循环冷却水的水质稳定处理技术的发展在我国起步较晚，70年代初，我国引进十三套大化肥的同时引进了循环冷却水处理技术，它的优越性和带来的经济效益很快被人们公认，并由化工行业迅速推广到石化、医药、热电等其它行业。特别是80年代后期，循环冷却水处理技术得到了突飞猛进的发展，应用范围越来越广泛。
我厂生产抗生素，年用水量达3 000万t以上，是石家庄市第一用水大户。在目前水资源十分紧张的情况下，将占全厂用水量80%以上的冷却水改为循环冷却水是非常必要和势在必行的，循环冷却水处理技术的发展，为循环水的安全稳定运行提供了可靠的保证。
1、我厂循环冷却水系统的特点
1.1换热设备多、情况复杂、材质多样。我厂循环水系统换热设备约300多台，材质包括碳钢、不锈钢、紫铜和黄铜，而且换热介质温度差别大，又分布在不同区域，有的高达200 ℃，有的只有二十几度，这样给水处理运行带来一定的困难。
1.2抗生素药厂本身条件的影响。我厂是利用微生物发酵来生产抗生素的企业，生产工艺本身就是对微生物进行培养，由于换热设备多，设备的泄漏是避免不了的。另外，在抗生素生产的某些工艺中使用大量挥发性有机物，这些有机物弥漫在空气中，通过凉水塔与循环水接触而溶解在水中，为循环水中微生物的生长提供了丰富的养料。
1.3环境因素的影响。气候干燥，春秋季风沙大，加上离热电厂很近，空气中灰尘含量很高，这些灰尘在凉水塔中进行热交换时，空气中80%以上的灰尘进入到循环水中，使水的浊度升高，含泥量增加。
1.4补充水的影响。我厂采用地下水作循环水的补充水，水的硬度和碱度均较大，离子含量高。
2、循环冷却水处理配方的确定
首先，我们对补充水的情况进行了全面的分析，化验，其结果为Ca2＋90.18 mg/L，Mg2＋22.89 mg/L，K＋1.31 mg/L，Na＋24.72 mg/L，HCO3－257.60 mg/L，pH 7.96，Cl－41.36 mg/L，SO42－62.02 mg/L，NO3－21.58 mg/L，F－0.41 mg/L，SiO211.73 mg/L，游离CO25.6 mg/L。
根据上述数据，计算不同浓缩倍数和不同温度下的Langelier饱和指数的Rgznar稳定指数，结果见表1。
通常，稳定指数为5.0～6.0时，水是结垢型水；稳定指数为3.5～5.0时，水严重结垢。由表1可以看出，冷却水采用直流供水时为结垢型水，而当浓缩倍数提高到2.0时，冷却水严重结垢，而且结垢的趋势随温度的升高而加重。由此可见，我厂循环冷却水处理的重点是结垢问题。但由于循环水浓缩后水中离子浓度较大。再加上其它腐蚀性因素，所以腐蚀的问题也不容忽视。补充水的情况摸清后，结合我厂循环水的特点，采用正交试验法设计出一系列水处理方案，在实验室内进行了阻垢、缓蚀实验，初步确定出三种效果较好的水处理方案：1＃ HY-962＋HY-931＋BTA、2＃六偏磷酸钠＋有机膦＋T-325＋苯并三氮唑,3＃钼酸钠＋HEDP＋苯并三氮唑，这三个配方方案进行短管动态模拟实验，实验条件：热介质，常压蒸汽100 ℃；冷却水温差Δt＝10 ℃；换热管直径19 mm×2 mm；换热管长度1 000 mm；换热强度5.64×105 kJ/(m2.h)；流速1 m/s；实验用水：补充水浓缩2倍的水质；实验时间120 h。
浓缩倍数
Langelier饱和指数
Rgznar稳定指数
28 ℃
38 ℃
44 ℃
28 ℃
38 ℃
44 ℃
K＝1
0.93
1.13
1.23
6.1
5.7
5.5
K＝2
2.38
2.58
2.68
4.04
3.64
3.44
表2 实验结果
实验配方
1＃
2＃
3＃
设计规范
碳钢腐蚀速度/mm.a－1
0.076
0.097
0.094
0.127
不锈钢腐蚀速度/mm.a－1
0.001
0.001
0.003
0.005
铜腐蚀速度/mm.a－1
0.003
0.002
0.004
0.005
阻垢率/%
90.07
86.96
52.28
配方缓蚀、阻垢效果最好，而三个水处理配方的成本差不多，所以，我们确定1＃配方作为我厂循环水运行的水处理配方方案。
3、循环水微生物的控制
微生物控制是循环冷却水处理中十分重要的指标，也是较难控制的指标，它在较大程度上决定着循环冷却水是否能正常运行。微生物的危害在抗生素生产厂十分严重，由于设备的泄漏和厂区内空气中大量有机物的存在，为循环水中微生物提供了大量的营养物质，促进了微生物的繁殖。针对上述情况，我们首先对搜集不同的杀菌剂样品进行室内效果评价，控制水样温度、pH值及杀菌剂浓度，分别测定杀菌剂作用0、1、2、4、8、16、24 h杀菌率，从十几种杀菌剂中挑选出三种效果较好的杀菌剂进行现场应用实验。
杀菌剂
0 h
8 h
24 h
菌含量
/个.mL－1
菌含量
/个.mL－1
杀菌率/%
菌含量
/个.mL－1
杀菌率/%
TS-802
2.1×105
4.4×104
79.05
6.9×103
96.76
TS-801
7.8×104
1.3×104
83.30
2.6×104
66.60
SDA-1
5.0×105
1.3×103
99.74
9.2×102
99.81
从现场应用的情况看，SDA-1的杀菌效果最好，TS-802在运行24 h后的效果也不错。这样通过反复筛选评价的实验，确定出我厂杀菌方案为以氯气杀菌为主，辅助于SDA-1、TS-802杀菌剂。
4、现场应用效果
4.1从腐蚀速率看，我们采用28 cm2的标准挂片挂入循环水系统中，经过现场一段时间运行，测得的各种金属材料的腐蚀情况。
各种材料的平均腐蚀率与规范对照如下：碳钢平均0.014 16 mm/a，规范要求0.127 23 mm/a，不锈钢平均0.001 41 mm/a，规范要求0.005 09 mm/a，黄铜平均0.002 18 mm/a，规范要求0.005 09 mm/a，紫铜平均0.002 08 mm/a，规范要求0.005 09 mm/a。
从上面设计规范的要求，充分说明我厂循环水的腐蚀控制效果十分良好。
编号
材质
挂入
天数
预膜
原重/g
失重/g
腐蚀率
/mm*a－1
48＃
不锈钢
92
预膜
20.171 34
0.001 70
0.000 31
79＃
A3
92
预膜
18.658 00
0.051 46
0.009 35
169＃
黄铜
92
预膜
20.785 70
0.009 13
0.001 50
50＃
不锈钢
322
预膜
20.276 00
0.008 29
0.000 46
80＃
A3
322
预膜
18.810 78
0.212 38
0.011 02
168＃
黄铜
322
预膜
21.190 30
0.005 06
0.000 24
46＃
不锈钢
232
预膜
20.148 20
0.059 56
0.004 29
77＃
A3
232
预膜
18.875 13
0.344 78
0.024 83
70＃
紫铜
232
预膜
21.949 18
0.049 34
0.003 23
167＃
黄铜
232
预膜
20.540 42
0.024 42
0.000 16
77＃
不锈钢
184
预膜
20.005 39
0.042 85
0.002 45
76＃
A3
184
预膜
18.852 33
0.200 29
0.011 44
69＃
紫铜
184
预膜
21.954 80
0.018 00
0.009 34
166＃
黄铜
184
预膜
20.961 33
0.103 83
0.005 38
4.2结垢情况：检修时打开空气冷却器，溴化锂制冷机上的换热器看到，换热管表面光滑，没有任何结垢现象，杜绝了在使用循环水前空气冷却器因结垢而停机清理的事故，也说明了我们的运行配方对结垢的控制是很成功的。
4.3在微生物控制方面，开车初期，由于采用药剂不太理想，使微生物指标经常超标，后来，我们筛选出适合我厂条件的杀菌剂SDA-1和TS-802，并采取以氯气为主，辅助SDA-1、TS-802的杀菌灭藻方案。取得了良好的效果，细菌指标合格率由原来的70%提高到95%以上。
经过几年的运行实践证明：我厂采用循环水处理配方是很成功的。各项指标均优于设计规范的要求指标，年节水达标1 400多万t，经济效益和社会效益十分显著。
