科学合理的工业循环冷却水处理可以改善工业生产流程，提升工业生产效率，实现节能减排。
随着社会经济的发展和工业化水平的提高，我国工业方面的用水量日益增加。为了响应国家加快发展绿色低碳循环经济的需要，推动经济社会全面向绿色化转型的政策，工业生产节能减排意义重大。其中，工业循环冷却水处理技术有着不可替代的作用。
工业循环冷却水系统是指工业部门使用的循环水系统，其功能是利用水循环降低工艺介质温度，保证设备正常运转，实现生产的顺利进行。水由于热容量大、化学性能稳定、传热和溶解能力强等特点被普遍用于工业生产的各个环节。在工业生产的用水中，循环冷却水占据了用水总量的50%～80%。据统计，我国工业生产用水量惊人，但工业循环冷却水的使用率不高，存在着明显的浪费现象。因此，有必要分析处理工业循环冷却水的现有技术，并寻找合适的优化措施。
循环冷却水系统
目前，工业上广泛使用两种类型的循环冷却水系统：开放式和封闭式系统。工厂使用的工业循环冷却水的清洗系统具体如何选择，取决于工厂的实际情况。
开放式系统是指循环冷却水与空气直接接触并被冷却的系统。在开放式冷却塔中，通过将热量转移到空气中，减少了回水的再循环。然而，开放式冷却塔需要水蒸发和冷却来完成冷却过程，这一过程导致了大量的用水损失。此外，开放式系统下，循环用水直接暴露在空气中会导致水质差、污水量大，还会间接增加用水量和成本。然而，与封闭式系统相比，开放式系统能源消耗少，空间要求相对较小。
封闭式系统是指在循环过程中，循环冷却水不与大气直接接触。在这个系统中，冷却水主要是通过冷却介质进行降温，没有明显的水损失。水中的矿物质和离子不会发生变化，水质也能得到保证。封闭式系统对空气量和喷雾泵的配置有很高的要求，这导致了封闭式循环冷却水系统的能源消耗高。由于热交换方面的局限性，单个闭路冷却塔的容量不高，当需要高容量时，往往需要将几个闭路冷却塔组合起来，这会占用更多的空间，加大能源的消耗量。此外，闭路系统的主要循环介质是软水，通常需要特殊的软水处理系统来补充闭路系统的水。
工业循环冷却水的主要问题
工业循环冷却水的使用广泛，存在于工业生产过程的各个环节。在不同的工业生产链条下，由于产热过程的多样化，被冷却的对象也存在很大的差异，工业循环冷却水的对象主要有冷凝器、热交换器、冷却器、发电机组、压缩机组、高炉、炼钢、化学反应机组等设备。在工业生产过程中，通过合理的冷却水处理设计可以有效减少用水量，保证生产设备的正常运作，提高工业冷却水的利用率，实现高效节能发展。但是，由于工业冷却水的循环使用，冷却水的水质受风吹、蒸发等影响严重恶化，这促使了一系列工业循环冷却水问题的产生。
沉淀物的产生
在工业循环冷却水的重复利用过程中，冷却水长期处于冷热交换的状态，由于受蒸发、风吹、排污和渗透等影响，水中的碳酸氢盐在经过传热器时会因热饱和发生反应，产生碳酸盐。时间久了，工业循环冷却水中的碳酸盐含量会急剧增加，一旦超过了水的溶解度，就会在传热表面沉淀下来形成硬垢。硬垢主要由无机盐组成，质地坚硬，在传热设备表面难以清洗，会影响生产设备的传热效率，不利于生产的顺利进行。
工业循环冷却水在使用过程中，由于高温和经过冷却塔的过程会不可避免地和空气接触，造成了水中CO2的散失和氧含量的增长。氧气和无机盐丰富的水质，加上光照的影响，藻类、细菌和真菌会大量繁殖，分泌的黏液和水中的有机和无机杂质混在一起形成黏泥沉淀物。工业循环冷却水过程中，补充水质差、壳程流速慢的部分极易形成此种黏泥沉淀物大量堆积。黏泥沉淀物的大量堆积会进一步加速微生物的繁殖，对设备造成损坏，严重时产生垢下腐蚀，影响工业生产的正常进行。
设备金属腐蚀
工业循环冷却水系统中的主要设备有冷凝器、热交换器、冷却器、水冷器等换热器，以及水泵、管道、阀门等循环动力设备。换热器的更换费用比较大，由金属腐蚀导致的穿孔和泄露造成的损失更大。在工业循环冷却水系统中，换热器的材质大多数是由碳钢构成的，传统的碳钢材料表面并非光滑均匀的，在与循环冷却水接触的过程中，会形成阴阳离子富集的两个区域，两个区域的离子在水的作用下发生反应，形成腐蚀电池，时间久了，发生质变，形成换热器管壁的金属腐蚀现象。设备金属腐蚀的主要形态有孔蚀、均匀腐蚀、缝隙腐蚀、选择性腐蚀和电偶腐蚀等。形成金属腐蚀的原因也是多样的，包括冷却水的酸碱度、阴离子的富集程度、溶解的气体、流速和温度等。
微生物引起的故障
在工业循环冷却水系统中，部分细菌、真菌和藻类的滋生会造成设备的故障。细菌可以直接或间接地形成金属离子的沉淀物或进行氧化还原反应，加速工业循环冷却水系统中金属的腐蚀；部分真菌会对换热器的木制材料进行腐蚀；藻类不会直接引起金属的腐蚀，但死亡的藻类及其形成的沉淀物会堆积成微生物黏泥形成沉积物下腐蚀。微生物黏泥会影响工业循环冷却水系统中换热器和冷却塔的冷却作用，还会影响循环水系统中设备的正常运行和水中缓蚀剂效果的正常发挥。
随着节能减排意识的增强，越来越多的工业企业开始关注废水回用，冷却水循环回路中的冷却水循环项目也成为开发商关注的焦点。如今，许多工业企业已经将其生产过程中处理过的废水作为冷却水循环系统的补水。研究人员一直在研究废水的再利用，在对生活废水进行预处理后，可作为冷却水再循环系统的补水。如果与高效的处理设备相结合，其水质相对较高。因此，有必要同时关注废水的再利用，以优化系统，保证企业的节水和减排。此外，节水和有效利用废水资源可以提高水的再利用率，实现多种水源的平衡使用。
工业循环冷却水的处理技术
微生物控制技术
微生物控制技术本质上是添加杀生剂，破坏微生物的生存环境，从而达到工业循冷却水质量提升的目的。开放式循环冷却水系统中微生物的控制宜以氧化性杀生剂为主，辅以非氧化性杀生剂，氧化性杀生剂的选择一般有氯酸钠、液氯、有机氯和无极溴化物等，氯化钠和液氯采用连续投放和冲击投放，无极溴化物应注意在投放前进行有效的活化措施。非氧化性杀生剂应选择高效、低毒的品种进行交叉使用，避免与缓蚀剂和阻垢剂的效果冲突。针对闭式循环冷却水系统，应当根据微生物的标准进行非氧化性杀生剂的不定期冲击投放，真空、高炉高温环境和煤气清洗的直冷水循环系统不宜进行非氧化性杀生剂的投放。
阻垢处理技术
阻垢剂分为阻垢缓释剂和阻垢分散剂。阻垢缓蚀剂主要是延缓循环冷却水中碳酸盐类结晶体的形成，其功能性官能团还能在金属表面形成保护膜，削弱水分子对金属的攻击，减少金属腐蚀程度。阻垢分散剂主要针对循环冷却水中已形成的碳酸盐类结晶体，通过改变晶体表面的活性成分，使晶体难以变大、沉淀，从而达到阻垢软化的目的。阻垢缓蚀剂和阻垢分散剂的合理配置使用，可以有效地防止水垢的形成。
内部缓蚀剂技术
目前市场上流行的缓蚀剂种类繁多，缓蚀剂在循环冷却水系统中发生物理或化学反应，通过形成氧化保护膜、沉淀保护膜和吸附膜3种膜减缓金属的腐蚀程度。根据化学成分的不同，缓蚀剂可分为有机类、无机类和聚合类3种。根据电化学腐蚀部位控制的不同分为阳极型、阴极型和混合型缓蚀剂3种。工业冷却水处理中最常用的缓蚀剂技术是Keystone，其次是锌盐，两者都有优点和缺点。Keystone是一种有效的腐蚀保护处理技术，适用于许多材料，如钢、铜和铝，但其缺点是非常昂贵。锌盐与Keystone相反，非常便宜，在处理冷却水方面非常有效。然而，它们毒性很强，所以处理锌盐时必须小心控制。在选择处理方法时，还要考虑工业冷却水处理的具体情况。
工业循环冷却水系统优化措施
针对工业循环冷却水系统的特点，可以进行以下优化措施。
一是改善循环冷却水系统。工业循环冷却水系统长期使用后总会有一定量的沉淀物，这将影响水质，可以添加旁流水系统，对循环水系统中的冷却水进行质量处理，再引流回循环系统。
二是着重处理水垢问题。通过在工业循环冷却水系统中投放阻垢剂、分散剂、缓蚀剂、杀生剂、预膜剂、活性剂等药剂，在水循环运作的各个阶段有效地控制微生物，抑制阻垢的产生，延缓或防止金属的腐蚀，从而达到提高效率，降低耗能，延长设备寿命的目的。
三是合理进行药剂的贮存和投放。循环冷却水系统的水处理药剂应贮存在化学品仓库，并在循环冷却水装置区内设药剂贮存间。针对开放式和封闭式系统要分别考虑排污水量、强制排污水量、自然排污水量等因素进行药剂的混合和分类投放。配置药剂时，应分析循环水样本和处理厂的现状，以确定应配置哪些浓缩药剂。应特别注意循环水的硫化物成分，以便在配置药品时确定各个化学成分的数量。
四是冷却水循环废水的处理。来自冷却水循环系统的废水具有较高的化学需氧量（COD），即有机物的污染越严重，可增设沉淀池、过滤格栅、滤网、隔油池和油水分离器等进行污水预处理，去除颗粒物质，通过添加混凝剂、絮凝剂、氧化剂等药剂进行氧化分解。
五是臭氧氧化分离和臭氧生物活性炭技术。臭氧是氧化和消毒作用很强的药剂，可以在水中发生极强的氧化还原反应，杀死水中的微生物，防止藻类真菌细菌的生长，而且能够有效降解有机物，去除铁、锰等金属离子，还能将有害物转化为无害物质，改善冷却水系统的嗅味。但是，臭氧的使用需要严格进行把控，很少在水处理中单独使用。臭氧和生物活性炭联合使用可有效去除水中的有机物和持久性化合物，是一种深度水处理技术。此种技术可以去除传统絮凝、沉淀等方法不可去除的可溶解成分。
