工業用水處理

 
工廠因製程產生的熱量舉凡化學反應，熱機器運轉後之熱量，或加熱成型物之冷卻等，都必須靠冷卻水來移除熱量，否則對機器本身壽命或產品品質均會有間接影響。對於冷卻水系統一般會產生的問題有：
一.水垢沈積物：
當冷卻水中溶解性鹽類超過飽和濃度時即會產生無機鹽類沈積﹙稱之為水垢Scale﹚，通常冷卻水系統較常見之水垢有碳酸鈣、硫酸鈣等;而水中之泥沙、污泥等懸浮雜質，加熱濃縮後，會造成軟泥、污垢沉積，兩者附著於熱交換金屬表面時，將大幅降低熱交換效率。
二.腐蝕：
造成冷卻水系統管線設備腐蝕之原因一般有下列幾項：
1.水中溶存氧及溶解性鹽類濃度增加所造成之一般性腐蝕 ( General Corrosion )。
2.系統中兩種不同金屬互相接觸造成的流電腐蝕﹙Galvanic Corrosion﹚。
3.冷卻水中之雜質或腐蝕所產生沈積物而造成沈積物下腐蝕( Under Deposit Corrosion )。  
三.微生物繁殖：
由於大自然的陽光與水中之養份使細菌(Bacteria)、藻類(Algae)、真菌(Fungi)等滋長快速，如不加以殺滅，將造成系統管線或熱交換器微生物及其黏泥之污塞，而造成熱交換不良。 
 
冷卻水管線腐蝕剖視圖
處理效果比較圖
 
冷卻系統流程及加藥點示意圖
 
Q&A
冷卻系統
NO 冷卻系統問題： 問題原因說明：
1 冷卻水系統一般會發生那些困擾 (1)會產生水垢沈積（Scale & fouling），造成熱傳障礙和生產瓶頸。
(2)會產生腐蝕（Corrosion）問題，導致生產設備損壞、增加維修和設備壽命提前結束，並造成系統氧化鐵沈積，進而加速並惡化水垢沈積。
(3)會產生微生物大量滋長，導致微生物及其粘泥（slime）堵塞系統、阻礙水流，造成熱傳障礙，並導致水垢和腐蝕問題惡化。
2 一般常見的水垢沈積物有那些 一般常見的水垢沈積物有:碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鎂、硫酸鈣、矽酸鈉、矽酸鎂等。
3 水中結垢(Scaling)與污垢(Fouling)有何不同： (1)Scaling是化學物質過飽合，所造成的結晶性水垢，一般較為堅硬，其水垢分析結果有固定的化學組成。
(2)Fouling是由各種懸浮雜質(SS)沈澱而成，一般較為鬆軟，其水垢分析結果沒有固定的化學組成。
4 水垢對熱傳的危害有多嚴重

從下表的數據，即可了解。

水垢厚度（ｍｍ）
熱交換率（ BTU/ft 2 /F°）
熱交換損失（ %）
電力損耗率(%)
0
92.77
0
0
0.3mm
73.68
21%
10%
0.6mm
61.12
34%
20%
0.9mm
52.20
44%
31%
1.2mm
45.60
56%
42%
1.6mm
39.52
57%
53%
5 影響冷卻水沈積的因素有哪些，可否概述之 (1)水質：冷卻水形成沈積問題的主要因素有pH、形成結垢物質的溶解形態及數量、懸浮物狀態及含量、濃縮倍數等等。
(2)溫度：溫度影響結垢及沈積至鉅，溶解度隨溫度升高而降低的物質容易在高溫部位沈積。
(3)流速：殼側冷卻設備通常流速較低，流速低於每秒一呎時，由於懸浮物沈降，容易造成污塞問題。熱交換器冷卻水設計流速通常為3~8呎/秒。
(4)微生物滋長：微生物控制不良易造成黏泥污塞問題。
(5)腐蝕：金屬腐蝕所形成的大量化產物，非但加速腐蝕，也產生沈積問題，干擾熱傳導率。必須留意腐蝕抑制方案的效果。
(6)製程污染：製程洩漏可能導致無機鹽析出或有機物附著。油脂物質附著熱交換表面，會形成油膜，妨礙熱傳導，且黏著其他物質，更加劇沈積問題。
6 控制冷卻水中沈積物的一般處理方式有那些 (1)補給水先經過軟化
(2)加酸降低冷卻水的 pH
(3) 補給水預先過濾或冷卻水做旁流過濾
(4)降低濃縮倍數
(5)添加分散劑抑制水垢沉積
(6)利用旁流過濾器(Side stream filter)降低S.S.
(7)利用Air Bumping 或 Back Wash降低熱交換器沈積物
7 冷卻水常發生那些腐蝕問題 冷卻水常發生的腐蝕有：均勻腐蝕、點蝕（Pitting）、流電腐蝕（Galvanic corrosion）、流蝕（Erosion）、沈積物下方腐蝕（Underdeposit corrosion）、摩擦腐蝕、疲勞腐蝕等。
8 微生物會造成冷卻水的那些困擾 (1) 微生物和粘泥會阻塞水管，降低水流。
(2) 微生物和粘泥會造成熱傳障礙，造成生產瓶頸；也會造成冷卻水塔散水材堵塞，導致冷卻水溫度無法降低。
(3) 有一些微生物本身會造成腐蝕問題(例如：鐵細菌和硫酸根還原菌)，微生物粘泥會造成沈積物下方的腐蝕。
(4) 會加速水垢沈積物的生成。
9 什麼是退伍軍人症呢 退伍軍人症是一種叫Legionella pneumophila細菌所引起的肺炎症狀，起初因美國退伍軍人在1976年聚會時，造成34名退伍軍人死亡而聞名。因為冷卻水塔是這種細菌的最佳繁殖場所，所以冷卻水塔必須檢測有無這種細菌，發現有的時候，冷卻水塔就必須添加對退伍軍人症有效的殺菌劑。
10 什麼是氧化型和非氧化型殺菌劑 氧化型殺菌劑是具有強烈氧化性的殺菌劑，通常是一種強氧化劑，常見的有：氯氣、次氯酸鈉、次氯酸鈣、臭氧、二氧化氯等。
非氧化型殺菌劑主要是以致毒劑作用於微生物的特殊部位，而達到殺菌的作用，常見的有：四級胺鹽、氯酚化合物、硫醇化合物、有機磷類等等有機非氧化型殺菌劑。
11 當一個冷卻水系統有問題時，需如何處理 (1)現場採取原水、冷卻水做水質全分析，以了解水質之pH、電導度、鹼度和各種離子數值。
(2) 由水質分析表中各種離子的濃縮倍數計算，可以知道有無鈣、鎂、碳酸鹽、矽酸鹽...等濃縮倍數偏低，從而知道有那些水垢沉積。
(3) 由水質分析表中的鐵份數值，可以判斷系統有無腐蝕問題。
(4) 由原水和冷卻水水質計算LSI(蘭氏指數)，可以知道兩種水質的腐蝕性和結垢傾向。
(5) 將現場的熱交換器打開調查，可以了解系統有無：水垢、淤泥、腐蝕、微生物等問題，再由沈積物分析，可以更確認以上問題。
(6) 由現場水樣細菌培養，可以確認微生物問題。
(7) 由水系統流程圖，可以確認Critical heat exchanger，並了解系統材質及特性。
(8) 綜合以上問題之後，有經驗的水處理公司會提出適當的冷卻水處理建議方案，包括：水質控制標準、水垢分散劑、腐蝕抑制劑、殺菌藻劑的添加方法和控制要點。
 
冷凍系統
NO 冷凍系統問題說明： 相對處理藥品及功效：
1 冰水系統因水垢產生散熱不良，且因抗凍劑所造成系統嚴重腐蝕，水色混(紅)濁，腐蝕沈積物污塞。 使用ARKO-500密閉系統腐蝕抑制劑系列產品：
針對冰水與抗凍劑等密閉系統，抑制腐蝕效果迅速，功效優異，確保管線潔淨，延長設備使用年限，增加運轉之穩定性。 
2 設備或熱交換器因水沉積或菌藻滋生所造成之污塞，使散熱效果不佳。 使用ARKOCLEAN-124高效力除垢劑系列產品：
去除沈積水垢及污垢效果絕佳，清洗速度快，除垢時效果佳，且可於清洗中立即判定系統清洗程度。 
3 對於氣冷式、冰水式空調系統之鋁鰭片因附著空氣中灰塵、油脂,日久影響交換效率，使冷房效果差、電費支出增加，甚至吹出之冷氣有異味。 使用ARKOCLEAN-120鋁鰭片清洗劑：
內含界面活性劑、腐蝕抑制劑、高效力清洗劑，除污垢效果迅速，不腐蝕鋁材質金屬，確保空調品質，提供清新空氣。 
 
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