空调冷却水水质标准DB31.docx

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空调冷却水水质标准DB31

空调冷却水水质标准DB31/T143-94

项目

单位

指标

化验方法

PH

冷却水

热媒水

冷媒水

GB-5750

GB-5750

总硬度

PPM

<800

<200

<200

GB-5750

TDS

PPM

<3000

<2500

<2500

GB-5750

浊度

度（NTU）

<50

<20

<20

GB-5750

总铁

PPM

<1

<1

<1

GB-5750

总铜

PPM

<0.2

<0.2

<0.2

GB-5750

细菌总数

个/ml

<1×104

<1×103

<1×103

GB-5750

工业冷却水水质规GB50050-2007

项目

单位

要求或使用条件

许用值

浊度

NTU

根据生产工艺要求确定

≤20

换热设备为板式、翘片管式、螺旋板式

≤10

PH

6.8～9.5

钙硬度+甲基橙碱度

（以CaCO3计）

mg/l

碳酸钙稳定指数RSI≥3.3

≤1100

传热面水侧壁温大于70℃

钙硬度<200

总铁

mg/l

≤1.0

Cu2+

mg/l

≤0.1

Cl-

碳钢、不锈钢换热设备，水走管程

≤1000

不锈钢换热设备，水走壳程

传热面水侧壁温不大于70℃

冷却水出水温度小于45℃

≤700

SO42-+Cl-

mg/l

≤2500

硅酸（以SiO2计）

mg/l

≤175

Mg2+×SiO2

（Mg2+以CaCO3计）

mg/l

PH≤8.5

≤5000

游离氯

mg/l

循环回水总管处

0.2～1.0

NH3-N

mg/l

铜合金换热设备

≤1

≤10

石油类

mg/l

非炼油企业

≤5

炼油企业

≤10

CODCr

mg/l

≤100

中央空调冷却水

中央空调冷却水处理

中央空调系统通过冷冻水循环、制冷剂循环和冷却水循环。

冷却水多为开放式系统，冷冻水与采暖水为封闭式。

目前，高层建筑或封闭式厂房的冷冻水与采暖水多为同一系统，在夏季走冷冻水，在冬季走采暖水。

                图表1循环水流程图

中央空调水系统的用水通常分为两类，即未经过任何处理的自来水和软化水。

水中对设备主要产生影响的因素分别为硬度、碱度、微生物、pH值、Cl-、氧含量等。

自来水因地区不同而水质变化较大，在水的循环过程中，硬度和碱度是造成结垢的主要因素，而Cl-、低pH、溶解氧、生物粘泥是造成腐蚀的罪魁祸首。

冷却塔管理

开放式冷却塔从空气吸入灰尘、泥土、烟灰、有机物碎片和其它各种各样的物质。

进入冷却塔中的空气中的颗粒物会被冷却水洗涤下来，进入循环水中，并逐渐浓缩。

冷却塔周围的空气环境严重影响冷却水的质量，比如土建、风向、空气污染程度等，因此,做好冷却塔的管理非常重要,做好定期的清扫工作。

如果灰尘比较大，就需要循环水的旁滤处理，进行水质净化。

   小资料：

每立方厘米中含有100,000个以上的颗粒物，在大城市附近是很正常的。

CliveBroadbent在1992年ASHRAE（美国取暖、制冷和空调工程师协会）年会上报道，“一座200冷吨的冷却塔在一个季节，从空气和补加水中吸收的颗粒物在600磅以上”（ASHRAE手册，1996）。

结垢控制---中央空调主机（蒸发器、冷凝器管理）管理

由于冷却塔水的蒸发，水不断浓缩，水质矿物质含量逐渐增多，结垢倾向加大，可能会造成空调主机热交换效率下降，日常表现为：

主机开机后，在短时间温度不能降低到适宜温度；主机的工作时间延长，开机台数增多；主机报警等故障。

因此，需要对主机定期的清洗。

另外一个重要问题，就是换热器泄露，造成主机严重故障。

如果主机换热器表面结垢，这就为水中微生物的附着创造了条件，一些厌氧菌会产生硫酸或盐酸，在氯离子Cl-的作用下，在换热器的表面部位，由慢慢地腐蚀逐渐变为加速腐蚀，造成设备泄露，换热器报废。

水中细菌、微生物含量以与水的浊度，是控制腐蚀的两项重要指标。

降低结垢风险的方法：

1、水质软化：

补软水，循环水除垢软化2、加阻垢剂、分散剂等 3、定期排污，控制浓缩倍数

电化学技术就是采取循环水除垢的方法，进行水质软化，降低水中钙离子的含量，使得系统水质不结垢。

换热器表面干净、清洁，没有垢层附着。

药剂对结垢控制的局限性：

1、加的阻垢剂有时效性，时间长容易失效

2、药剂可能增加新垢

3、高温时药剂分解

4、药剂使得碳酸钙的溶解度增大，但阻垢能力有限，浓缩倍数高于3倍结垢风险大大提高

5、药剂使得水质环境复杂，难以管理

能耗管理---硬垢降低了热交换效率

悬浮物和生物膜与水垢混合在一起，在热交换器列管表面形成沉积物，从而降低了冷凝器的热交换效率。

研究表面，1mm水垢就能造成空调机组效率下降45%。

热交换器上0.25mm厚的污垢或者结垢层，将降低热交换效率，增加能耗10%。

下式可以用来计算一个冷却循环水系统一年的能耗成本：

冷却系统吨位×吨水电耗×负载系数×每年工作时间×每度电成本=每年能耗成本

例如，400冷吨×0.65kw/冷吨×0.7负载系数×2500小时/年×0.6元/kwh=27.3万元/年

如果热交换器上的污垢厚度为0.25mm，运行一年的电费将增加2.73万元。

垢厚度（mm）

传热效率（BTE/ft/°K）

传热损失

制冷能力下降至

增加电能消耗

0

92.77

0

-

0

0.3

73.68

21%

92%

11%

0.6

61.12

34%

76%

23%

0.9

52.20

44%

72%

32%

1.2

45.60

56%

-

41%

1.6

39.52

57%

-

52%

资料来源：

PhilipKotz咨询公司、美国标准局、美国伊利诺伊州立大学、中国技术服务社能源中心等。

而且，冷却系统本身产生颗粒物，例如腐蚀产物、无机物沉淀（铁的氧化物、硬度盐类等等）、微生物宿主、有机化合物的聚集体和其它的物质，会加速腐蚀和腐蚀物的形成。

图表2药剂处理不佳的换热器

生物粘泥导致的热交换损失是碳酸钙垢的5倍

循环水的环境是细菌、微生物适宜的生存环境，造成生物黏泥。

冷却塔和空气不断交换，空气的营养物和细菌微生物进入系统，水温也是细菌容易繁殖的适宜温度，水中含有细菌繁殖所需要的营养物，比如P、N、S等，这样细菌、微生物在系统中就会不断生长，故需要对细菌、微生物进行杀灭。

  《水处理规》中强调，控制和防治生物粘泥的关键，是控制水质细菌含量，最简单的成功方法是保持系统清洁。

生物粘泥导致的热交换损失甚至大于无机水垢造成的热交换损失。

美国CTI（冷却塔技术研究所）的报告显示，生物膜（粘泥）的热传导率只有碳酸钙垢的1/5。

沉积物类型

传热效率（w/m/°K）

碳酸钙

2.93

生物膜（粘泥）

0.63

硫化钙

2.31

磷酸钙

2.60

磷酸镁

2.16

磁性氧化铁

2.88

资料来源：

N.Zelvar,W.G.Characklis和F.L.Roe,CTIPaperNo.TP239A

腐蚀问题

   腐蚀有全面腐蚀、局部腐蚀两种。

局部腐蚀和微生物控制密切相关。

全面腐蚀采用镀膜，对换热设备和管道进行保护，危害最严重的是局部腐蚀。

局部的腐蚀，通常发生在储罐和输水系统中，有高活性的局部阳极电位引起的。

腐蚀是离子浓度不对等或者氧浓度差异所致。

经常发现在高温区（热水的出水端）、晶格缺陷处、切削部位、表面划痕或裂纹处。

点蚀是金属损坏的最常见因素。

一个穿孔能够毁掉一台关键的热交换器，从而能够导致整个工厂停产。

厌氧菌会在生物膜深处氧稀缺的地方繁殖。

一些细菌能够够代不锈钢中的碳、一些细菌能够生成硝酸、硫酸或者有机酸，从而加速腐蚀。

细菌菌群下面潮湿的表面氧的消耗，会导致形成“微分通风电池”，从而引起电流腐蚀。

水系统中超过70%的腐蚀是由微生物加速或者导致的。

微生物，象细菌，在所有腐蚀方面比以前认为的作用更大。

点蚀的深度和大阴极区域与小活性阳极区域的比例成正比。

  石油、化工厂常出现设备泄漏，水中出现油污、物料等，水的浊度长时间降低不了，这样的情况往往意味着设备穿孔，局部腐蚀发生。

这样的事故，在设备运转时是不太容易发现的。

而且这样的细小的空洞，往往覆盖在垢层的下面，不太容易发现，即使进行设备检修时，导致在设备穿孔前不太容易发现，而认为水处理还“可以”，直到出现了设备泄漏，为时已晚。

军团菌问题

军团菌的危害还不为一般人所认知，因此对它的危害不会引起足够的重视。

但是，由于中央空调环境的封闭性，工作区域的人员每天要在这样的空气环境中待8个小说，长期在军团菌环境中待的人，很容易患上“空调病”，出现呼吸、疲劳、咳嗽、胸闷等症状，而误认为是感冒了，其实，极有可能是感染了军团菌。

控制冷却塔细菌成为关键。

冷却塔的军团菌随风进入空气，由新风机组吸入，而进入送风系统，到达工作区域。

    军团菌普遍存在于有水的环境中，军团苗本身存活能力不强，冷冻与加热均能杀死该菌。

它的存活、繁殖温度条件为20－58℃（最佳35－46℃）。

为了防治冷却塔传播军团菌，许多国际或以疾病防治中心名义，或以冷却水协会的名义发布了“冷却塔防治军团菌守则（或指南）”他们的共同点就是要消除军团菌赖以生长的污垢、沉渣与粘泥，要求每年（每季节）清洗填料，系统用化学杀菌。

对于疑有军团病发生的情况，则要求加强清洗杀菌工作。

由于清洗冷却塔与循环系统十分繁琐，费时费工。

检测军团菌的方法还不够灵敏、精确，所以至今没有一个国家对冷却塔作出强制性操作规。

但地区性、州县、行业性的规已经被推行多年。

冷却塔与空调系统是否有利于预防军团菌与设备设计关系密切，一些不宜于机械清洗填料的冷却塔应予以改造或更换。

适宜于冷却塔杀菌的季铵盐、唑啉酮类杀菌对于杀灭军团菌已被证实无效。

清理军团菌滋生的场所是防治军团菌的关键。

电化学杀菌技术，使得军团菌不复存活。

药剂杀菌的不足：

1、需氧化性杀菌剂和非氧化性杀菌剂交替使用，否则细菌能死而复生，细菌具有耐药性

2、杀菌剂投加时间不好控制

3、投加量或多、或少都不利于杀死细菌

4、投加过量，直接导致腐蚀

5、循环水中细菌微生物的尸体只能通过排污和旁虑降低，水质浊度一般较高，腐蚀加剧

电化学杀菌技术：

1、不需要药剂杀菌，细菌不会产生耐药性

2、产生大量的杀菌物质羟基自由OH.、臭氧O3、双氧水H2O2，能彻底杀死细菌

3、水质浊度低，水质清澈

结论：

理论和实践证明，电化学技术杀菌比药剂杀菌能力强100倍，水中细菌含量极低。

EST处理的系统，黏泥不容易滋生，垢下腐蚀、穿孔腐蚀难以发生。

换热器维修频率大大降低，维修成本降低，物料泄漏事故难以发生，工厂开工率大大提高。

传统的化学方法优势与缺点

  常用的一些药剂名称：

 *Biocides/杀生剂                                *ScaleInhibitors/阻垢剂

 *CorrosionInhibitors/缓蚀剂              *Bio-Dispersants/生物分散剂

 *Disinfectants/消毒剂                         *CleaningAgents/洗涤剂

 *AcidDescalers/酸性剥离剂                *Chlorinating&DechlorinatingAgents/加氯&除氯剂

优势：

（1）化学药剂见效快

（2）适用于大多数系统

缺点：

（1）多数化学药剂都是非环境友好型的，某些化学药剂会生成危险的三卤甲烷（致癌物）和卤代乙酸。

（2）需要封闭监控、储存和自动加药设备。

（3）水处理服务环节多，工作繁琐，管理复杂，容易导致水处理失败

（4）不能彻底、持久杀灭细菌:

细菌具有耐药性，容易造成软垢、黏泥，导致垢下腐蚀，设备泄漏

（5）某些化学药剂导致和加速腐蚀。

（6）化学药剂在较高的水温中会分解，失效。

（7）即使到现在，药剂仍然无法实现水处理的程序化、自动化管理，药剂仍然需要采取外包的模式，药剂水处理的管理仍然面临非专业管理的现状。

电化学技术EST---世界发明专利

EST是利用水与水中矿物质的电化学特性，通过电解来调节水中矿物质的平衡，而实现阻垢、防腐和防治微生物的目的。

优势：

（1）不用药剂，没有健康和环境危险，没有污水排放

（2）节省：

节水40-60%；节电5-15%；节省劳力10-50%

（3）除垢能力强大，杀菌能力是药剂的100倍，减少黏泥滋生，提高热交换器效率

（4）结垢、细菌控制得力，换热器不堵塞，设备穿孔泄漏风险降低，维修的频率和成本大幅度降低。

（5）运行成本低（150-400W/台），可忽略不计

（6）全自动化处理，无需人工服务，水处理纳入设备管理

（7）具有专利的技术

（8）超过10年的应用经验，以与超过2000个用户。

（9）EST系统排出来的水没有污染，可以用来浇灌和清洗使用。

（10）设备牢靠，几乎不需要维修。

中央空调冷冻水、采暖水

    中央空调系统通过冷冻水循环、制冷剂循环和冷却水循环，不断将建筑物的热量传递到自然界中，而获得舒适的空间环境。

冷却水多为开放式系统，冷冻水与采暖水为封闭式。

目前，高层建筑或封闭式厂房的冷冻水与采暖水多为同一系统，在夏季走冷冻水，在冬季走采暖水。

  中央空调水系统的用水通常分为两类，即未经过任何处理的自来水和软化水。

水中对设备主要产生影响的因素分别为硬度、碱度、微生物、pH值、Cl-、氧含量等。

自来水因地区不同而水质变化较大，在水的循环过程中，硬度和碱度是造成结垢的主要因素，而Cl-、低pH、溶解氧、生物粘泥是造成腐蚀的罪魁祸首。

  而对于软化水而言，失去了结垢性离子Ca2+、Mg2+等，没有结垢问题，同样设备也失去了保护性结垢层，其腐蚀性增强，从而加重了腐蚀穿孔现象。

对于封闭式系统（冷冻水和采暖水），由于水中的溶解氧和微生物的存在，初始时，腐蚀速度较慢，有一个逐渐加速过程，最终会导致同前两种水一样的红水现象。

结垢问题

   采暖水是指通过锅炉加热或蒸汽加热而使水加热然后进行循环使用的热水系统。

在空调系统中，采暖水与冷冻水系统常使用同一管程，只是使用时间不同，夏季为冷冻水，冬季为采暖水，同样，二者都属于密闭系统。

   冷冻水和采暖水的浓缩倍数基本不变，为密闭式循环系统，采暖水水温一般在80℃左右。

采暖水由于水温较高，结垢与腐蚀两种危害同时存在。

由于添加的水量有限，结垢问题一般不会太严重。

其腐蚀机理与冷冻水基本相同，只是水温较高，腐蚀趋势有所加强。

同时，由于有垢层的出现，又会出现垢下腐蚀的现象。

   冷冻水的浓缩倍数基本保持不变，水温大多数在6℃到12℃之间。

目前采取药剂处理，水处理药剂为一次性投入，在指定的周期排污换药。

冷冻水系统因其水量基本保持不变，水中钙、镁离子不因循环而增加，所以结垢趋势并不严重。

腐蚀问题

 系统主要存在的问题为溶解氧腐蚀。

碳钢金属表面并不均匀，当与冷冻水接触时，会形成许多微小的腐蚀电池。

在溶解氧存在下的中性水中碳钢的腐蚀机理是：

　　阳极反应Fe = Fe2+＋2e-

　　阴极反应1/2O2＋H2O＋2e-=2H0-

当亚铁离子和氢氧根离子在水中相遇时，就会生成Fe（OH）2沉淀

           Fe 2+＋2H0- = Fe（OH）2

如果溶解氧充分，则会进一步氧化Fe（OH）2，生成黄色的绣Fe2O3•H2O，这是红水现象的原因，而不是Fe（OH）3。

如果水中溶解氧不充分，则Fe（OH）2进一步氧化绿色的水合物四氧化三铁或黑色的无水四氧化三铁。

   在密闭式冷冻水系统中，溶解氧会因腐蚀的发生而迅速消耗，变的不充分。

但这些系统仍会有少量的溶解氧存在，主要是通过阀门、管接头、泵的压垫漏进来的。

此外，冷冻水系统虽然补充水很少，但溶解氧也会随着补充水的加入而带入系统中。

所以溶解氧是造成冷冻水系统腐蚀的主要原因。

   由于冷冻水长期不置换，水中溶解的铁量会不断增加，达到饱和状态并沉淀成为有害的淤泥，导致热交换器和风机盘管堵塞，直至阻碍热交换过程。

另外，腐蚀沉积物给那些以腐蚀为生的细菌提供了温床。

在沉积物下面发现的细菌以它们自身产生的酸溶解出来的铁为食物。

  最常见的解决方法就是添加化学品，但是不能完全解决问题，而且还引起管道与连接件和昂贵设备的腐蚀。

冷冻水中生物粘泥问题

冷冻水中的另外一个问题就是微生物问题。

微生物代产物和腐蚀产物一起构成污垢会沉积在热交换器表面，导致热交换效率的降低。

生物粘泥导致的热交换损失要比碳酸钙水垢还要严重。

沉积物类型

传热效率（w/m/°K）

碳酸钙

2.93

生物膜（粘泥）

0.63

硫化钙

2.31

磷酸钙

2.60

磷酸镁

2.16

磁性氧化铁

2.88

       资料来源：

N.Zelvar,W.G.Characklis和F.L.Roe,CTIPaperNo.TP239A 

  另外，就是微生物会加速腐蚀发生。

厌氧菌会在生物粘泥深处氧稀缺的地方繁殖。

一些细菌能够代不锈钢中的碳、一些细菌能够生成硝酸、硫酸或者有机酸，从而加速腐蚀。

细菌菌群下面潮湿的表面氧的消耗，会导致形成“微分通风电池”，从而引起电流腐蚀。

水系统中超过70%的腐蚀是由微生物加速或者导致的。

微生物，象细菌，在所有腐蚀方面比以前认为的作用更大。

处理的化学方法

为了稳定冷却循环水的操作和环境条件，几种不同的化学药剂需要使用，例如：

 *Biocides/杀生剂                      *ScaleInhibitors/阻垢剂

 *CorrosionInhibitors/缓蚀剂    *Bio-Dispersants/生物分散剂

 *Disinfectants/消毒剂               *CleaningAgents/洗涤剂

 *AcidDescalers/酸性剥离剂     *Chlorinating&DechlorinatingAgents/加氯&除氯剂

优势：

（1）每一种化学药剂都能实现指定的和期望的结果。

（2）化学药剂通常可以按月采购。

缺点：

（1）多数化学药剂都是非环境友好型的。

（2）需要封闭监控、储存和自动加药设备。

      （3）每种化学药剂需要合适的浓度和充分的接触时间。

     （4）不充分性:

残留的微生物会恢复生长。

     （5）某些化学药剂导致和加速腐蚀。

     （6）某些化学药剂会生成危险的三卤甲烷（致癌物质）和卤代乙酸。

      （7）某些化学药剂在较高的水温中会分解。

SCP电化学方法

  水垢预防系统（SCP）是集4种功能于1身的设备，用来连续自动的预防水垢结晶析出、预防设备和管道腐蚀、防止微生物污染，同时减少游离氯和溶解氧的含量。

从而维持水平衡，防治腐蚀过程；净化水防止微生物滋生而带来的腐蚀；预防水垢沉积；杀灭微生物，预防生物粘泥污染；减少维护费用和运行成本。

  电化学水处理系统系统（EST）

EST水处理系统,是新一代水处理技术，代表了水处理的国际最高技术水平，是药剂的替代技术,应用于循环水水质处理,解决结垢、腐蚀、微生物等问题。

其处理效果比药剂处理效果好，水质指标超过“国标”，是一种清洁、环保、节能减排的水处理技术，具有明显的技术效益;其可以提高浓缩倍数很高，能节约大量的水费，没有污水排放，是一种优秀的水资源管理水处理系统,因此也同时具有经济效益。

EST系统使用于的客户：

1、 技术管理重视，希望能改进生产工艺的企业—不适用于对技术马虎的企业；2、 药剂处理存在或者潜在存在隐患的企业—换热器泄露隐患、停车检修、腐蚀穿孔；3、 换热器价格昂贵，或者对产品质量要求严格的企业；4、 药剂处理管理难以规，药剂水处理难以管理；5、 想提高技术效益的企业：

减少穿孔腐蚀、物料泄露的风险；降低换热器结垢导致的能耗上升；6、 想提高经济效益的企业：

高浓缩倍数管理，节水的企业。

EST技术带给客户的好处：

1、 全自动处理，无需人工服务；2、 运行成本极低，可以忽略不计；3、 高浓缩倍数管理。

节能减排技术，没有污染、没有污水排放，最大限度利用水资源；4、 除垢、防腐、细菌微生物杀灭一体化处理，功能强大；5、 可以减少水处理的管理环节，减少投资；6、 节省药剂费、水费、能耗增加费用、加药设备、辅助性电磁类水处理设备（电子除垢器、旁流水处理器等）；7、 处于工厂办公区的人员，无需担心军团菌等致病细菌的侵害。

以下领域药剂没有电化学水处理系统具有优势：

1、 老系统2、 补水含氯比较高的系统3、 换热器泄露隐患的系统4、 系统中管道和设备具有多种不同材质的系统，比如铁、铜、铝等材质。

 ＥＳＴ系统的除垢、杀菌、防腐机理

   电化学水处理系统EST是药剂的替代技术，即不需要药剂的使用，而水处理效果至少达到或者超过药剂的处理效果，能严格按照国家水处理标准管理。

该系统没有污水排放，节水节能，全自动化运行，操作简单，运行成本可以忽略不计，是新一代水处理技术，代表了水处理的最高水平。

除垢：

ＥＳＴ系统是一种高效的水质软化系统，系统中钙含量比较低，且比较稳定。

ＥＳＴ系统产生强碱性环境，让碳酸氢钙变为碳酸钙，沉淀于设备中，系统不断的清除生成的垢。

防腐：

由于电解反应，水的电化学特性改变，系统水质维持在低腐蚀的状态。

由于系统中细菌含量极低，由细菌造成的局部破坏、穿孔腐蚀难以发生。

长期以来，设备的穿孔、物料泄露问题得以解决。

大量的应用案例，以与数据分析显示，该系统的防腐效果要远远好于药剂。

杀菌、灭藻：

ＥＳＴ系统产生大量的羟基自由基ＯＨ．、双氧水Ｈ２Ｏ２、臭氧Ｏ３等强氧化性物质，彻底杀灭细菌、微生物，系统水质清澈，浊度低。

权威检测结果显示，系统水中微生物的含量极低，仅为国家标准的１／５００。

　　由于该系统的高效杀菌能力，系统水质浊度比使用药剂时低很多，细菌含量极低，系统管壁黏泥不容易滋生和附着。

而且这种能力能持续、稳定、高效的运行。

相比较药剂杀菌灭藻的间断性、不稳定性、不可控性、条件性等，ＥＳＴ系统的杀菌灭藻能力显示了巨大的优越性。

　ＥＳＴ系统的化学反应机理：

在反应室壁附近发生的主要化学反应有：

2H2O（l）+2e-→H2（气）+2OH-（aq）

碱性溶液中发生的反应（阴极附近）

CO2（aq）+OH-（aq）→HCO3-（aq）

HCO3-（aq）+OH-（aq）→CO32-（aq）+H20（液）

Ca2+（aq）钙离子可能形成

氢氧化钙:

Ca（OH）2（垢）

碳酸钙:

CaCO3（垢）

阳极附近发生的化学反应有：

生成氧气

4HO-→O2（g）+2H20+4e-

游离氯

C