fā)生人、畜飲水危機(jī)。面對(duì)這樣的嚴(yán)重局面，節(jié)水不僅是水處理工作者的任務(wù)，而且也是全社會(huì)緊迫的任務(wù)。水資源的欠缺和用水效率不高是導(dǎo)致目前供水不足的主要原因，自然條件無法改變，但是在用水效率方面，我國(guó)和發(fā)達(dá)國(guó)家還有很大差距，我國(guó)萬(wàn)元GDP用水量是世界平均水平的4倍左右，工業(yè)萬(wàn)元增加值取水量是發(fā)達(dá)國(guó)家的5~10倍，我國(guó)灌溉水利用率僅為43％，為世界先進(jìn)水平的二分之一，由此可見，無論是工業(yè)還是農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力還是很大的。
b 全民節(jié)水 節(jié)水是全民的義務(wù)，哪個(gè)人不用水，哪個(gè)行業(yè)不需要水，因此，節(jié)水不只是水行業(yè)的任務(wù)，而且是所有行業(yè)和全體公民的共同任務(wù)。 至2003年，我國(guó)總用水量約5300億m3，其中農(nóng)業(yè)3430億m3，（約占64.5％），工業(yè)1170億m3（約占22％），生活630億m3（約占12％）。 農(nóng)業(yè)節(jié)水：噴灌、滴灌；生活節(jié)水：節(jié)水龍頭，廁所水箱。 工業(yè)節(jié)水：首先是生產(chǎn)工藝的改革，充分利用生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢熱，采用不用水的工藝（空冷）等。 請(qǐng)看這一現(xiàn)象，鋼鐵、石化、電力、石油、紡織、化工等行業(yè)的生產(chǎn)廠，無不冷卻塔林立，大量的熱量通過冷卻塔散發(fā)到大氣之中，這不僅是能量的浪費(fèi)，也是水資源的極大浪費(fèi)。對(duì)于冷卻塔所蘊(yùn)藏的巨大能量，很值得進(jìn)行研究、挖潛。以全國(guó)循環(huán)水量4億m3/h，冷卻降溫Δt=10 ℃計(jì)算，損失的熱量為4×1012千卡/h，折合標(biāo)準(zhǔn)煤為0.57×106噸煤/h，天然氣0.47×106米3/h，這僅是一小時(shí)的熱量損失。按年8000h計(jì)算，折合為45.6億噸煤，約40億m3天然氣，是我國(guó)煤的年產(chǎn)量2.4億噸的19倍，多么巨大的能源浪費(fèi)?？梢姽?jié)能、節(jié)水是有巨大潛力。 其次是水行業(yè)的節(jié)水，在工業(yè)用水中的70～80％是循環(huán)水的補(bǔ)充水，可見循環(huán)水在工業(yè)節(jié)水中的重要作用。
目前生產(chǎn)工藝還做不到熱能的全部利用，也就是說冷卻塔還需繼續(xù)存在，循環(huán)水還得繼續(xù)使用，那么循環(huán)水節(jié)水效益到底有多大呢？ 循環(huán)冷卻水的節(jié)水作用，對(duì)比直流冷卻水而言是非常巨大的。上個(gè)世紀(jì)五十~六十年代，國(guó)家工業(yè)建設(shè)剛剛起步，工業(yè)用水量很少，相對(duì)來說水資源是豐富的，因此很多工廠企業(yè)都采用直流冷卻水，既簡(jiǎn)便又省錢。但是隨著工業(yè)建設(shè)的發(fā)展，水資源逐漸緊張，迫使工廠企業(yè)不得不采用循環(huán)冷卻水。采用這一措施到底能節(jié)省多少水呢？以10000m3/h的直流冷卻水為例，改用循環(huán)冷卻水，溫降10℃，濃縮倍數(shù)N為3，只需240m3/h，若N=5，則需200m3/h，可見節(jié)水的巨大成果。同時(shí)從上面的數(shù)據(jù)也可以得出這樣一個(gè)結(jié)論，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)本身的節(jié)水取決于濃縮倍數(shù)的高低產(chǎn)。 因此在工業(yè)用水中節(jié)水的最有效措施，就是采用循環(huán)水，高濃縮倍數(shù)。最初人們的想法比較簡(jiǎn)單，以為把水循環(huán)起來，溫升降下來即可，但是問題遠(yuǎn)非這么簡(jiǎn)單，循環(huán)水在運(yùn)行過程中產(chǎn)生一系列問題，如果不能很好的解決，則循環(huán)水根本無法運(yùn)行。例子很多，如北京化工廠（結(jié)垢），棲霞山化肥廠（生物泛濫）。歸結(jié)起來，循環(huán)水運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的主要問題如下：
a水垢由于循環(huán)冷卻水在冷卻過程中不斷地蒸發(fā)，使水中含鹽濃度不斷增高，超過某些鹽類的溶解度而沉淀。常見的有碳酸鈣、磷酸鈣、硅酸鎂等垢。水垢的質(zhì)地比較致密，可以防止對(duì)金屬面的腐蝕，但是卻大大的降低了傳熱效率，0.6毫米的垢厚就使傳熱系數(shù)降低了17.9％。
b污垢污垢主要由水中的有機(jī)物、微生物菌落和分泌物、泥沙、粉塵等構(gòu)成，垢的質(zhì)地松軟，不僅降低傳熱效率而且還引起垢下腐蝕。
c腐蝕循環(huán)冷卻水對(duì)換熱設(shè)備的腐蝕，主要是電化腐蝕，產(chǎn)生的原因有設(shè)備制造缺陷、水中充足的氧氣、水中腐蝕性離子（Cl-、Fe2+、Cu2+）以及微生物分泌的黏液所生成的污垢等因素，腐蝕的后果十分嚴(yán)重，不加控制極短的時(shí)間即使設(shè)備報(bào)廢。
d微生物的孳生 因?yàn)檠h(huán)冷卻水中有充足的氧氣、合適的溫度及豐富的營(yíng)養(yǎng)，很適合微生物的生長(zhǎng)繁殖，如不及時(shí)控制將迅速導(dǎo)致水質(zhì)惡化、發(fā)臭、變黑，大量黏垢沉積，設(shè)備腐蝕加劇。因此循環(huán)冷卻水處理的關(guān)鍵即是控制微生物的繁殖。面對(duì)上述這些問題，人們?cè)谏a(chǎn)實(shí)踐中，不斷的總結(jié)、探索和研究，掌握了治理這些危害的方法和技術(shù)，從而保證了循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，也保證了企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的安全、高效、持久的運(yùn)行?！肮I(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范”就是把人們長(zhǎng)期積累的實(shí)踐經(jīng)約和科研成果，經(jīng)過高度概括與濃縮，以規(guī)范形式呈現(xiàn)出來，其目的是為生產(chǎn)、建設(shè)、科研、設(shè)計(jì)和施工服務(wù)，為它們提供依據(jù)。
1.4 《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》GB50050-2007版的特點(diǎn)
規(guī)范修訂版以及前兩版，其主要特點(diǎn)就是以節(jié)水為目的，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，修訂版的節(jié)水措施突破了原有的框框，增加以再生水（處理后的污水）為補(bǔ)充水的內(nèi)容，為節(jié)水減排，保護(hù)環(huán)境創(chuàng)造了新的條件，同時(shí)修訂版還增加了直冷開式循環(huán)冷卻水的內(nèi)容，即通常稱謂的濁環(huán)水系統(tǒng)，擴(kuò)大了規(guī)范的覆蓋面。涵蓋了以淡水為補(bǔ)充水的全部循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。海水作補(bǔ)充水的循環(huán)水系統(tǒng)，限于技術(shù)成熟程度，此次未曾納入，隨著技術(shù)的不斷完善，也將陸續(xù)收入到規(guī)范中。此次《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》修訂是一次全面修訂，修訂內(nèi)容很多，將在后面詳細(xì)介紹。
2 .當(dāng)前工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)現(xiàn)狀、存在問題以及解決措施
2.1 循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)現(xiàn)狀
過去循環(huán)冷卻水是以設(shè)計(jì)為主體，從收集循環(huán)冷卻水系統(tǒng)資料起至水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)備訂貨，現(xiàn)場(chǎng)施工，調(diào)試開車，設(shè)計(jì)單位全部參與，但是隨著改革開放社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的建立，以設(shè)計(jì)負(fù)全責(zé)的模式發(fā)生了很大的改變?，F(xiàn)在是業(yè)主——設(shè)計(jì)——水處理公司三位一體的建設(shè)模式，即由業(yè)主通過招標(biāo)的方式選擇水處理公司，而后設(shè)計(jì)單位再根據(jù)水處理公司提供的水處理方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。因?yàn)樗幚砉臼菍I(yè)公司，掌握循環(huán)冷卻水處理技術(shù)和積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，因此，更能有效的保證水處理效果。
2.2 存在問題
由于循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)是三方參與，必然會(huì)因?yàn)槿降牧?chǎng)、觀點(diǎn)不同而對(duì)問題的處理產(chǎn)生分歧，因此常常發(fā)生設(shè)計(jì)條件的反復(fù)修改，出現(xiàn)問題屢議不決，嚴(yán)重影響了工程進(jìn)度和工程設(shè)計(jì)質(zhì)量。下面我把《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》修訂過程中牽涉到的一些技術(shù)問題，簡(jiǎn)要介紹如下：
a 循環(huán)水補(bǔ)充水水質(zhì)條件 通常，設(shè)計(jì)單位對(duì)業(yè)主提供的水質(zhì)資料，以陰陽(yáng)離子的毫克當(dāng)量平衡來校核其準(zhǔn)確性，當(dāng)分析誤差≤2％則合格。而當(dāng)前國(guó)際單位中沒有毫克當(dāng)量這個(gè)單位，而是制定了以摩爾為單位。什么是摩爾？ 摩爾（mol）表示一個(gè)系統(tǒng)的物質(zhì)的量，該系統(tǒng)所包含的基本單元數(shù)與0.012kg碳-12（12C）的原子數(shù)相等。
在使用摩爾時(shí)，必須指明基本單元，它可以是分子，原子、離子以及其它基本單位，或這些單位的特定組合。 已知1個(gè)C原子的質(zhì)量是1.993×10-26kg，所以1mol 12C所含的碳原子數(shù)目為： 因?yàn)槿魏我粋€(gè)克原子、分子、離子、電子基本單元都包含6.02×1023個(gè)基本單位，這個(gè)數(shù)即稱為阿佛加德羅常數(shù)。 換句話說，某物質(zhì)所含有的基本單元數(shù)為阿佛加德羅常數(shù)的多少倍，即是多少摩爾n，n可由下式計(jì)算： 對(duì)這一問題，所以要詳細(xì)的介紹，原因是在這個(gè)單位上有許多錯(cuò)誤觀點(diǎn)。 a業(yè)主提供的水質(zhì)分析資料，有一些是以物質(zhì)（離子）的摩爾量來平衡，這是錯(cuò)的，應(yīng)當(dāng)以物質(zhì)（陰陽(yáng)離子）所攜帶的電荷量來平衡。
b含磷排水的處理 由于目前循環(huán)冷卻水處理配方中，絕大多數(shù)均含有一定數(shù)量的磷組分，因此循環(huán)冷卻水系統(tǒng)排污水的磷含量超標(biāo)，導(dǎo)致江河湖海富營(yíng)養(yǎng)化，赤潮、藍(lán)藻大量孽生，嚴(yán)重破壞了生態(tài)環(huán)境，后果是非常可怕的。雖然現(xiàn)行《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》中對(duì)排水水質(zhì)指標(biāo)作出了嚴(yán)格規(guī)定，但是現(xiàn)實(shí)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)無一進(jìn)行處理，其中主要問題是經(jīng)濟(jì)問題，技術(shù)上不存在問題。那么如何來算經(jīng)濟(jì)帳，這就要求我們站在一個(gè)比較高的水平上，不是只算本單位的經(jīng)濟(jì)帳，而是要從全社會(huì)的角度算帳，要為全民族和子孫后代著想，這個(gè)問題就好解決了。
c 預(yù)膜水處理 預(yù)膜水中的污染物數(shù)量，更是大大的超標(biāo)。因?yàn)轭A(yù)膜水的排放是間斷性的，開車、檢修基本上是一年一次，這就更增加了它的處理難度，現(xiàn)實(shí)的情況也是不經(jīng)處理直接排放。
d 旁濾設(shè)施 現(xiàn)行規(guī)范和修訂規(guī)范對(duì)旁濾量的規(guī)定均為1～5％，但是考慮到有些多塵地區(qū)的企業(yè)反映，旁濾量不足，所以增加了多塵地區(qū)或灰塵指數(shù)偏高地區(qū)可適當(dāng)提高。 目前旁濾設(shè)施多采用無閥濾池或機(jī)械過濾器，據(jù)有些廠家反映，過濾效果不佳。分析原因可能是低濁度的條件下，懸浮物膠體的顆粒很微小，單純的篩分過濾不易去除，規(guī)范說明中建議投加混凝劑。 過濾器的型式可選擇多樣化，有的企業(yè)（濟(jì)南煉油廠）將無閥濾池改為以色列管道過濾器，但效果不佳，最后改為浮盤式纖維過濾器，電動(dòng)控制，進(jìn)水濁度7～8°，出水3～5°。
e關(guān)于水泵的凈正吸入水頭 這不是本規(guī)范的范圍，但是這是水處理設(shè)計(jì)中以前存在的問題。過去選泵，只要滿足水位超過泵頂20cm即可啟動(dòng)運(yùn)行，這一概念是不夠準(zhǔn)確的，對(duì)于小型離心泵，常溫水體，一般是沒有問題的，但是對(duì)大型立式離心泵、軸流泵，特別是熱水泵一定要計(jì)算凈正吸入水頭，該值一定要大于水泵樣本的氣蝕余量。
2.3 現(xiàn)存問題如何解決
a 應(yīng)盡快制定一些有關(guān)工程建設(shè)各方責(zé)任的規(guī)范或規(guī)定，理順各方的關(guān)系。
b加快推進(jìn)無磷、無有害金屬水處理配方。目前已有一些廠家聲稱握有無磷水處理配方，但當(dāng)水處理設(shè)計(jì)上推薦時(shí)，卻又給不出具體數(shù)據(jù)，這說明無磷水處理配方還不成熟，據(jù)我們了解國(guó)際上比較知名的水處理公司，其無磷水處理配方也只適用于某些水質(zhì)。 如果無磷水處理配方的成功推出，則上述兩大污染問題則可迎刃而解，所帶來的效益時(shí)非常巨大的。 建議這一問題，應(yīng)當(dāng)由水處理協(xié)會(huì)組織水處理藥劑生產(chǎn)廠家、用戶和科研單位一起攻克技術(shù)難關(guān)，我想這個(gè)問題的難度總比探月要簡(jiǎn)單得多吧，集中社會(huì)力量，利用中國(guó)特色社會(huì)主義制度的優(yōu)越性，一定會(huì)很快的解決。
c 對(duì)現(xiàn)實(shí)的超標(biāo)排污水的和預(yù)膜水，建議還是送污水處理廠處理。本次《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》修訂，對(duì)含磷污水的處理也給出了具體的技術(shù)方案。
3 .工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范的適用范圍及其術(shù)語(yǔ)
3.1 《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》的適用范圍
在修訂版 總則1.0.2條明確規(guī)定：“本《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》適用于以地表水、地下水和再生水作為補(bǔ)充水的新建、擴(kuò)建和改建工程的循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)”。也就是說，除海水循環(huán)外，其余的所有循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)均適用。這里需要說明一點(diǎn)，循環(huán)冷卻水的水量多少不同，有的幾十萬(wàn)噸/h，有的幾百噸/h，甚至幾十噸/h，幾噸/h，是否也適用呢，可以明確地告訴你，不管規(guī)模大小，這本規(guī)范均適用，但是，小規(guī)模的循環(huán)冷卻水處理，按照這本規(guī)范來設(shè)計(jì)，自然有些小題大做，比如幾十噸的循環(huán)說是否還需要旁濾，是否還需要預(yù)膜，這些問題都要重新加以考慮，目前，正醞釀編制一本中小型循環(huán)冷卻水處理規(guī)范，以解決這方面的問題。
3.2 名詞術(shù)語(yǔ)
大家都是循環(huán)冷卻水處理方面的內(nèi)行，很多術(shù)語(yǔ)都了如指掌，我只是把這次《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》修訂提出的一些新的術(shù)語(yǔ)解釋一下，以便在《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》中碰到這些名詞時(shí)，不至產(chǎn)生誤解。
a 循環(huán)冷卻水系統(tǒng) Recirculating Cooling Water System 以水作為冷卻介質(zhì)，并循環(huán)運(yùn)行的一種給水系統(tǒng)，由換熱設(shè)備、冷卻設(shè)備、處理設(shè)施、水泵、管道及其它有關(guān)設(shè)施組成。
b 間冷開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)（間冷開式系統(tǒng)） Indirect Open Recirculating Cooling Water System 循環(huán)冷卻水與被冷卻介質(zhì)間接傳熱且循環(huán)冷卻水與大氣直接接觸散熱的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。
c 間冷閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)（閉式系統(tǒng)） Indirect Closed Recirculating Cooling Water System 循環(huán)冷卻水與被冷卻介質(zhì)間接傳熱且循環(huán)冷卻水與冷卻介質(zhì)也是間接傳熱的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。
d 全閉式系統(tǒng) Totally Closed System 系統(tǒng)中的循環(huán)冷卻水不與大氣接觸的間冷閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。
e 半閉式系統(tǒng) Semi Closed System 系統(tǒng)中的循環(huán)冷卻水局部與大氣接觸的間冷閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。
f 直冷開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng) （直冷系統(tǒng)）Direct Open Recirculating Cooling Water System 循環(huán)冷卻水與被冷卻介質(zhì)直接接觸換熱且循環(huán)冷卻水與大氣直接接觸散熱的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。
g 開式系統(tǒng) Open System 間冷開式和直冷系統(tǒng)的統(tǒng)稱。
4 .“工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范”主要修訂內(nèi)容
本次修訂是一次全面修訂，每一章、每一節(jié)，甚至大多數(shù)條文都做了不同程度的修改，我在這里就沒有必要逐條解釋了，我這里只是將重要的修改及其原因介紹一下。 先說明各項(xiàng)數(shù)據(jù)是如何制定的，大家都知道水處理是試驗(yàn)科學(xué)，很多水處理數(shù)據(jù)都是從實(shí)踐或試驗(yàn)中得出，而非經(jīng)計(jì)算得出的，比如Cl-指標(biāo)，我們是根據(jù)國(guó)內(nèi)很多企業(yè)循環(huán)冷卻水的運(yùn)行數(shù)據(jù)，綜合選擇比較先進(jìn)的指標(biāo)而確定的，而不是計(jì)算得出的。目前也無法計(jì)算。其它水處理指標(biāo)的確定也都類似。
4.1 循環(huán)冷卻水水質(zhì)指標(biāo)和水處理控制指標(biāo)的修訂
水質(zhì)指標(biāo)和控制指標(biāo)是反映水處理技術(shù)的一面鏡子，長(zhǎng)期以來，我國(guó)在循環(huán)冷卻水處理技術(shù)的進(jìn)步，必然要導(dǎo)致水質(zhì)指標(biāo)一系列數(shù)據(jù)的修改。
a 濁度： 現(xiàn)行規(guī)范使用的名稱是懸浮物，指標(biāo)數(shù)據(jù)沒有修改，修訂版《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》只是將項(xiàng)目名稱改為濁度。
為什么這樣修改呢，雖然兩者都是表示水中懸浮固體含量，但是兩者所表示的懸浮顆粒直徑卻不相同，懸浮物所表示的顆粒粒徑為1μm以上，而濁度所表示的顆粒粒徑為1nm~1μm，即通常所說的膠體物質(zhì)，而且兩者的測(cè)試方法也不同，前者是過濾法測(cè)定，后者是利用光學(xué)原理測(cè)定。兩者并沒有換算關(guān)系。因?yàn)槟z體物質(zhì)對(duì)循環(huán)冷卻水產(chǎn)生污垢、菌藻孳生起著至關(guān)重要的作用，所以將懸浮物質(zhì)指標(biāo)改為濁度更為確切，并且應(yīng)將這一指標(biāo)盡量控制在更低的水平。
循環(huán)冷卻水的濁度對(duì)換熱設(shè)備的污垢熱阻和腐蝕速率影響很大，所以要求越低越好。工廠運(yùn)行的實(shí)踐證明循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)有旁濾池時(shí)，補(bǔ)充水濁度可控制在5NTU以內(nèi)，我國(guó)大部分地區(qū)的循環(huán)冷卻水的濁度可以控制在10NTU以下，因此表3.1.1-6規(guī)定板式、螺旋板式和翅片管式換熱設(shè)備，濁度不宜大于10NTU，其它一般不應(yīng)大于20NTU，工廠運(yùn)行數(shù)據(jù)表明這一規(guī)定完全滿足本規(guī)范的污垢熱阻值指標(biāo)。 對(duì)于電廠凝汽器，因其傳熱管內(nèi)循環(huán)冷卻水的流速一般均大于1.5m/s，另外凝汽器均設(shè)有膠球清洗設(shè)施，因此電廠凝汽器內(nèi)循環(huán)冷卻水的濁度指標(biāo)可適當(dāng)放寬。
b pH值：新版pH的范圍比現(xiàn)行版的范圍要寬，反映了藥劑緩蝕阻垢性能的提高。
c 鈣硬度＋甲基橙堿度：這個(gè)項(xiàng)目現(xiàn)行規(guī)范是將Ca2+和堿度分列，采用綜合指標(biāo)更加科學(xué)。
CaCO3的溶度積 從上式可以看出：CO32-是隨之H+的濃度而改變的，當(dāng)H+高時(shí)，CO32-轉(zhuǎn)化為HCO3–，而增大了溶解度，因此導(dǎo)致CaCO3沉淀是由兩個(gè)因素構(gòu)成的，即H＋濃度（堿度）和Ca2+含量?jī)蓚€(gè)因素構(gòu)成的。
碳酸鈣穩(wěn)定指數(shù)RSI≥3.3，這也是控制碳酸鈣沉淀的一個(gè)指標(biāo)，它是根據(jù)碳酸鈣飽和指數(shù)計(jì)算得出。有多個(gè)計(jì)算式，推薦計(jì)算公式為： pHs＝9.70+A+B-C-D A——總?cè)芙夤腆w系數(shù) B——溫度系數(shù) C——鈣硬系數(shù) D——堿度系數(shù) 水質(zhì)穩(wěn)定性判斷：
（1）. Langlier Is=pH-pHs Is＞0 碳酸鈣過飽和 Is＜0 碳酸鈣不飽和 Is＝0 飽和狀態(tài) 但是由于碳酸鈣結(jié)晶時(shí)的介穩(wěn)區(qū)的影響，上述判斷有誤差，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)指數(shù)為 Is＝0.5～2.5 穩(wěn)定 Is＜0.5 腐蝕 Is＞0.5 結(jié)垢
（2）.穩(wěn)定指數(shù) S=2pHs-pH S≈6.0 穩(wěn)定 S＜3.7 嚴(yán)重結(jié)垢 3.7＜S＜6.0 結(jié)垢 6.0＜S＜7.5 腐蝕 S＞7.5 嚴(yán)重腐蝕
（3）. 結(jié)垢指數(shù)，臨界pH值，極限碳酸鹽硬度等。
d 總鐵 鐵離子為天然水中的微量離子，錳離子含量更少，約為鐵離子的十分之一。一般二者共存，不易分離，故常以鐵含量來代表鐵和錳離子總量。
水中的總鐵含量包括膠態(tài)鐵和亞鐵離子兩部分。膠態(tài)鐵為三價(jià)鐵，通常以氫氧化鐵或鐵氧化物的水合物呈膠體狀態(tài)懸浮于水中。在循環(huán)水系統(tǒng)中，會(huì)沉積在水冷器表面上，形成黏著性強(qiáng)、難清除的污垢，并能導(dǎo)致垢下腐蝕。膠態(tài)鐵在預(yù)處理混凝、沉淀過程中可被除掉一部分。亞鐵離子為溶解性離子，在循環(huán)水系統(tǒng)中，能促進(jìn)碳酸鈣結(jié)晶并沉積，在采用磷系水穩(wěn)劑時(shí)，有可能聲稱黏結(jié)性很強(qiáng)的磷酸亞鐵污垢，還是鐵細(xì)菌繁殖的營(yíng)養(yǎng)源。
一般對(duì)補(bǔ)充水總鐵含量要求＜0.2～0.5mg/L。循環(huán)水中的總鐵指標(biāo)≤0.5mg/L。以往循環(huán)水中總鐵有的不控制，有的控制＜0.5mg/L、1.5mg/L或2.0mg/L。根據(jù)不少系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)資料來看，控制總鐵 ＜0.5mg/L是完全可以做到的，這種水的腐蝕速率都很低?？傝F如達(dá)到1.5mg/L或2.0mg/L時(shí)，實(shí)際上腐蝕速度已經(jīng)超標(biāo)?？刂蒲h(huán)水的總鐵量除需控制補(bǔ)充水的總鐵量之外，主要改善水的緩蝕性能。 國(guó)內(nèi)很多廠的運(yùn)行數(shù)據(jù)，總鐵均在1mg/L以下，國(guó)外可達(dá)2.0mg/L。
e 氯離子 對(duì)于循環(huán)冷卻水中氯離子指標(biāo)，不僅國(guó)內(nèi)而且在國(guó)際上也是眾說紛紜、指標(biāo)各異，由此給設(shè)計(jì)工作帶來很多不便，甚至無所適從。 氯離子指標(biāo)對(duì)循環(huán)冷卻水處理影響很大，指標(biāo)不切實(shí)際將導(dǎo)致設(shè)備的腐蝕損壞或水處理費(fèi)用增加，因此制訂一個(gè)合理的指標(biāo)是非常必要的。本次《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》修訂的氯離子指標(biāo)，其根據(jù)是什么？是否科學(xué)合理？就這一問題做如下說明。
氯離子的腐蝕作用及其影響條件 氯離子是天然水中普遍存在的腐蝕陰離子。氯離子-有極高的極性促進(jìn)腐蝕反應(yīng)，又有很強(qiáng)的穿透性，容易穿透金屬表面的保護(hù)膜，造成縫隙腐蝕和孔蝕，特別是對(duì)奧氏體不銹鋼造成腐蝕開裂，危害很大，能使水冷器在短期內(nèi)報(bào)廢。化工、煉油、冶金等行業(yè)中很多奧氏體不銹鋼設(shè)備耐氯離子腐蝕性能較差，因此本次修訂是專門針對(duì)奧氏體不銹鋼及碳鋼換熱設(shè)備。
影響不銹鋼腐蝕開裂主要因素有如下幾個(gè)：
（1）設(shè)備的內(nèi)應(yīng)力，這是在設(shè)備加熱過程中形成的，正規(guī)廠在設(shè)備制做完成后，雖然經(jīng)過熱處理消除應(yīng)力，但仍有殘留，另外設(shè)備在安裝、生產(chǎn)過程中，由于溫度、機(jī)械等因素也都會(huì)使設(shè)備產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，在這些應(yīng)力部位，氯離子很易積聚造成腐蝕。
（2）氯離子的催化作用是在設(shè)備存在有內(nèi)應(yīng)力的情況下產(chǎn)生的，由于氯離子的催化作用而使不銹鋼設(shè)備產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂，首先是從點(diǎn)腐蝕、縫隙或腐蝕溝槽上開始，使被破壞的鈍化膜無法修復(fù)，故腐蝕不斷加深，直至金屬呈枝狀裂紋而被破壞。有的資料介紹只要每升幾毫克的氯離子，甚至0.2mg/L 氯離子就可產(chǎn)生腐蝕開裂，上海金山化工廠不銹鋼球罐被氯離子腐蝕開裂的實(shí)例也印證了這一結(jié)論。另外，氯離子在縫隙中或污垢下容易富集而產(chǎn)生氯離子高濃度，例如某廠的循環(huán)冷卻水中的氯離子約200 mg/L，但在損壞的殼程水冷器管板與管程連接的縫隙處，氯離子則高達(dá)20000~30000 mg/L，而現(xiàn)場(chǎng)管程水冷器未發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂現(xiàn)象，原因是殼程水冷器有縫隙并且水流速低，為氯離子富集創(chuàng)造了條件。再有某廠投產(chǎn)僅兩個(gè)月的時(shí)間，大批換熱器就發(fā)生了因腐蝕開裂而泄露，當(dāng)時(shí)循環(huán)冷卻水中氯離子含量?jī)H20~50 mg/L，可見氯離子多少并不是產(chǎn)生腐蝕開裂的唯一因素。
（3）溫度的誘導(dǎo)作用，眾所周知，溫度是化學(xué)反應(yīng)的重要因素，腐蝕開裂也不例外。在拉應(yīng)力和氯離子都存在的條件下，溫度較低腐蝕不明顯，溫度升高則腐蝕開裂加劇。有的資料認(rèn)為奧氏體不銹鋼達(dá)到70°C時(shí)就產(chǎn)生腐蝕?，F(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，應(yīng)力腐蝕開裂均發(fā)生在水冷器的熱端，即工藝介質(zhì)進(jìn)口端，冷端不產(chǎn)生腐蝕，介質(zhì)溫度小于150°C的水冷器也未發(fā)現(xiàn)過腐蝕開裂。
（4）污垢、水流速也是影響腐蝕的重要因素，這兩個(gè)因素互有因果關(guān)系，流速低不易擴(kuò)散，利于氯離子富集，同時(shí)也易使污垢沉積，加劇氯離子的富集和腐蝕。同樣條件下，殼程設(shè)備較易發(fā)生腐蝕原因也就在此。
國(guó)標(biāo)及國(guó)際上各廠商的氯離子指標(biāo) 現(xiàn)在國(guó)際上還沒有一個(gè)統(tǒng)一的循環(huán)冷卻水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，因此各廠商的標(biāo)準(zhǔn)只是根據(jù)本廠的經(jīng)驗(yàn)確定的。所以標(biāo)準(zhǔn)五花八門、高低不一，有的公司限制很嚴(yán)，規(guī)定應(yīng)小于100 mg/L，甚至小于50 mg/L，但有的公司則不太嚴(yán)，規(guī)定為<400 mg/L，還有的公司則不限制。出現(xiàn)這種情況主要是各公司受本身經(jīng)驗(yàn)所限和對(duì)現(xiàn)代循環(huán)冷卻水處理技術(shù)缺乏了解所致。我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)對(duì)氯離子的規(guī)定是<300 mg/L。根據(jù)調(diào)查，這一指標(biāo)是偏低的。
對(duì)氯離子的防腐措施 針對(duì)循環(huán)冷卻水的腐蝕（包括氯離子腐蝕）防護(hù)，目前國(guó)內(nèi)常用的有兩種方法，一種是藥劑處理法，即在循環(huán)冷卻水中投加阻垢緩蝕藥劑，控制腐蝕，另一種則是材料防腐，選擇抗腐蝕材料制作換熱器，前一種方法是目前廣泛采用的，后一種僅在電力行業(yè)較為普遍。 水處理藥劑法常用的緩蝕劑有鉻酸鹽、聚合磷酸鹽、有機(jī)磷酸鹽、鎢酸鹽、鉬酸鹽、硅酸鹽、硫酸亞鐵等，由于環(huán)保限制和價(jià)格因素等原因，目前使用最多的是磷系水處理配方，硫酸亞鐵僅在電力行業(yè)使用，用于對(duì)銅凝汽器的保護(hù)。磷酸鹽的保護(hù)作用是通過與水中的鈣離子或腐蝕產(chǎn)物亞鐵離子相結(jié)合，生成以聚合磷酸鈣鐵為主要成份的絡(luò)合物，依靠腐蝕電流電沉積于陰極表面形成沉淀膜保護(hù)金屬不被腐蝕。由于無毒、價(jià)廉而被廣泛采用。 火力發(fā)電廠凝汽器管選材導(dǎo)則。
氯離子指標(biāo)對(duì)循環(huán)冷卻水處理的影響 氯離子對(duì)循環(huán)冷卻水處理的影響，主要是限制了循環(huán)水濃縮倍數(shù)的提高。我國(guó)北方地區(qū)，地下水、河水氯離子含量均比較高，以滄州地區(qū)為例，氯離子含量高達(dá)150~200 mg/L，按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，基本上不能直接循環(huán)使用，由此可見氯離子指標(biāo)對(duì)節(jié)約用水的制約作用。當(dāng)然，上述水質(zhì)經(jīng)過處理后，還是可以用的，但是脫除氯離子利用一般常規(guī)混凝沉淀過濾的方法是做不到的，必須用離子交換或反滲透膜法進(jìn)行處理，才能脫除氯離子和含鹽量，如此則帶來處理工藝流程的復(fù)雜化、基建費(fèi)用的增加、原材料的消耗（酸堿）、能源的消耗（電力）及管理人員的增多等。
由此可見，氯離子指標(biāo)的提高與循環(huán)冷卻水處理技術(shù)密切相關(guān)，可帶來巨大的節(jié)水和經(jīng)濟(jì)效益。 國(guó)內(nèi)某些生產(chǎn)廠的氯離子指標(biāo) 根據(jù)調(diào)查資料，將國(guó)內(nèi)一些典型生產(chǎn)廠的循環(huán)冷卻水運(yùn)行氯離子數(shù)據(jù)列表如下：
表2 循環(huán)冷卻水中氯離子含量
廠名 ????????????????循環(huán)冷卻水中Cl-含量（mg/L） ??濃縮倍數(shù) ?Cl-控制指標(biāo) 注
燕山煉化橡膠廠 I循 ??890.75 ???????????????????????5.85 ????<900
II循 ?809.31 ???????????????????????3.44
IV循 ?650~1064 ?????????????????????4.97
上海石化股份有限公司
腈綸部北組循環(huán)冷卻水 最高781 ??????????????????????最高5.1 ?≤800
最低493 ??????????????????????最低3.8 ?平均625.37
平均4.49
secco 循環(huán)冷卻水 ????460~705 ??????????????????????3.04~5.86
盤錦遼河化工有限集團(tuán)公司化肥廠
循環(huán)冷卻水 ?????≥ 230~250 ????????????????????3 ??????<650
（正采取措施將濃縮倍數(shù)提高5）
大慶石化水氣廠一循
循環(huán)冷卻水 ??????260.9 ????????????????????????≥5 ????<300
表中所列各廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的換熱設(shè)備材質(zhì)，包括碳鋼和不銹鋼，設(shè)備型式有管程也有殼程。
氯離子指標(biāo)的修訂值 許多著作和研究都對(duì)氯離子的腐蝕機(jī)理作了定性分析，但是要從定量分析確定氯離子指標(biāo)，目前還是不可能的，因?yàn)闋可娴囊蛩貤l件太多。 本次修訂氯離子指標(biāo)，主要還是來自實(shí)踐和一些專家的調(diào)查結(jié)論，最終氯離子指標(biāo)修訂值由現(xiàn)行規(guī)范300 mg/L提高至700 mg/L，雖然現(xiàn)有工廠運(yùn)行的氯離子指標(biāo)高達(dá)1000 mg/L以上，但畢竟不太普遍，為穩(wěn)妥起見，采用平均偏上的指標(biāo)。
根據(jù)前面所述，氯離子的腐蝕不是單一的因素，因此在確定氯離子指標(biāo)的同時(shí)，還對(duì)換熱器材質(zhì)、水側(cè)壁溫、設(shè)備冷卻水出口的水溫等作了規(guī)定，以保證該指標(biāo)的安全可靠。 附帶說明，氯離子指標(biāo)是在藥劑處理?xiàng)l件下的數(shù)據(jù)，采用此指標(biāo)時(shí)，其它條件（諸如水流速、濁度、pH值、菌藻數(shù)量等）也應(yīng)符合本規(guī)范的規(guī)定。
f 游離氯 現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定0.5mg/L～1.0mg/L，修訂規(guī)范為0.2～1.0mg/L，現(xiàn)在很多廠的控制指標(biāo)都是0.2～1.0mg/L，實(shí)際運(yùn)行中的數(shù)據(jù)在0.15～0.8mg/L，這說明如果水質(zhì)比較好的話，較低余氯量也可控制微生物的生長(zhǎng)。
由于近來接連發(fā)生液氯爆炸，運(yùn)輸途中液氯泄露傷人等重大事故，北京市、中石化已明令禁用液氯，在征求意見過程中，也有禁用液氯的建議。對(duì)此問題，“規(guī)范”修訂組經(jīng)過調(diào)查認(rèn)為，在使用液氯對(duì)循環(huán)冷卻水處理的過程中，從未發(fā)生過重大事故，只要加強(qiáng)管理，嚴(yán)格執(zhí)行安全操作規(guī)程，完全可以保障安全生產(chǎn)。而且目前很多單位都在使用液氯，如果立即取消液氯殺菌還有困難，當(dāng)前世界上仍有許多國(guó)家的循環(huán)冷卻水處理還在使用用液氯殺菌。況且液氯價(jià)格便宜，使用方便，深受操作人員的歡迎，通過對(duì)取消液氯使用單位的調(diào)查，它們還是很愿意恢復(fù)使用液氯的。因此本次修訂仍然保留液氯的使用，只是在推薦排序上做了調(diào)整，畢竟液氯是一種危險(xiǎn)品，在生產(chǎn)、制造、運(yùn)輸和使用各個(gè)環(huán)節(jié)中存在巨大風(fēng)險(xiǎn)，從安全角度上講應(yīng)逐漸淡化。
4.2 循環(huán)冷卻水控制指標(biāo)的修訂
a 污垢熱阻值 間冷開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的污垢熱阻值：現(xiàn)行規(guī)范是宜為1.72×10-4~3.44×10-4m2?k/w，修改版改為應(yīng)小于3.44×10-4m2?k/w，并增加了粘附速率指標(biāo)15mg/cm2。 污垢熱阻是一個(gè)很重要的數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)階段它關(guān)系到換熱器的換熱面積大小，也就是設(shè)備投資的多少，運(yùn)行階段則與傳熱效率、能量的消耗、產(chǎn)量的高低密切相關(guān)。
b 腐蝕速率 現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，間冷卻開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)換熱器碳鋼管壁腐蝕率宜小于0.125mm/a，修訂規(guī)范為：碳鋼設(shè)備傳熱面水側(cè)污垢熱阻值應(yīng)小于0.075mm/a。
c 微生物控制指標(biāo) 現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，敞開式系統(tǒng)循環(huán)冷卻水中的異養(yǎng)菌宜小于5×105個(gè)/mL，生物黏量不大于3mL/m3。 這里需要解釋一下，什么是異養(yǎng)菌和自養(yǎng)菌兩類。 自養(yǎng)菌（無機(jī)營(yíng)養(yǎng)型）能直接利用無機(jī)物如空氣中二氧化碳及無機(jī)鹽類作為營(yíng)養(yǎng)來源，合成細(xì)胞所需要的碳源，微生物。 異養(yǎng)菌是利用環(huán)境中的有機(jī)碳化合物進(jìn)行氧化發(fā)酵得到細(xì)胞所需要的營(yíng)養(yǎng)物。
循環(huán)冷卻水中，以異養(yǎng)菌的生長(zhǎng)繁殖最快，數(shù)量也最多。它代表水中大部分細(xì)菌的數(shù)量，一般以異養(yǎng)菌的數(shù)量代表水中細(xì)菌總量。 微生物在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中大量繁殖，會(huì)使循環(huán)冷卻水顏色變黑，發(fā)生惡臭，并形成大量黏泥沉積于冷卻塔和換熱設(shè)備內(nèi)，隔絕了藥劑對(duì)金屬的保護(hù)作用，降低了冷卻塔的冷卻效果和設(shè)備的傳熱效率，同時(shí)還對(duì)金屬設(shè)備造成嚴(yán)重的垢下腐蝕，微生物對(duì)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的危害較之水垢、電化腐蝕來說更為嚴(yán)重，因此控制微生物的危害是首要的。 循環(huán)冷卻水中生物黏泥量的多少直接反映出系統(tǒng)中微生物的危害程度，因此生物黏量的控制是非常重要的。本次修訂為小于3mL/m3。
d 濃縮倍數(shù) 循環(huán)冷卻水本身的節(jié)水主要體現(xiàn)在濃縮倍數(shù)上，高濃縮倍數(shù)比低濃縮倍數(shù)節(jié)水，但這不是說濃縮倍數(shù)越高越好，因?yàn)闈饪s倍數(shù)大于5則節(jié)水效果不明顯，而且對(duì)水處理帶來很大的難度并且在經(jīng)濟(jì)上也需要更多的花費(fèi)，根據(jù)目前工廠運(yùn)行的情況濃縮倍數(shù)多在5左右，中石油、中石化的規(guī)定基本也是這個(gè)水平。目前，在新項(xiàng)目的設(shè)計(jì)上濃縮倍數(shù)也多采用5這一指標(biāo)，結(jié)合我國(guó)用水和水資源短缺的現(xiàn)狀，本次修訂將現(xiàn)行《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》中的濃縮倍數(shù)由3提高到5。 濃縮倍數(shù)由3提高到5能節(jié)省多少水呢？我們先作一個(gè)簡(jiǎn)單計(jì)算： 在濃縮倍數(shù)1.5~10的條件下，通過對(duì)循環(huán)冷卻水量為10000m3/h的計(jì)算得出下表： 計(jì)算條件：氣溫40℃，K值選用0.0016/℃。
表3 不同濃縮倍數(shù)系統(tǒng)的補(bǔ)充水量與排污水量
濃縮倍數(shù)計(jì)算項(xiàng)目 1.5 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 10.0
循環(huán)冷卻水量R（m3/h） 10000 10000 10000 10000 10000 10000 10000 10000
水溫差Δt（℃） 10 10 10 10 10 10 10 10
排污水量B（m3/h） 320 160 80 53.3 40 32.0 26.7 17.8
補(bǔ)充水量M（m3/h） 480 320 240 213.3 200 192 186.7 177.8
排污水量占循環(huán)冷卻水量的百分比（%） 3.20 1.60 0.8 0.53 0.4 0.32 0.27 0.18 補(bǔ)充水量占循環(huán)冷卻水量的百分比（%） 4.8 3.2 2.40 2.13 2.00 1.92 1.87 1.78
本次《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》修訂，將濃縮倍數(shù)從3提高到5倍，近上表的計(jì)算結(jié)果，節(jié)水效果能提高0.4個(gè)百分點(diǎn)，折合全國(guó)節(jié)水量可達(dá)176億m3之多，這是一個(gè)很可觀的數(shù)量。
現(xiàn)在很多新工程項(xiàng)目不僅要求高濃縮倍數(shù)，甚至還限制使用新水，可見用水形勢(shì)的緊張程度，另外國(guó)內(nèi)各行各業(yè)為求節(jié)水也都紛紛研制新的水處理藥劑處理配方，達(dá)到濃縮倍數(shù)5的企業(yè)比比皆是，甚至有少數(shù)企業(yè)已達(dá)到濃縮倍數(shù)10以上，可見這一指標(biāo)還是可以作到的，雖然由此可能引起一些運(yùn)行費(fèi)用的增長(zhǎng)，但是面對(duì)有限的水資源和經(jīng)濟(jì)建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的需要，孰重孰輕顯而易見。 冶金、電力行業(yè)在制定水平衡方案時(shí)往往為了滿足串級(jí)用水（沖灰等）的需要，加大循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的排污水量，因而降低了濃縮倍數(shù)，但是只要減少新鮮水用量，濃縮倍數(shù)不受此限。
4.3 擴(kuò)展了間冷閉式循環(huán)冷卻水處理的內(nèi)容
現(xiàn)行《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》關(guān)于間冷閉式系統(tǒng)的條文只有十條規(guī)定，普遍反映缺少可操作性，此次修訂根據(jù)大家的意見，增訂至十六條，主要內(nèi)容包括密閉系統(tǒng)的水質(zhì)指標(biāo)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算、阻垢緩蝕和清洗予膜等。
4.4 增加了直冷循環(huán)冷卻水處理內(nèi)容
直冷循環(huán)冷卻水主要用于冶金、電力行業(yè)，化工也有少量應(yīng)用，由于直冷循環(huán)冷卻水的用水量很大而且水質(zhì)較差，含有多種有害物質(zhì)，增大了水處理的難度，并且系統(tǒng)排污水也會(huì)造成環(huán)境的污染，有關(guān)行業(yè)迫切需要一本規(guī)范作為設(shè)計(jì)依據(jù)。目前國(guó)內(nèi)尚無這方面的國(guó)標(biāo)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，制定這部分標(biāo)準(zhǔn)將對(duì)節(jié)水減少污染起很大作用。 主要增訂內(nèi)容包括直冷循環(huán)冷卻水水質(zhì)指標(biāo)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、阻垢緩蝕處理、沉淀過濾處理、泥漿處理等內(nèi)容。
4.5 增加了再生水處理內(nèi)容
污水經(jīng)處理后（即再生水）用作循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充水的作法，在國(guó)內(nèi)使用還不普遍，國(guó)際上已被一些較發(fā)達(dá)的國(guó)家廣泛采用。該方法對(duì)于節(jié)約水資源很有成效。本次修訂就此內(nèi)容增加了一章兩節(jié)，主要內(nèi)容為一般規(guī)定、水質(zhì)指標(biāo)、深度處理工藝及一些關(guān)鍵設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。
4.6 加酸處理
這次《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》修訂增加了加酸處理的內(nèi)容，早在規(guī)范第一版《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》GBJ50-83中就有加酸內(nèi)容，但在第二版《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》GB50050-95中刪去，到目前修訂版又把加酸處理內(nèi)容加了進(jìn)來，這不是簡(jiǎn)單的重復(fù)，而是螺旋上升，早期的加酸處理，由于加酸量不易控制，同時(shí)又受到緩蝕劑性能的限制，擔(dān)心加酸過量引起腐蝕，因此規(guī)范中不推薦這一方法。但是隨著投加設(shè)備和控制水平的改進(jìn)，以及新配方的開發(fā)，加酸處理的優(yōu)越性突現(xiàn)出來，這個(gè)方法既經(jīng)濟(jì)又簡(jiǎn)便，很多廠家都采用此法提高濃縮倍數(shù)。
4.7 水質(zhì)分析資料的校核
本次規(guī)范修訂增加了水質(zhì)分析資料的校核計(jì)算，準(zhǔn)確無誤的水質(zhì)資料室循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。 規(guī)范中推薦的校核公式是基于水的電中性這一性質(zhì)，公式單位完全符合國(guó)際規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)單位，避免因用毫克當(dāng)量/L。公式如下： 式中 —陽(yáng)離子毫摩爾濃度（mmol/L）； —陰離子毫摩爾濃度（mmol/L）； —陽(yáng)離子電荷數(shù)； —陰離子電荷數(shù)。分析誤差≤2％。
4.8其它
除了上述修訂之外，在總則、術(shù)語(yǔ)、符號(hào)、旁流水處理、補(bǔ)充水處理、排水處理、藥劑貯存和投配、監(jiān)測(cè)控制和檢測(cè)各章均作了一些修訂。
4.9 與國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)的比較
目前國(guó)際上還沒有循環(huán)冷卻水處理的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)現(xiàn)行的循環(huán)冷卻水處理標(biāo)準(zhǔn)是我國(guó)獨(dú)有的型式，當(dāng)初在編制《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》第一版時(shí)，主要的技術(shù)和指標(biāo)還是來自國(guó)外一些大型水處理公司，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)在循環(huán)冷卻水處理技術(shù)上還有很大差距。但是經(jīng)過20多年的努力和趕超，國(guó)內(nèi)循環(huán)冷卻水處理技術(shù)和設(shè)計(jì)指標(biāo)已接近或達(dá)到國(guó)際水平，下面是本次修訂的一些水處理數(shù)據(jù)與國(guó)外大型水處理公司的比較。 由于各公司保密的原因，表中數(shù)據(jù)有些為上世紀(jì)80~90年代的指標(biāo)。
修訂后的《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)外水處理公司標(biāo)準(zhǔn)比較
項(xiàng)目 ????修訂標(biāo)準(zhǔn) ??????N公司 ??????K公司 ??????G公司
pH ??????6.8~9.5 6.8~9.5 7.0~8.5 <8.7
濁度NTU 10~20 10~20 20
電導(dǎo)率 μS/cm <4500 <2500 <6000
鈣硬度+甲基橙 堿度 mg/L ≤1100 總硬度mg/L 200~300 鈣硬度mg/L ≤900 50~400 M-堿度mg/L 80~200 30~300
T-Fe mg/L ≤1.0 <1.0 <2.0臨界值 <3.0
AL3+ mg/L ≤0.5 <0.5
Cu2+ mg/L ≤0.1 <0.1
Cl- mg/L 殼程≤700不銹鋼 管程≤1000碳鋼 不銹鋼 ≤500不銹鋼 ≤1000碳鋼 <300 <200
二氧化硅mg/L <175 <130 <150
游離氯mg/L 0.2~1.0 0.2~0.8 0.2~0.5 0.2~0.5
CODCrmg/L <100 <85
異養(yǎng)菌 個(gè)/mL ≤1×105 <1×105 <1×104 <1×105
黏泥量 mL/a ≤3 <3 腐蝕速率 mm/a 碳鋼≤0.075 銅、銅合金、不銹鋼≤0.005 碳鋼≤0.075 銅<0.0075 不銹鋼<0.005 粘附速率 mg/cm2?月 ≤15 煉油行業(yè)≤20 <15 <15 污垢熱阻m2?K/W 1.72×10-4~3.44 x10-4 3.44×10-4
濃縮倍數(shù) 5 5~6
從上表的對(duì)比數(shù)值可以看出在循環(huán)冷卻水處理控制指標(biāo)方面，基本已達(dá)到國(guó)際水平，有的水處理指標(biāo)甚至超過它們，但是在水處理藥劑質(zhì)量、自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制方面還有一些差距。
5 .關(guān)于《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》執(zhí)行有難度的條款說明
5.1腐蝕率
在修訂稿征求意見時(shí)，有的藥劑生產(chǎn)廠家提出，碳鋼腐蝕率0.075mm/aa不易做到，希望降低到0.1mm/a，這一標(biāo)準(zhǔn)的制定主要是根據(jù)中石化、中石油、化工等行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)運(yùn)行數(shù)據(jù)，說明現(xiàn)有的水處理技術(shù)是完全可以達(dá)到的。提意見的廠家也表示，不是做不到，而是具有一定難度，規(guī)范的制訂就是要有一定程度的先進(jìn)性，并且經(jīng)過努力可以做到的，這才體現(xiàn)規(guī)范推動(dòng)技術(shù)發(fā)展的作用。
5.2 濁度
對(duì)濁度的標(biāo)準(zhǔn)，主要是電力部門有些意見，電力部門的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是懸浮物200~400mg/L，相差這么大的原因是發(fā)電廠的凝汽器采用FeSO4成膜，配合膠球清洗，所以水中懸浮物指標(biāo)很高。規(guī)范中對(duì)此給予了說明。
5.3 濃縮倍數(shù)
在征求意見的過程中，對(duì)于濃縮倍數(shù)5的規(guī)定，有的專家有不同意見。認(rèn)為應(yīng)區(qū)別豐水和缺水地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)。濃縮倍數(shù)5的規(guī)定不論是技術(shù)上還是企業(yè)運(yùn)行數(shù)據(jù)，都不成問題。從我國(guó)水資源短缺的情況，無論是豐水或缺水地區(qū)都應(yīng)節(jié)水，不過大家的意見也有些道理，因此《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》把不應(yīng)低于5，改為不宜低于5，不應(yīng)小于3.0。
6 .工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)深度和施工圖審查要點(diǎn)
6.1 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要包括如下內(nèi)容：
1）循環(huán)冷卻水量，溫度降，系統(tǒng)劃分
2）補(bǔ)充水水質(zhì)資料、水量和處理方案
3）設(shè)計(jì)濃縮倍數(shù)、阻垢緩蝕處理方案
4）系統(tǒng)排水處理方案
5）旁流水處理方案
6）微生物處理方案
7）污垢熱阻、腐蝕率、微生物指標(biāo)的確定
6.2 詳細(xì)設(shè)計(jì)審查：
7 .《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)修訂版的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益
7.1節(jié)約用水
本次《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》修訂將濃縮倍數(shù)從3提高到5，節(jié)水效果是很明顯的，根據(jù)計(jì)算節(jié)水效果可提高0.4個(gè)百分點(diǎn)，到2010年全國(guó)總用水量可達(dá)6000億m3，其中工業(yè)用水為20％，而循環(huán)水補(bǔ)充水則占工業(yè)用水70％，以此計(jì)算，每年可節(jié)水140億m3，相當(dāng)于北京市（34.5億m3）4年的用水量，按北京市工業(yè)用水現(xiàn)行價(jià)格5.6元/m3計(jì)算，每年可節(jié)約資金748億元，這是直接經(jīng)濟(jì)效益。間接效益還有減少水源規(guī)模和輸配水管網(wǎng)，減少水處理藥劑量，減少動(dòng)能消耗等，總體算來經(jīng)濟(jì)效益是非常巨大的。本次《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》修訂增加了再生水用于循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水的內(nèi)容，這是節(jié)約用水減少環(huán)境污染的又一有效措施。根據(jù)化工行業(yè)的統(tǒng)計(jì)，工業(yè)污水和生活用水約占總水量的1/5，清凈排水約占1/6，合計(jì)約為2/5，如果只利用其中的50％，則總水量即為240億m3/年，可見節(jié)水效益是十分顯著的。當(dāng)然有些地區(qū)單從經(jīng)濟(jì)上計(jì)算可能不十分劃算，但從全局角度，從可持續(xù)發(fā)展、以人為本的方針政策出發(fā)，還是必須作為的。
7.2腐蝕速率
本次《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》修訂將碳鋼設(shè)備的腐蝕速率“宜小于0.125mm/a”降低至“應(yīng)小于0.075mm/a”，將延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命1.67倍，降低設(shè)備折舊率，延長(zhǎng)檢修周期。
7.3其它
本次《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》修訂增加了直冷循環(huán)冷卻水處理和再生水處理內(nèi)容，擴(kuò)大了《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》的覆蓋面并且條文更具可操作性，更加方便在設(shè)計(jì)中貫徹執(zhí)行。另外對(duì)系統(tǒng)含磷污水的排放，除了規(guī)定必須處理之外，而且還提供了處理方法，切實(shí)地解決了污染問題。
8 .《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》修訂標(biāo)準(zhǔn)的初步評(píng)價(jià)
8.1對(duì)修訂《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》版本的反響
本次《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》修訂很受循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)、研究、服務(wù)工作人員的歡迎，他們對(duì)規(guī)范的作用寄予了很大希望，如回信中有的同志表示“深感水處理行業(yè)工作沒有一個(gè)強(qiáng)有力的法律依據(jù)，工作起來很被動(dòng)”，“隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，尤其是水處理行業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)場(chǎng)需要，急切盼望有一個(gè)新標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)”，這充分表明本次修訂是非常必要的。在新版《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》征詢意見稿寄出以后，廣大水處理專家和行業(yè)工作者，均十分負(fù)責(zé)，極其認(rèn)真、逐字逐條的對(duì)規(guī)范修訂稿進(jìn)行了審查，提出了很多寶貴、中肯的意見，并對(duì)規(guī)范修訂稿予以肯定，如有的專家在回文中講到：“《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》修訂稿與原規(guī)范相比，增加了很多新內(nèi)容，使本規(guī)范內(nèi)容更加豐富、更有可操作性，是一本比較好的規(guī)范”，也有同志講到“我感到《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》‘修訂稿’總體說來，比原稿大有提高和改進(jìn)，已經(jīng)考慮到這十多年國(guó)內(nèi)外水處理技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)也結(jié)合了國(guó)內(nèi)的節(jié)水形勢(shì)和日益嚴(yán)格的要求。我感到你們作了大量調(diào)查研究，有很大成績(jī)”。從上述反映看來，規(guī)范修訂稿得到了廣大專家和專業(yè)工作者的認(rèn)可。
8.2《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》修訂稿的評(píng)價(jià)
《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》修訂版于2006年12月21日在北京召開審查會(huì)，邀請(qǐng)全國(guó)水處理專家參會(huì)審查，《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》修訂版獲得通過。審查結(jié)論如下：
1） 《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》修訂思想明確，符合國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的總體方針和政策。著力貫徹節(jié)水、節(jié)能、節(jié)材、保護(hù)環(huán)境和安全生產(chǎn)的原則和理念。
2） 《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》修訂稿比編訂過程符合建設(shè)部的有關(guān)規(guī)定和要求。修訂組認(rèn)真、負(fù)責(zé)、細(xì)致地做了大量調(diào)研工作，充分聽取了各行業(yè)和各方面專家的意見。
3） 修訂稿涵蓋了國(guó)內(nèi)循環(huán)冷卻水處理的全部?jī)?nèi)容；文字簡(jiǎn)煉，表達(dá)科學(xué)準(zhǔn)確，具有可操作性；充分反應(yīng)了國(guó)內(nèi)三十年來水處理技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)技術(shù)，并吸收了適合我國(guó)國(guó)情的國(guó)外先進(jìn)技術(shù)；規(guī)范中的重要內(nèi)容和技術(shù)指標(biāo)已與國(guó)際接軌，有些指標(biāo)還高于國(guó)外水平。
同時(shí)，修訂組也未水處理技術(shù)的發(fā)展留有發(fā)展空間。可以認(rèn)為這是一份基本達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平和具有國(guó)際前瞻性的規(guī)范。
本文作者：中國(guó)工程工業(yè)給水排水專業(yè)委員會(huì)：薛樹森。
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