山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文 摘要 目前大多數(shù)中央空調(diào)冷卻水系統(tǒng)采用的是敞開式循環(huán)系統(tǒng)，冷卻水在不斷循環(huán)過程 中會(huì)產(chǎn)生沉積物的附著、設(shè)備的腐蝕以及微生物的大量滋生。目前大多數(shù)單位沒有針對 性，不經(jīng)?；虿粚χ醒肟照{(diào)系統(tǒng)冷卻塔進(jìn)行去污處理或消毒殺菌處理，其水質(zhì)不能得到 保障。而空調(diào)冷卻水與其它工業(yè)冷卻水不同，對人體健康有潛在的危險(xiǎn)。如適宜在中央 空調(diào)冷卻水系統(tǒng)中生長和繁殖的軍團(tuán)菌有可能導(dǎo)致軍團(tuán)病的發(fā)生，所以對空調(diào)冷卻水進(jìn) 行處理、改善其水質(zhì)非常必要。臭氧作為一種水處理藥劑，具有極強(qiáng)的氧化性，不但可 以殺滅細(xì)菌，而且能夠起到阻垢和緩蝕的作用。 本論文以中央空調(diào)循環(huán)冷卻水為研究對象，進(jìn)行了臭氧處理空調(diào)循環(huán)冷卻水的實(shí)驗(yàn) 研究。實(shí)驗(yàn)首先測試并分析了中央空調(diào)循環(huán)冷卻水的水質(zhì)，總結(jié)了空調(diào)冷卻水的水質(zhì)特 點(diǎn)。通過對水中臭氧濃度測定方法的比較，確定了本次實(shí)驗(yàn)采用靛紅鈉法測定水中臭氧 濃度。實(shí)驗(yàn)過程中，處理水中的臭氧濃度根據(jù)氧氣流量的不同以及臭氧和水接觸時(shí)間的 不同加以控制。實(shí)驗(yàn)研究了不同的氧氣流量和不同的接觸時(shí)間對臭氧緩蝕、阻垢和殺菌 效果的影響。同時(shí)實(shí)驗(yàn)還研究了臭氧分別與緩蝕劑鉬酸鈉和六偏磷酸鈉共同作用時(shí)對緩 蝕效果的影響，以及臭氧分別與阻垢劑聚丙烯酸和六偏磷酸鈉共同作用時(shí)對阻垢率的影 響。 通過對中央空調(diào)冷卻水水質(zhì)分析，得出中央空調(diào)循環(huán)冷卻水中的堿度和硬度都非常 高，屬于易腐蝕和易結(jié)垢型水質(zhì)。臭氧處理空調(diào)冷卻水的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：( 1 ) 臭氧處理 中央空調(diào)循環(huán)冷卻水時(shí)具有一定的緩蝕效果。當(dāng)水中臭氧濃度( 【0 3 k ) 值小于0 5 m g l 時(shí)，冷卻水對設(shè)備的腐蝕速率隨著臭氧濃度的增加而減小，緩蝕率隨著臭氧濃度的增加 而增加，緩蝕效果較好。當(dāng)水中【0 3 1 ，。值大于0 5 m g l 時(shí)，腐蝕速率隨著臭氧濃度的增加 而增加，緩蝕率隨著臭氧濃度的增加而減小。( 2 ) 臭氧與鉬酸鈉共同作用時(shí)，兩者可以 很好的發(fā)揮協(xié)同作用，比兩者單獨(dú)作用時(shí)效果好。臭氧與六偏磷酸鈉共同作用下緩蝕效 果沒有得到提高，兩者不能起到協(xié)同作用。( 3 ) 臭氧不參與水垢的反應(yīng)，對去除污垢的 效果比較明顯，阻垢率在2 0 左右。( 4 ) 臭氧和聚丙烯酸共同作用時(shí)的阻垢效果較好， 阻垢率基本上在6 5 一8 5 范圍之間，兩者可以發(fā)揮協(xié)同作用。臭氧和六偏磷酸鈉共同 作用時(shí)的阻垢效果比臭氧單獨(dú)作用時(shí)好，比六偏磷酸鈉單獨(dú)作用時(shí)差。( 5 ) 臭氧具有較 好的殺菌效果，殺菌率可達(dá)9 9 以上。 山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文 關(guān)鍵詞：臭氧，氧化，緩蝕，阻垢，殺菌，空調(diào)冷卻水 i i 山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文 a b s t r a ( 了r m o s to fs y s t e m so fc e n t r a la i r - c o n d i t i o n i n ga r eo p e nc i r c u l a t i n gc o o l i n gw a t e rs y s t e m s i n t h ec i r c u l a t i n gp r o c e s s ，t h ef o u l i n ga n dc o r r o s i o ni sc a u s e d ，a n dt h em i c r o o r g a n i s mm a s s i v e l y m u l t i p l i e s a tp r e s e n tm o s to fc e n t r a la i r - c o n d i t i o n i n gs y s t e m sa r en o tc l e a n e da n dd i s i n f e c t e d o rs t e r i l i z e d ，s ot h ew a t e rq u a l i t yc a nn o tb ee n s u r e d b u tt h ea i r - c o n d i t i o n i n gc o o l i n gw a t e ri s d i f f e r e n tf r o mo t h e ri n d u s t r i a lc o o l i n gw a t e r ，b e c a u s ei ti sd a n g e r o u st ot h eh u m a nb o d y f o r i n s t a n c e ，l e g i o n e l l ag r o w i n ga n db r e e d i n gi nc e n t r a la i r - c o n d i t i o n i n gc o o l i n gw a t e rs y s t e m m a yc a u s el e g i o n n a i r e s d i s e a s e ，s oi ti sn e c e s s a r yt ot r e a ta i r - c o n d i t i o n i n gc o o l i n gw a t e ra n d i m p r o v ei t sw a t e rq u a l i t y o z o n ea st h et r e a t m e n tm e t h o dh a sv e r ys t r o n go x i d a t i o n ，s oi t n o t o n l yc a n s t e r i l i z e sb u ta l s oc a nr e d u c es c a l i n ga n dc o r r o s i o n i nt h i sp a p e r , t a k i n gc e n t r a la i r - c o n d i t i o n i n gc o o l i n gw a t e ra st h e o b j e c to fs t u d y ，t h e e x p e r i m e n ta b o u tc e n t r a la i r c o n d i t i o n i n gr e c i r c u l a t i n gc o o l i n gw a t e rt r e a t e dw i t ho z o n eh a s b e e nc a r r i e do u t i nt h ee x p e r i m e n t ，w a t e rq u a l i t yo fc e n t r a l a i r c o n d i t i o n i n gr e c i r c u l a t i n g c o o l i n gw a t e rh a sf i r s tb e e nt e s t e da n da n a l y s e d ，a n dt h ec h a r a c t e r i s t i c so fw a t e rq u a l i t yo f a i r - c o n d i t i o n i n gc o o l i n gw a t e rh a v eb e e ns u m m e du p c o m p a r i n gw i t ht h em e t h o d sd e t e c t i n g t h ec o n c e n t r a t i o no fo z o n ei nw a t e r , t h ei n d i g od i s u l p h o n a t em e t h o di sa d o p t e d i nt h ep r o c e s s o ft h ee x p e r i m e n t ，t h ec o n c e n t r a t i o no fo z o n ei nw a t e ri sc o n t r o l e db yd i f f e r e n to x y g e nr a t eo f f l o wa n dd i f f e r e n tc o n t a c tt i m eo fo z o n ea n dw a t e r t h ei n f l u e n c eo fd i f f e r e n to x y g e nr a t eo f f l o wa n dd i f f e r e n tc o n t a c tt i m eo no z o n e se f f e c to fa n t i c o r r o s i o n ，a n t i s c a l ea n ds t e r i l i z a t i o n h a sb e e ns t u d i e d m e a n w h i l e ，t h ei n f l u e n c eo ft h eo z o n ea n dm o l y b d i ca c i ds o d i u ma sw e l la s t h eo z o n ea n ds i xs l a n t i n gs o d i u mp h o s p h a t eo nt h ee f f e c to fa n t i c o r r o s i o n ，a n dt h ei n f l u e n c e o ft h eo z o n ea n dp o l y a c r y l i ca c i da sw e l la st h eo z o n ea n ds i xs l a n t i n gs o d i u mp h o s p h a t eo n t h ee f f e c to fa n t i s c a l eh a v ea l s ob e e ns t u d i e d t h r o u g ht h ea n a l y s i st ot h ec e n t r a la i r - c o n d i t i o n i n gc o o l i n gw a t e rq u a l i t y ，t h ec o n c l u s i o n i st h a tt h ea l k a l i n i t ya n dh a r d n e s so fc e n t r a la i r - c o n d i t i o n i n gr e c i r c u l a t i n gc o o l i n gw a t e ra r e b o t hv e r yh i 曲，s oi tb e l o n g st ot h ek i n do fw a t e rq u a l i t ye a s i l yt oc o r r o d ea n ds c a l e t h e e x p e r i m e n t a lr e s u l t si n d i c a t e d ：( 1 ) o z o n eh a sc e r t a i ne f f e c to na n t i c o r r o s i o ni nt h et r e a t m e n to f c e n t r a la i r - c o n d i t i o n i n gr e c i r c u l a t i n gc o o l i n gw a t e r w h i l e 【0 3 1 ，。i sl e s st h a n0 5m g l ，t h e c o r r o s i o nr a t ed e c r e a s e sw i t ht h ei n c r e a s eo fo z o n e sc o n c e n t r a t i o n ，a n dt h ea n t i c o r r o s i o nr a t h i 山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文 i n c r e a s e sw i t ht h ei n c r e a s eo fo z o n e sc o n c e n t r a t i o n ，s ot h ee f f e c to fa n t i c o r r o s i o ni sg o o d w h i l e 【0 3 1 l ei sm o r et h a n0 5m g l ，t h ec o r r o s i o nr a t ei n c r e a s e sw i t ht h ei n c r e a s eo fo z o n e s c o n c e n t r a t i o n ，a n dt h ea n t i c o r r o s i o nr a t ed e c r e a s e sw i t ht h ei n c r e a s eo fo z o n e sc o n c e n t r a t i o n ( 2 ) w h e nt h eo z o n ea n dt h em o l y b d i ca c i ds o d i u ma r eu s e di nc o o l i n gw a t e rt o g e t h e r , t h a yc a n c o o p e r a t ew e l l ，s ot h e e f f e c ti sb e t t e rt h a na n yo n eo ft h e mu s e da l o n e w h e nt h eo z o n ea n dt h e s i xs l a n t i n gs o d i u mp h o s p h a t ea r eu s e dt o g e t h e r ，t h ee f f e c to fa n t i c o r r o s i o nh a sn o tb e e n i m p r o v e d ，s ot h e yc a n n o tc o o p e r a t e dw e l l ( 3 ) t h eo z o n ed o e sn o tp a r t i c i p a t ei nt h e r e a c t i o no f s c a l e ，b u tt h ee f f e c to fr e m o v i n gf o u l i n gi sq u i t eo b v i o u s l y ，a n dt h ea n t i s c a l er a t ei sa b o u t2 0 ( 4 ) w h e nt h eo z o n ea n dt h ep o l y a c r y l i ca c i da t eu s e dt o g e t h e r ，t h ee f f e c to ft h ea n t i s c a l ei s g o o d ，a n da n t i s c a l er a t ei sb a s i c a l l yb e t w e e n6 5 - 8 5 ，s ot h e yc a nc o o p e r a t e dw e l l w h e n t h eo z o n ea n dt h es i xs l a n t i n gs o d i u mp h o s p h a t ea t eu s e dt o g e t h e r ，t h ee f f e c to fa n t i s c a i ei s b e t t e rt h a nt h eo z o n ea l o n eb u tw o r s et h a nt h es i xs l a n t i n gs o d i u mp h o s p h a t em o n e ( 5 ) 1 1 l e o z o n eh a st h eb e t t e rs t e r i l i z a t i o ne f f e c t , a n dt h es t e r i l i z a t i o nr a t ec a nr e a c ht o9 9 k e yw o r d s ： o z o n e ，o x i d a t i o n ，a n t i c o r r o s i o n ，a n t i s c a l e ，s t e r i l i z a t i o n ，a i r c o n d i t i o n i n g c o o l i n gw a t e r 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所提交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究 取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，論文中不舍其他人已經(jīng)發(fā)表或撰 寫過的研究成果，也不包含為獲得山東建筑大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位證書而 使用過的材料。對本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確 方式標(biāo)明。本 承擔(dān)本聲明的法律責(zé)任 學(xué)位論文作者簽名：趙0 牡日期j 西l 皿 學(xué)位論文使用授權(quán)聲明 本學(xué)位論文作者完全了解山東建筑大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定， 即：山東建筑大學(xué)有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文的復(fù)印件和 磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)山東建筑大學(xué)- q - 以將學(xué)位論文的全部 或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn), f q - 檢索，可以采用影印、縮印或其它手段保存、 匯編學(xué)位論文。 保密論文在解密后遵守此聲明。 學(xué)位論文作者簽名：到糊 日期鯊z ：鑒 導(dǎo) 師簽 名：奎舡日期魚絲上址 山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文 第1 章緒論 1 1 研究背景 1 1 1 中央空調(diào)循環(huán)冷卻水存在的水質(zhì)問題 隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速增長和人們對環(huán)境要求的提高，中央空調(diào)廣泛地應(yīng)用于工作、 生活和娛樂等場所。特別是在冬季寒冷、夏季酷熱的地區(qū)，近幾年中央空調(diào)設(shè)備增加極 為迅速。 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是冷卻水系統(tǒng)的一種，又分封閉式和敞開式兩種，而敞開式循環(huán)冷 卻水系統(tǒng)以效果好、造價(jià)低而廣泛應(yīng)用于工程中。敞開式系統(tǒng)的冷卻水用過后需收回循 環(huán)再用，水的再冷卻是通過冷卻塔來進(jìn)行的。冷卻水再循環(huán)過程中要與空氣接觸，水量 會(huì)發(fā)生變化，需對系統(tǒng)定量補(bǔ)水，并排出定量的濃縮水。 敞開式冷卻塔在運(yùn)行當(dāng)中，系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)冷卻水與空氣有大量的接觸。水中c a 2 + m 9 2 + 等離子，溶解性固體，懸浮物逐漸增加，另外空氣中的粉塵，雜物，可溶性氣體進(jìn) 入水中使水質(zhì)發(fā)生很大的變化，使系統(tǒng)中產(chǎn)生沉積物的附著、設(shè)備的腐蝕以及微生物的 大量滋生等問題【1 1 水垢、腐蝕和生物粘泥，三者并不是孤立的，是互相聯(lián)系和相互影 響的，如鹽垢和污垢往往結(jié)合在一起，結(jié)垢和粘泥能引起或加重腐蝕，從而使結(jié)垢、腐 蝕和微生物繁殖成為空調(diào)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的三大問題。， 在夏秋季節(jié)，中央空調(diào)冷卻水系統(tǒng)不僅有適宜軍團(tuán)菌生長和繁殖的水溫，冷卻水中 含有的無機(jī)鹽、有機(jī)物和微生物也為軍團(tuán)菌提供了營養(yǎng)物質(zhì)，因此空調(diào)冷卻水系統(tǒng)是軍 團(tuán)菌生長繁殖的重要場所( 軍團(tuán)病是微生物學(xué)家j o s e p hm c d a d e 在1 9 7 6 年發(fā)現(xiàn)的) 1 2 1 。當(dāng) 冷卻塔水被軍團(tuán)菌污染后，通過空調(diào)機(jī)入口、門窗和通風(fēng)管等被抽入室內(nèi)或在冷卻塔一 定范圍內(nèi)經(jīng)霧化形成氣溶膠，人群經(jīng)呼吸道吸入而感染，若此時(shí)人體抵抗力降低或菌株 的毒力增強(qiáng)，就可能導(dǎo)致軍團(tuán)病的發(fā)生和流行，將對人類的健康造成嚴(yán)重危害【3 , 4 1 。 1 1 2 中央空調(diào)冷卻水水質(zhì)問題造成的危害 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中主要存在的結(jié)垢腐蝕和微生物繁殖三大問題會(huì)對系統(tǒng)造成嚴(yán)重 危害1 5 , 6 1 。主要危害有以下幾個(gè)方面。 ( 1 ) 降低傳熱效率 山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)用于冷卻工藝，進(jìn)行熱量傳遞是它的根本目的，所以較高的熱導(dǎo)率 對于發(fā)揮系統(tǒng)的作用是十分必要的，而由于水垢腐蝕產(chǎn)物和微生物粘泥的導(dǎo)熱率遠(yuǎn)小于 金屬，因此它們的存在就大大地降低了系統(tǒng)的傳熱效率。表1 1 是一些物質(zhì)的熱導(dǎo)率。 表1 1一些物質(zhì)的熱導(dǎo)率 物質(zhì)種類 熱導(dǎo)率 w ( m k 9 物質(zhì)種類 熱導(dǎo)率l w ( m 目1 碳素鋼 3 4 9 - 5 2 3腐蝕垢o 5 8 鑄鐵 2 9 1 - 58 2 枯泥o 5 8 銅 3 0 2 4 - 3 9 5 4碳酸鹽垢0 5 8 - 5 8 黃銅 8 7 t 2 1 1 6 3 生物膜0 5 加7 1 由于傳熱效率降低而造成投資增加，能量消耗增加，維護(hù)清洗費(fèi)用增加，產(chǎn)品質(zhì)量 降低，設(shè)備折舊率高等問題，使工業(yè)生產(chǎn)效益下降。據(jù)報(bào)道，1 9 9 2 年我國由于以上原因 而造成的損失相當(dāng)于工業(yè)生產(chǎn)總值的0 3 ，這還沒有包括在工業(yè)生產(chǎn)總值中占有一定比 例的火電廠、化肥廠、水泥廠、造紙廠等小型鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)和城市供暖所造成的損失。 ( 2 ) 破壞系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 由于腐蝕使金屬不斷溶解，使輸水管壁越來越薄，甚至發(fā)生穿孔，使工藝介質(zhì)外泄， 損失物料污染水體，更嚴(yán)重的是由于點(diǎn)蝕、孔蝕使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下降，有發(fā)生重大事故 的隱患。 ( 3 ) 堵塞管道 由于水垢腐蝕產(chǎn)物特別是微生物粘泥附著在管壁表面會(huì)使循環(huán)冷卻水的流量變小甚 至?xí)氯麄€(gè)管道，使流量變?yōu)榱悖瑖?yán)重妨礙了生產(chǎn)的正常運(yùn)行，迫使停產(chǎn)清洗。 ( 4 ) 危害健康 免疫力低下的人群。一旦吸入了被軍團(tuán)菌污染的空氣，就可能患上一種癥狀類似肺 炎的疾病，稱作軍團(tuán)病。在國外一些發(fā)達(dá)國家，由于現(xiàn)代化程度較高，空調(diào)循環(huán)冷卻水 等系統(tǒng)的應(yīng)用極為廣泛，因此軍團(tuán)病的爆發(fā)屢見不鮮。如：1 9 7 6 年，美國“費(fèi)城軍團(tuán)病 事件”，2 2 1 人感染，3 4 人死亡；1 9 8 5 年，英國歷史上遭受最嚴(yán)重的一次軍團(tuán)病襲擊， 當(dāng)時(shí)1 7 4 人感染，4 6 人死亡；1 9 8 8 年，英國廣播公司遭遇軍團(tuán)病，5 0 人感染，3 人死亡； 1 9 9 9 年，荷蘭爆發(fā)軍團(tuán)病，5 0 人感染，1 3 人死亡，2 0 0 0 年，澳大利亞爆發(fā)軍團(tuán)病，包 括該國財(cái)政部長在內(nèi)的8 0 人感染，2 人死亡等。從這些數(shù)字中，可以看出軍團(tuán)菌污染具 有極大的潛在危害，一旦軍團(tuán)病大規(guī)模爆發(fā)，往往伴隨著較高的死亡率。由于我國總體 2 山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文 的經(jīng)濟(jì)水平還比較低，因此我國有關(guān)軍團(tuán)病大規(guī)模爆發(fā)的報(bào)道極少。但是小規(guī)模、小范 圍的爆發(fā)和軍團(tuán)病病例屢有發(fā)生，并且已有多起因救治不及兩身亡的病例。 1 1 3 中央空調(diào)循環(huán)冷卻水處理現(xiàn)狀 中央空調(diào)冷卻水系統(tǒng)的循環(huán)水處理一直是人們爭論和探討的問題，目前國內(nèi)空調(diào)冷 卻水的處理主要有以下幾種方式川。 ( 1 ) 不進(jìn)行處理或采取簡單地排污來控制結(jié)垢或腐蝕。 ( 2 ) 補(bǔ)充水進(jìn)行軟化來控制循環(huán)水水質(zhì)。 ( 3 ) 冷卻水系統(tǒng)上增設(shè)靜電水處理器，來防垢、除垢、殺菌和滅藻。 ( 4 ) 在冷卻水系統(tǒng)中投加藥劑( 阻垢、緩蝕、殺菌、滅藻) 來控制結(jié)垢，腐蝕和微生 物的繁殖。 上述幾種處理方式存在的問題： ( 1 ) 不進(jìn)行處理的方式，從表面上看，短時(shí)問未見有什么嚴(yán)重的問題。但是，兩至三 年后，這種錯(cuò)誤的運(yùn)行造成降低傳熱效率和堵塞管道等嚴(yán)重后果，并且有可能帶來不可 挽回的嚴(yán)重事故，如果單采取排污，浪費(fèi)巨大。 ( 2 ) 采取軟化處理的目的是去除c a 2 + 、m 礦離子，實(shí)踐表明帶來的不僅初步投資大， 運(yùn)行費(fèi)用高，而且仍會(huì)引起設(shè)備和管路的腐蝕、結(jié)垢和微生物的繁殖，這是由于水中c a 2 + 、 m 9 2 + 離子減少了，水中溶解氧、c 0 2 、氯離子對金屬的腐蝕推動(dòng)了緩沖作用，水中的鐵 與溶解氧產(chǎn)生了自催化反應(yīng)，生成氫氧化亞鐵，在溶解氧存在的條件下，氫氧化亞鐵在 適當(dāng)?shù)臏囟认滦纬闪薴 e 2 0 3 n h 2 0 即鐵銹。實(shí)測表明在北京市自來水中碳鋼的腐蝕率為 1 1 2 n n n a ，軟化水中腐蝕率為3 2 7 m m a ，對腐蝕物垢樣分析中f c 2 0 3 的含量占7 7 6 。 ( 3 ) 電水處理器是近幾年來在中央空調(diào)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中開始采用的一種水質(zhì)控制 方式。它利用了物理作用的原理，利用靜電場進(jìn)行水處理。但從測試結(jié)果來看，除垢效 果一般，對緩蝕和殺菌作用，經(jīng)檢測沒有變化。此外，該設(shè)備價(jià)格昂貴。 ( 4 ) 在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中投加阻垢、緩蝕、除菌、滅藻劑來抑制結(jié)垢、腐蝕和微生 物的繁殖，阻垢的作用是防止c a c 0 3 的晶核生成，防止c a c 0 3 的晶體生長，分散c a c 0 3 晶體，使其不產(chǎn)生凝聚。緩蝕作用是包括對鐵離子的封閉作用和對氫氧化亞鐵的分散作 用?；瘜W(xué)藥劑處理方法的操作過程繁瑣，且各種藥劑在水中進(jìn)行復(fù)配和循環(huán)作用時(shí)，很 可能不只發(fā)揮一種效用，有時(shí)還會(huì)彼此產(chǎn)生副作用，從而降低了藥荊的效果；大量藥劑 的投加辦會(huì)帶來對環(huán)境的二次污染【8 l o 3 山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文 近年來，在循環(huán)冷卻水中發(fā)現(xiàn)了一種對人體有毒害作用的格蘭氏陽性病原體 “l(fā) d b ) 。從而，使化學(xué)藥劑處理法受到了極大的挑戰(zhàn)，迫使人們努力尋找一種高效的、 對環(huán)境無毒害的新型水處理藥劑【9 j 。 1 1 4 臭氧在循環(huán)冷卻水中的應(yīng)用 e r y o , 認(rèn)為臭氧能阻垢、緩蝕、殺菌和滅藻l l o l 。e e d l s t e i n 等認(rèn)為臭氧可殺滅空調(diào)冷 卻水循環(huán)系統(tǒng)中的軍團(tuán)菌f 1 1 j 。在漂白劑、氯溴季銨化合物和臭氧五種殺生劑中臭氧 的殺菌效果最好，尤其是殺滅軍團(tuán)菌的效果，其它四種殺生劑是無法相比的。據(jù)不完全 統(tǒng)計(jì)，已有近8 0 種化學(xué)殺蟲劑用于殺滅冷卻循環(huán)水中軍團(tuán)菌及其它細(xì)菌，然而效果都不 理想1 1 2 1 。 臭氧處理法是利用臭氧作為唯一的水處理藥劑來達(dá)到緩蝕、阻垢、殺菌和滅藻的目 的。該方法具有以下幾方面優(yōu)點(diǎn)： ( 1 ) 臭氧處理的運(yùn)行費(fèi)用較低，低于傳統(tǒng)化學(xué)處理法。 ( 2 ) 可以實(shí)現(xiàn)零排放，有效地節(jié)約用水。 ( 3 ) 不需加入其它任何化學(xué)藥品，這樣就不會(huì)象傳統(tǒng)化學(xué)藥劑處理那樣給環(huán)境帶來 污染。 ( 4 ) 不需進(jìn)行p h 值控制，根據(jù)目前的研究，在臭氧處理系統(tǒng)中，其p h 值在7 8 9 0 均不會(huì)對系統(tǒng)處理效果帶來不良影響。 ( 5 ) 系統(tǒng)中大量的微生物被殺死，使其中生物污垢得到有效控制，并且不可能產(chǎn)生 適應(yīng)臭氧的菌株。 ( 6 ) 系統(tǒng)不產(chǎn)生結(jié)垢現(xiàn)象，同時(shí)原來形成的垢，在運(yùn)用臭氧處理后也可被有效地去 除。 ( 7 ) 臭氧對系統(tǒng)有良好的緩蝕作用，利用臭氧處理，可以使其腐蝕速度比化學(xué)藥劑 處理小5 0 以上【1 3 1 。 1 2 研究現(xiàn)狀 1 2 1 國外研究現(xiàn)狀 1 7 8 5 年，德國人在使用電機(jī)時(shí)，發(fā)現(xiàn)在電機(jī)放電時(shí)產(chǎn)生一種異味。1 8 4 0 年法國科學(xué) 家( s c h o n b c i n ) 將此異味確定為0 3 ，而命名為o z o n c ( 臭氧) 。自此以后，歐洲的科學(xué) 家率先開始研究臭氧的特性和功用，發(fā)現(xiàn)廣譜的滅菌效果后，開始工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用。 4 山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 9 0 2 年，德國帕德博恩建立了第一座用臭氧處理水質(zhì)的大規(guī)模水廠，開創(chuàng)了臭氧水 處理的先河，現(xiàn)在世界上已有數(shù)千座臭氧水廠。歐美、日本、加拿大等國家的自來水廠 應(yīng)用臭氧已達(dá)到普及程度。美國七十年代初開始利用臭氧處理生活污水。美、日、德、 法等國家近年來都建立了大規(guī)模的臭氧污水處理廠。 2 0 世紀(jì)7 0 年代末期，臭氧被首次應(yīng)用于冷卻塔的水處理，當(dāng)時(shí)的軍團(tuán)菌正處于民 眾關(guān)注的焦點(diǎn)。從上世紀(jì)8 0 年代起，臭氧法處理冷卻水技術(shù)在歐美等一些發(fā)達(dá)國家興起， 大量應(yīng)用于實(shí)際工程中【1 4 1 。7 0 年代末，美國進(jìn)行了大量的循環(huán)冷卻水的臭氧處理研究。 美國學(xué)者o g d e n 在1 9 7 0 年指出，由于臭氧是僅次于f 2 的第二強(qiáng)氧化劑，在水中即使僅 有百萬分之幾，就可以氧化分解種類繁多的細(xì)菌、藻類等有機(jī)物和一些還原性無機(jī)物【1 2 1 。 臭氧的氧化作用比氯氣更迅速、更徹底，且不留任何余味和有害殘留物。一般來說，0 5 h 后所加入的臭氧便基本消失。1 9 7 5 年m e r r i t t 對臭氧處理循環(huán)冷卻水進(jìn)行了研究，但是， 他僅限于研究臭氧在系統(tǒng)中的殺生作用【1 5 1 。 1 9 7 6 年美國宇航局( n a s a ) 對下屬公司的冷卻水處理系統(tǒng)進(jìn)行研究，承擔(dān)這項(xiàng)研究 工作的美國噴氣推迸實(shí)驗(yàn)室的研究結(jié)果表明，他們利用臭氧作唯一水處理藥劑處理冷卻 水可以減少排污，冷卻水水質(zhì)較好，還可以在較高的濃縮倍數(shù)下運(yùn)行1 1 6 1 。 2 0 世紀(jì)年代中期，美國宇航局在佛羅里達(dá)州肯尼迪宇航中心進(jìn)行了臭氧處理冷 卻水長達(dá)1 4 個(gè)月的實(shí)際運(yùn)行，試驗(yàn)證明了臭氧不僅具有殺菌作用，也有緩蝕和阻垢作用， 并且可以使水質(zhì)變清【切。 1 9 9 0 年的第5 1 屆國際水會(huì)議上，美國全國水處理公司的p r y o r 介紹了該公司在最近 3 年內(nèi)，利用臭氧處理法成功地處理了1 3 0 多座冷卻塔的冷卻水【1 8 1 。同時(shí)，p r y o r 還介紹 了6 個(gè)臭氧處理法處理循環(huán)冷卻水的例子，其中兩個(gè)為：( 1 ) 某半導(dǎo)體生產(chǎn)企業(yè)的冷卻 水循環(huán)系統(tǒng)。從1 9 8 8 年采用臭氧處理法后，腐蝕速率比原來化學(xué)法時(shí)降低了8 0 以上、 細(xì)菌總數(shù)減少了9 9 以上。由于系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)增加，每年可節(jié)約用水1 3 2 萬m 3 左右。 與化學(xué)法相比，每年節(jié)省1 9 4 5 6 美元。( 2 ) 某醫(yī)院的空調(diào)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。在1 9 8 8 年開 始采用臭氧處理法，通入臭氧一周后，細(xì)菌總數(shù)比采用化學(xué)法時(shí)減少9 9 9 ，節(jié)水5 6 7 7 m 3 ，與化學(xué)法相比，每年節(jié)省4 2 7 6 美元。 1 2 2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 在國內(nèi)，王業(yè)耀進(jìn)行過臭氧處理循環(huán)冷卻水機(jī)理和工藝的研究【1 9 l 。張平迸行過臭氧 作為循環(huán)冷卻水中單一水質(zhì)穩(wěn)定劑的試驗(yàn)研究，研究了臭氧的阻垢緩蝕機(jī)理以及在不同 5 山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文 濃縮倍數(shù)條件下，臭氧的作用效果比較例。 雖然關(guān)于臭氧處理循環(huán)冷卻水的研究很多，但是理論上尚未達(dá)到成熟階段，各研究 者得到的結(jié)果和所持的觀點(diǎn)也有很大差異，并且臭氧用于空調(diào)冷卻水的一些基本問題尚 不十分明確。目前在國內(nèi)臭氧還沒有應(yīng)用于冷卻水系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)室研究較多，還沒有發(fā)現(xiàn) 有關(guān)臭氧處理中央空調(diào)循環(huán)冷卻水的文獻(xiàn)。關(guān)于臭氧在循環(huán)冷卻水中的緩蝕、阻垢、殺 菌作用已有一些報(bào)道，但各種觀點(diǎn)不一，使得推廣使用受到限制。 1 3 研究意義 我國是個(gè)缺水的國家，人均水資源的擁有量只有世界平均水平的四分之一。在我國 城市供水中8 0 以上是作為工業(yè)用水的，工業(yè)用水量從2 0 世紀(jì)8 0 年代初期的2 8 3 9 億 m 3 a ，發(fā)展到2 0 世紀(jì)末己超過1 1 2 6 億m 3 a ，每年工業(yè)用水以6 的速度持續(xù)增長【2 ”。所 以節(jié)能節(jié)水對工業(yè)持續(xù)發(fā)展有著極其重要的作用。 在工業(yè)用水中用量最大的是工業(yè)用冷卻水，約占工業(yè)用水總量的9 0 以上【2 韜】。工業(yè) 冷卻水，初期采用直流水，那些水源充足的地方至今仍然采用。用直流水的優(yōu)點(diǎn)是簡單、 方便?，F(xiàn)在為解決城市供水，需要節(jié)約用水，繼續(xù)采用直流水已行不通，必須代之以循 環(huán)冷卻水 在發(fā)達(dá)國家工業(yè)用水的重復(fù)使用率己達(dá)到8 0 9 0 ，水的濃縮倍率己達(dá)到6 8 倍。 而我國的水的利用率平均不5 0 ，循環(huán)冷卻水的濃縮倍率絕大多數(shù)在2 3 倍的水平，有 的甚至在1 5 倍以下【刎。并且中國正處于重工業(yè)化階段的加速期，像冶金、電力、化工、 水泥等高耗能產(chǎn)業(yè)的每單位產(chǎn)品所消耗的能源，比世界先進(jìn)水平高4 0 以上，每萬元人 民幣的國內(nèi)生產(chǎn)總值所消耗的水資源是世界平均水平的四倍。從節(jié)能節(jié)水來說，這是資源 的巨大浪費(fèi)，同時(shí)也加大了對環(huán)境水質(zhì)的污染。因此提高水的利用率，降低環(huán)境污染已成 為當(dāng)今工業(yè)水處理的一大課題。 我國從2 0 世紀(jì)8 0 年代初期，已開始對飲用水消毒和工業(yè)廢水深度處理加以關(guān)注， 目前臭氧多用于城市給水，污水回用。關(guān)于臭氧處理冷卻水的研究很少，在臭氧用于脫 垢，緩蝕滅菌的冷卻水處理方面還剛剛開始。在國內(nèi)大多數(shù)空調(diào)系統(tǒng)冷卻水的處理采用 的是化學(xué)藥劑法，一般是根據(jù)水質(zhì)情況向冷卻水系統(tǒng)添加緩蝕劑、阻垢劑和殺菌劑，還 沒有發(fā)現(xiàn)臭氧處理空調(diào)冷卻水的相關(guān)文獻(xiàn)。由于臭氧法處理的經(jīng)濟(jì)性，可靠性及絕對無 毒、無二次污染、就地產(chǎn)生等一系列優(yōu)點(diǎn)，臭氧在冷卻水處理方面的應(yīng)用，在我國是指 同可待的。因此研究臭氧在空調(diào)循環(huán)冷卻水中的應(yīng)用具有十分重要的實(shí)際意義。 山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 4 研究內(nèi)容 由于臭氧在應(yīng)用過程中會(huì)產(chǎn)生很少量的化學(xué)物質(zhì)而且無有毒物質(zhì)排放，使得臭氧在 空調(diào)循環(huán)冷卻水處理中可成為高效的水處理藥劑。本課題主要研究內(nèi)容： ( 1 ) 分析中央空調(diào)冷卻水水質(zhì)特點(diǎn)。 主要是對濟(jì)南市多個(gè)大型賓館、超市的中央空調(diào)冷卻水進(jìn)行取樣，測定水質(zhì)，歸納 總結(jié)水質(zhì)特點(diǎn)。 ( 2 ) 比較碘量法和靛紅鈉法測定水中臭氧濃度準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性的試驗(yàn)研究。 ( 3 ) 不同臭氧濃度，不同接觸時(shí)間對緩蝕效果影響的試驗(yàn)研究。 測定在不同臭氧濃度和不同接觸時(shí)間下臭氧對碳鋼的腐蝕速度和緩蝕率，臭氧對鉬 酸鈉和六偏磷酸鈉緩蝕效果的影響以及共同作用下的緩蝕效果。 ( 4 ) 不同臭氧濃度，不同接觸時(shí)間對臭氧阻垢效果影響的試驗(yàn)研究。 測定在不同臭氧濃度和不同接觸時(shí)間下臭氧的阻垢率，臭氧對聚丙烯酸和六偏磷酸 鈉阻垢效果的影響以及共同作用下的阻垢效果。 ( 5 ) 不同臭氧濃度，不同接觸時(shí)間對臭氧殺菌效果影響的試驗(yàn)研究。 測定在不同臭氧濃度和不同接觸時(shí)間下臭氧的殺菌率。 1 5 小結(jié) ( 1 ) 中央空調(diào)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中存在結(jié)垢、腐蝕和微生物繁殖三大水質(zhì)問題。 ( 2 ) 目前大多數(shù)單位沒有針對性，不經(jīng)?；虿粚χ醒肟照{(diào)系統(tǒng)冷卻塔進(jìn)行處理。 ( 3 ) 臭氧處理循環(huán)冷卻水國外研究較多，國內(nèi)研究較少。 ( 4 ) 本研究主要進(jìn)行臭氧處理中央空調(diào)循環(huán)冷卻水的實(shí)驗(yàn)。 7 山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文 第2 章臭氧阻垢、緩蝕和殺菌機(jī)理 2 1 臭氧的基本性質(zhì) 2 1 1 臭氧的物理化學(xué)性質(zhì) 2 1 1 1 物理性質(zhì) 臭氧是氧的三原子同素異形體，其三個(gè)原子呈三角形排列，其夾角為1 1 6 。4 9 3 0 ”，o o 鍵長為o 1 2 7 8 0 0 0 0 3 m m ，具有四種不同的結(jié)構(gòu)形式【矧。在通常情況下， 臭氧是一種有難聞氣味的淺藍(lán)色氣體，液態(tài)時(shí)里深藍(lán)色，固態(tài)時(shí)呈紫黑色。臭氧的分子 式為0 3 。摩爾質(zhì)量為4 8 o o g m o l 。其主要物理性質(zhì)見表2 1 z s l 。 表2 1 臭氧的主要物理性質(zhì) 物理指標(biāo)數(shù)值 融點(diǎn)( ) 一1 9 2 5 0 4 沸點(diǎn)( ) 一1 1 1 9 0 3 臨界溫度( ) 一1 2 1 臨界壓力( p a ) 5 3 5 x 1 0 6 i i 缶界容積( j m o d 1 1 1 氣體密度( k 咖( ，1 0 0 k p a ) 2 1 4 4 氣體密度g m x 7 7 倜 1 7 2 8 臭氧能溶于液氨、四氯化碳和氯仿，略溶于水。臭氧在標(biāo)準(zhǔn)壓力下的溶解度見表2 2 。 表2 2 臭氧在標(biāo)準(zhǔn)壓力下的溶解度 2 1 1 2 化學(xué)性質(zhì) 臭氧的化學(xué)性質(zhì)主要表現(xiàn)在臭氧的不穩(wěn)定性和臭氧的氧化特性兩個(gè)方面。 ( 1 ) 臭氧的不穩(wěn)定性 臭氧不穩(wěn)定，常溫下可自行分解為氧氣，反應(yīng)如下【吲。 0 3 一0 2 + o 一2 4 k c a l 0 3 4 - 0 2 0 2 + 9 3 k c a l 8 山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文 臭氧在水中的穩(wěn)定性受水質(zhì)的影響很大，如在含有雜質(zhì)的水中，臭氧迅速分解生成 氧氣。而在二次蒸餾水中，經(jīng)過8 5 分鐘后臭氧的分解率僅為1 0 。溶于水的臭氧在較 短時(shí)間內(nèi)之所以迅速分解為氧氣，這是因?yàn)槌粞醴纸夥磻?yīng)被氫氧根離子所催化，具體反 應(yīng)歷程如下： 0 3 + o h 一0 2 + h 0 2 0 3 + h 0 2 一20 2 + h o 0 3 + h o - * 0 2 + h 0 2 2 h 0 2 一0 3 + h 2 0 h 0 2 + o h 一一0 2 + h 2 0 溶解狀態(tài)的臭氧受p h 影響很大，酸性時(shí)比較穩(wěn)定，堿性時(shí)分解速度加快 2 7 瑚1 。 ( 2 ) 臭氧的氧化能力 臭氧的氧化能力極強(qiáng)，其氧化還原電位僅次于f 2 ，一些氧化劑的電位值見表2 3 1 2 9 1 。 由表2 3 可知，其氧化能力是氯氣的1 5 2 倍。臭氧作為一種強(qiáng)氧化劑，可以氧化原水中 的大部分無機(jī)物和有機(jī)物，臭氧的這種氧化特點(diǎn)是臭氧在水處理應(yīng)用中的主要功能。同 時(shí)，臭氧分解成氧氣，所以臭氧是高效的沒有二次污染的氧化劑。 表2 3 部分氧化劑的氧化能力 氧化劑 氧化電位( v ) 相對氯氣的氧化能力 氟氣 3 0 62 2 5 羥基自由基 2 2 0 5 原子氧 2 4 2 1 7 8 臭氧 2 0 71 5 2 雙氧水0 8 70 6 4 氧氣0 4 0o 2 9 2 1 2 臭氧溶解理論 臭氧溶解于水的理論基礎(chǔ)主要是擴(kuò)散定律和氣體傳質(zhì)模型，擴(kuò)散定律即f i c k 第一定 律和f i c k 第二定律( 也稱擴(kuò)散方程) ，氣體傳質(zhì)模型是以對擴(kuò)散現(xiàn)象的研究為基礎(chǔ)的。臭 氧在水中的溶解要借助其擴(kuò)散才能進(jìn)行。擴(kuò)散有兩種基本方式：一種完全是由物質(zhì)分子 熱運(yùn)動(dòng)造成的，即分子擴(kuò)散。另一種是由于流體的湍流造成的，即湍流擴(kuò)散，一般把兩 者統(tǒng)稱為對流擴(kuò)散，并認(rèn)為可以用同樣的數(shù)學(xué)方程f i c k 第一定律予以表達(dá)。f i c k 第 9 山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文 一定律的表達(dá)式為： 。一掣 ( 2 1 ) 式中，。為組分a 在b 中的分子擴(kuò)散速度，即單位時(shí)間內(nèi)通過垂直于擴(kuò)散方向 單位截面積的組分a 的摩爾數(shù)。d 。為組分a 在組分b 中的擴(kuò)散系數(shù)，在一定的溫度 和壓力下其數(shù)值與濃度幾乎無關(guān)。皇魯為組分a 沿z 軸方向( 擴(kuò)散方向) 的濃度梯度。f i c k 配 第一定律表示的濃度是不隨時(shí)間變化的一維擴(kuò)散速率，但在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常是濃度隨 時(shí)間和空間同時(shí)變化的擴(kuò)散過程，這時(shí)要用f i c k 第二定律來描述： 等一等 q 2 該式是f i c k 第二定律的一維模型表達(dá)式，描述單相內(nèi)濃度隨時(shí)間t 和空間z 的變化 規(guī)律。對于氣液兩相間的傳質(zhì)過程，情況比單相傳質(zhì)過程要復(fù)雜得多嗍。 2 2 循環(huán)冷卻水中的水質(zhì)污染 2 2 1 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的污垢 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的污垢主要是由水中的細(xì)菌、霉、藻類等微生物群體與灰塵、泥 沙混合在一起形成的泥狀污濁物。根據(jù)e p s t e i n 在第六屆國際傳熱大會(huì)上提出的污垢分類 標(biāo)準(zhǔn)，污垢主要分為以下六類p 1 , 3 3 1 。 ( 1 ) 析晶污垢：指在流動(dòng)條件下，呈飽和的流動(dòng)溶液中的溶解無機(jī)鹽沉析在換熱面 上的結(jié)晶體。正常溶解度的鹽類沉析在冷卻面上，反常溶解度則沉析在加熱面上。 ( 2 ) 微粒污垢：指懸浮在流體中的固體微粒在換熱面上的積累。包括沉淀物垢和其 他機(jī)制形成的膠體粒子沉積物。 ( 3 ) 化學(xué)污垢：由化學(xué)反應(yīng)形成的換熱面上的沉積物。換熱面材料本身不參與化學(xué) 反應(yīng)。 ( 4 ) 腐蝕污垢：換熱面材料本身參與化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的腐蝕物的積聚，這種污垢不 僅污染了換熱面，而且還能促使其他潛在污垢物質(zhì)附著于換熱面而形成垢層。 ( 5 ) 生物污垢：宏觀生物體和微生物附著于換熱面上而形成的，生物污垢可能產(chǎn)生 污泥，污泥反過來對生物污垢的繁殖提供條件。 1 0 山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文 ( 6 ) 凝固污垢：指純凈液體或多組分溶液的高溶解組分在過冷的換熱面上凝固而形 成。 上述六種污垢分類是按照污垢沉積的過程分類的，但在實(shí)際過程中( 1 ) 一( 5 ) 類 污垢間都有相互促進(jìn)作用。但是考慮到普通循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中凝固污垢，化學(xué)反應(yīng)污垢 發(fā)生較少，而且微粒污垢和析晶污垢通常結(jié)合在一起，因此污垢可分為三類：水垢、腐 蝕垢和微生物垢，以上三種垢的特征如下。 ( 1 ) 水垢：白色或灰白色，質(zhì)地較堅(jiān)硬。 ( 2 ) 腐蝕垢：黃色、赤色，質(zhì)地較疏松。 ( 3 ) 生物垢：綠色、灰色，有臭味或腥味，質(zhì)地疏松。 由于實(shí)際過程中水質(zhì)較復(fù)雜，在金屬表面上沉積的污垢往往不是由單一的一類污垢 構(gòu)成的，而往往是由一種污垢占主要成分的混合污垢。 2 2 2 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的腐蝕 循環(huán)冷卻水在長期使用過程中會(huì)對設(shè)備產(chǎn)生兩類腐蝕：電化學(xué)腐蝕和微生物腐蝕 3 4 , 3 5 ，3 6 , 3 7 1 。 ( 1 ) 電化學(xué)腐蝕 在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，冷卻水在冷卻塔中自上而下淋落，要與空氣接觸，空氣中的 氧氣會(huì)溶解在水中，當(dāng)含有溶解氧的水在循環(huán)冷卻系統(tǒng)中和金屬材料接觸時(shí)，由于金屬 表面的不均一性和冷卻水的導(dǎo)電性會(huì)在金屬表面形成許多腐蝕微電池。而在循環(huán)冷卻水 系統(tǒng)中碳鋼應(yīng)用最多，以碳鋼為例，微電池的陽極和陰極分別會(huì)發(fā)生下列的氧化還原反 應(yīng)。 陽極區(qū) f e = f e 2 + + 2 e 陰極區(qū)0 2 + h 2 0 + 2 e = 2 0 h 。 電池反應(yīng)f e “+ 2 0 h = f e ( 0 h ) 2l 在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中其他金屬如銅的腐蝕也和鐵類似。由于以上反應(yīng)，微電池中陽 極區(qū)的金屬不斷溶解而被腐蝕。 ( 2 ) 微生物腐蝕 冷卻水中通常會(huì)含有硫酸根離子，在一般情況下硫酸根離子的性質(zhì)非常穩(wěn)定，但是 當(dāng)水中存在“硫酸根還原菌”和氧化酶時(shí)，硫酸根離子會(huì)參與微生物的新陳代謝而被還 原成二價(jià)硫離子，二價(jià)硫離子能和陽極反應(yīng)生成二價(jià)鐵離子形成黑色腐蝕產(chǎn)物硫化亞 山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文 鐵。主要反應(yīng)如下。 8 0 4 2 一+ 8 h + + 8 c 一一s 2 一+ 4h 2 0 + 能量 f c 2 + + s 2 - = f e si 另外在水中若存在鐵細(xì)菌，還會(huì)使f c 2 + 氧化為f e 3 + ，而使腐蝕加速形成鐵瘤。 2 2 3 微生物滋生和粘泥 冷卻水中的微生物一般指細(xì)菌和藻類。在新鮮水中，細(xì)菌和藻類都比較少，但在循 水中，由于養(yǎng)份濃縮，水溫升高和日光照射等作用，給細(xì)菌和藻類創(chuàng)造了迅速繁殖的條 件。大量細(xì)菌分泌出的粘液像粘合劑一樣，使水中飄浮的灰塵雜質(zhì)和化學(xué)沉淀物等粘附 在一起，形成的沉積物粘附在傳熱器的傳熱表面或輸水管道管壁上。由于在實(shí)際過程中， 水垢、腐蝕產(chǎn)物和微生物粘泥三者是混合在一起而存在，因此人們通常也把在循環(huán)冷卻 水系統(tǒng)管壁上的沉積物統(tǒng)稱為污垢【刎。 2 2 4 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的軍團(tuán)菌 軍團(tuán)菌為革蘭氏陰性菌，能夠生長在水