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user: 2. 原因分析 根据工业循环冷却水处理设计规范(GB50050-2017)要求，敞开式循环冷却水系统常规化验项目主要有pH值、电导率、浊度、总铁、异养菌总数、氯离子等 [ 1 ]，为了分析导致该终端处理厂循环冷却水系统水质恶化的原因，我们选取了以上监测指标中最重要的四项：总铁、浊度、pH、异养菌总数进行跟踪分析。 2.1. 循环冷却水系统水质不达标问题调查 该天然气终端厂循环冷却水质发生恶化之后，我们将所有指标的化验频次都提升到1次/天 [ 2 ]，通过跟踪一个月的化验数据，制定了循环冷却水水质不达标问题调查表(如表1所示)，并绘制了帕累托图(如图1)。 Table 1 Questionnaire on the non-compliance of circulating water qualit 序号 影响水质达标率的因素 频数(次) 频率(%) 累计频率(%) 1 浊度高 31 36.05 36.05 2 全铁高 26 30.23 66.28 3 pH偏低 10 11.62 77.90 4 细菌含量超标 10 11.62 89.52 5 其他 9 10.48 100 合计 86 100 100 表1. 循环水水质不达标问题调查表 图1. 循环冷却水系统水质综合达标率低帕累托图 从帕累托图可以看出，导致该终端处理厂循环冷却水系统水质综合达标率低的主要问题是造成循环水水质达标率低的主要问题是浊度高、总铁高。 2.2. 循环冷却水综合达标率关联因素 针对现状调查找出的导致循环冷却水系统水质综合达标率低的两个主要问题，经过多次讨论分析，绘制了导致浊度高、总铁高的因素关联图，如图2所示。 从图2可以看出，能够导致循环冷却水系统水质综合达标率低的末端因素有循环水泵设计缺陷、循环水池结构有缺陷、池底淤泥堆积、循环水池建造材料选择当、循环冷却水旁滤器设计缺陷、循环水污水超出污水系统处理能力、药剂选型不适用、加药方式不适用等8项内容 [ 3 ]。 图2. 循环冷却水系统水质达标率底因素关联图 为了从上述8项末端因素中找出导致循环冷却水系统水质综合达标率低的要因，我们制定了要因验证表(如表2)，并在现场进行了要因验证。通过验证得出，导致循环冷却水系统水质综合达标率低的主要因素有两个：一、循环水池结构有缺陷；二、循环水加药方式不适用。 Table 2 Principal verification for 序号 末端因素 验证方法 验证标准 1 循环水泵设计有缺陷 现场试验室内化验 保障换热设备循环水量 2 循环水池结构有缺陷 查阅设计图纸 设计满足工艺要求 3 循环水加药方式不适用 现场调查、室内试验 药剂浓度持续性高 4 循环水药剂选型不适用 取样化验、室内试验 药剂效果好、对水无影响 5 循环水池建造强度不合格 查阅资料、现场调查 建造质量对水质无影响 6 循环水旁滤罐设计有缺陷 现场验证、取样化验 旁滤罐能够净化循环水 7 污水处理装置不匹配 现场验证、取样化验 污水处理能净化循环水 8 循环水池内有淤泥堆积 现场调查、取样化验 循环水池底无淤泥堆积 表2. 要因验证表 2.2.1. 循环水池结构有缺陷导致水质综合达标率低 通过查阅设计资料，发现循环水池集水池和吸水池之间的连通口(规格为1000 mm × 1000 mm)靠近水池的东侧，经冷却塔冷却之后的循环水大部分从连通口直接进入吸水池东侧的泵吸入口，导致集水池、吸水池西侧大部分循环水处于不流动状态，长时间没有新鲜水置换，可能形成欠流动区、死水区(见图3) [ 4 ]。 图3. 循环水池结构缺陷示意图 死水区的水体基本不流动，没有新鲜水补充置换，会导致以下问题： 1) 淤泥沉积：由于水体不流动，进入该区域的悬浮物、固体颗粒等在重力作用下缓慢沉积下来，形成淤泥层； 2) 微生物繁殖：淤泥沉积后形成温床，微生物大量繁殖； 3) 循环水质恶化：由于死水区水体没有流动，化学药剂作用不到，微生物繁殖越来越严重，大量微生物滋生污染循环水质； 4) 换热设备结垢、腐蚀：随着循环水水质持续恶化，循环水循环过程中在换热设备处因通经变小，流态发生变化，导致细菌、悬浮物等在换热设备处聚积，导致换热设备结垢，并产生泥下厌氧腐蚀，严重影响设备换热效率，并导致设备腐蚀穿孔。 为了检测水体流动性的影响，我们实施了以下几项工作： 1) 在死水区、欠流动区水面放置泡沫块，观察其移动情况。经过小组成员一天的观察，发现泡沫基本没有移动，充分说明死水区、欠流动区的假设成立； 2) 用自制的打捞工具对死水区和欠流动区的池底进行打捞，发现池底堆积很厚的淤泥，探测淤泥厚度大约在50 cm左右； 3) 对吸水池东侧流动区和西侧的死水区水体分别取样化验，发现西侧死水区水体的浊度、细菌水量均大于东侧流动区； 4) 对换热不佳且存在穿孔的设备进行拆检，查看换热设备内部腐蚀状况，发现换热设备内部存在大量污垢，将垢样送至国家工业水处理工程技术研究中心使用X射线荧光仪进行检测，分析结果见表3 [ 2 ]。 从表3可以看出，换热器垢样的主要成分是铁的腐蚀产物，并含部分Ca的沉积物，主要成因为微生物代谢之后产生大量粘泥附着于管壁，导致泥下厌氧腐蚀，粘泥严重影响设备换热效率，泥下腐蚀导致设备穿孔。 Table 3 Fluorescence detection and analysis results of scale sample No. 组分 结果 单位 检测限 元素谱线 1 Na 2 O 1.40 mass% 0.05235 Na-KA 2 MgO 3.31 mass% 0.01863 Mg-KA 3 Al 2 O 3 0.703 mass% 0.00543 Al-KA 4 SiO 2 0.877 mass% 0.00602 Si-KA 5 P 2 O 5 0.374 mass% 0.00398 P-KA 6 SO 3 10.2 mass% 0.01659 S-KA 7 Cl 1.56 mass% 0.01449 Cl-KA 8 K 2 O 0.581 mass% 0.00449 K-KA 9 CaO 9.3 mass% 0.01051 Ca-KA 10 Fe 2 O 3 71.2 mass% 0.01057 Fe-KA 11 NiO 0.187 mass% 0.00752 Ni-KA 12 ZnO 0.310 mass% 0.00573 Zn-KA 表3. 垢样荧光检测分析结果 此外，还将循环水样送至工业水处理研究中心进行铁细菌、硫酸盐还原菌、异养菌定性检测。 定性检测结果如下表4所示： Table 4 Bacteria test results in water sample 检测项目 检测方法 实际数量 规范要求数量 异养菌 平皿计数法(GB/T14643) 6 × 10 5 个/mL <1 × 10 5 个/mL 硫酸盐还原菌 SRB测试瓶法 数量级10 3 个/mL <50个/mL 铁细菌 FB测试瓶法 数量级10 3 个/mL <10 2 个/mL 表4. 水样细菌检测结果 以上分析表明：因循环水池结构有缺陷，水体流动不畅，导致水体微生物和藻类大量繁殖，而微生物代谢会产生大量有机物，在水体中与胶体颗粒物粘附于管道、设备及填料上形成生物粘泥，生物粘泥影响了药剂的杀菌效果，并为细菌进一步繁殖提供了庇护所，并在泥层下形成垢下腐蚀，不仅导致循环水系统持续恶化，还严重影响设备换热效率及运行安全 [ 5 ]。 2.2.2. 循环水加药方式不适用导致水质综合达标率低 该终端厂循环水系统日常运营需加注缓蚀阻垢剂、粘泥剥离剂、氧化杀菌剂、高效分散剂等药剂。其中氧化杀菌剂、非氧化杀菌剂为块状或者粉末状，主要采用直接投加的方式加注 [ 6 ] [ 7 ]。缓蚀阻垢剂、高效分散剂为液态，设计加注方式为计量泵连续加注，但是由于计量泵的最小额定流量比加注量还大、加药罐为碳钢储罐易腐蚀，因而，终端采取的是倾倒式加注。 对上述加注方式，我们针对药剂循环水中总磷及余氯指标进行了跟踪检测，并形成了药剂浓度趋势图4。 从图中可以看出，总磷浓度和余氯浓度均不达标，且在刚加注时药剂浓度高，加注之后药剂浓度很快降低。 图4. 循环水池总磷浓度和余氯浓度趋势图