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关键词：中水；循环水；冷却水；处理措施
中图分类号：X131 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）29-0080-06
1 概述
随着环保要求和节约用水的需要，越来越多的用户使用城市中水作为循环冷却水的补水。由于污水处理厂来水水源复杂且处理水平有较大差异，使进入循环水系统的城市中水水质存在很大的差异。这些差异常常超出一般循环冷却水水质控制标准，给循环冷却水处理工作造成困难。
防止系统结垢、腐蚀和微生物控制是循环冷却水处理的主要任务，怎样解决品质恶劣的中水回用于循环冷却水后带来的以上问题成为处理的难点。
2 项目和水质简介
2.1 项目简介
河北大唐国际丰润热电公司2×300MW机组是由大唐国际和唐山市建设投资公司共同出资建设的热电联产项目，是按照循环经济、节能环保理念建设的“绿色电厂”。机组同步安装脱硫设施，预留脱硝位置；锅炉采用低氮燃烧技术，有效降低氮氧化物排放；燃煤储运采用储煤罐、自动喷淋和除尘设备，大大减少对周边环境的影响；机组采用二次循环供水系统，设计使用中水，全部废水经处理后实现“零”排放。
我厂循环冷却水采用丰润污水处理厂二级污水（中水）作为循环冷却水的补水，中水直接进入循环冷却水系统。
循环水中要维持20mg/L的磷酸根在水中需要将pH降低到6.85，但是低pH运行意味着循环水要加入大量的硫酸和增加系统硫酸钙结垢趋势，并且因为补水的不稳定性，当补水正磷含量降低时如果无法及时恢复高pH运行，系统将遭受严重的腐蚀。
另外，针对循环水正磷偏高、补水来源不同的情况，为防止磷酸钙的析出，制定了正磷超过指标时的应急处理方案，增加了辅助投加磷酸钙分散剂的措施，以期达到循环水稳定控制和安全运行的
目的。
采取的具体控制方法是：当循环水的正磷大于10mg/L以上，需要将pH控制在8.0以下，以防止磷酸钙垢；当循环水中正磷大于20mg/L以上，水温大于15℃，控制pH小于8.0，并添加磷酸钙分散剂LQ-86013ppm（按总补水添加）；当循环水正磷大于30mg/L以上，水温大于15℃，控制pH在7.0～7.5之间，并添加磷酸钙分散剂LQ-86015ppm（按总补水添加）。
经过采取以上各种措施，使机组在运行两年多的时间里，达到了有效阻止磷酸钙沉积的效果。
3.1.2 微生物的控制。控制了系统磷酸盐结垢只是消除了循环水运行危害之一，磷酸盐、氨氮、硝酸根、COD等因素引起的微生物繁殖问题同样是我厂循环水处理的重点。
因为中水本身含有细菌，在循环水中适宜的温度、良好的通风、充足的养料条件下，细菌会迅速地繁殖。在此情况下，常用的杀菌剂处理效果不
明显。
以常用的某杀菌剂而言，其2小时内实验室杀菌率可以达到99%以上，现场24小时杀菌率达到95%以上，在某厂使用多年效果良好。但是在中水回用的循环水系统，该杀菌剂表现并不令人满意，因为使用该杀菌剂48小时时，细菌恢复到了原有数量。而循环水系统中，长效的细菌控制比短期的杀菌更具有实用意义，所以我们经过试验筛选了一种长效抑菌作用的杀菌剂，该杀菌剂可以在7～10天时间内保持较高的杀菌效果，再配合氧化性杀菌剂进行处理，避免了细菌短期爆发引起的系统
故障。
氧化性杀菌剂采用冲击式添加颗粒状产品，该杀菌剂有效氯含量在90%以上，在水中溶解度较小，溶解速度中等，可以短时间内连续释放有效氯，既保证了系统微生物的抑制，又避免了速溶性杀菌剂带来的瞬间余氯过高的腐蚀危害。
3.2 制定合理的加药方案
在循环水系统运行初期，加药、加酸设备无法正常运行，循环水指标波动较大，药剂只能靠人工添加，用药量较大，pH控制不稳定，使循环冷却水处理存在较大的安全隐患。随着加药、加酸设备的正常，现场根据循环水分析数据及时调整加药量，使循环水指标控制在合格范围之内。
3.3 应急措施处理方案
尽管我厂对于循环水控制指标进行了限定，但是基于中水水质不稳定的原因，难免会有超标现象发生。我厂对于中水进一步超标制定了应急方案，当中水水质超出控制标准较高时，利用部分井水代替中水，以缓解中水水质恶劣带来的危害。以2011年1～4月#1机循环水为例，合计补充中水94万吨，合计补充地下水21万吨。
3.4 加强专业人员培训
针对我厂化学人员基础知识薄弱的问题，采取内部培训和邀请服务厂家现场培训的方式，取得了较好的培训效果。化学人员在分析测试技术、理论知识、现场操作等方面得到了很大提高。
3.5 加强水质监督力度
鉴于我厂循环冷却水水质的特殊性，我厂加强了水质监督力度，并取得了一定成效。现场加强了循环水、中水指标监控，增加了化验频次、定期悬挂试片、测细菌总数等措施。保证了循环水水质指标控制在合格范围之内。
由于中水水质恶劣，给循环水的碱度、钙离子等指标的控制带来难度。我们通过加酸控制碱度，合理排污控制钙离子，有效减缓了结垢的压力。
由于循环水的浊度比较高，势必带来凝汽器内粘泥沉积和增大结垢风险的问题。其他电厂的多次检修实践表明：如果胶球质量不好或胶球投加不及时，造成清洗效果不理想，很容易在管材表面造成粘泥沉积，产生腐蚀和结垢问题。因此胶球清洗工作非常重要。
为了减少粘泥沉积，保持管材表面的清洁，经过化学和汽机专业协商，改善了胶球清洗方案，化学专业配合汽机对胶球质量进行了指标规定，保证湿态胶球直径比换热管内径大1～2mm，不但考察胶球的收球率，还制定了筛球率指标，定期淘汰一些不合格胶球，并且保证不合格胶球不高于总胶球数的20%，使胶球系统发挥了应有的擦除效果，对辅助保持换热器清洁发挥了重要作用。
另外，如果凝汽器内进入了填料碎片、胶球、石块等杂物，会造成管口的堵塞，引起水流不畅，进而影响换热效果，堵塞严重时还会带来粘泥沉积、腐蚀或结垢问题。水塔的填料曾发现有破损现象，破碎的填料很容易随循环水进入凝汽器，堵塞管口。我们对填料等杂物问题一直保持了持续跟踪，并及时更换了破损的填料。
4 取得的成效
循环水日常腐蚀监测通过水池挂片法，挂片类型为与凝汽器管材相同的316L不锈钢管和低碳钢，并在凝汽器内部长期悬挂316L不锈钢管。水池挂片每个月取出观察外观和称重，凝汽器内部挂片在检修时检查，用于长期腐蚀和结垢监测。
从挂片外观可以看出，不锈钢和碳钢均光亮如新（见图12）。称重测量显示，不锈钢挂片腐蚀速率为0.0002mm/a，碳钢挂片腐蚀速率为0.012mm/a，都远远小于《工业冷却水处理设计规范（GB50050-2007）》中关于金属腐蚀率不锈钢0.005mm/a、碳钢腐蚀率0.075mm/a的要求。从侧面显示了我厂采用的稳定高浓度磷酸盐处理技术不单单是阻止了结垢的发生，而且全面抑制了系统金属的腐蚀。
4.3 节约用水
我厂循环水塔的补水量和排污量，单机循环量为35000吨/小时，蒸发损失按照全年平均值1%计算。以全部使用地下水为例，浓缩倍数达到8倍与2倍，单机每年仅补水部分可以节约的水费即达到750万元。
采用中水作为补充水，会节约大量的新鲜水和费用。然而由于中水水质恶劣，造成循环水药剂消耗量比较大。为此，采取了以下措施：与污水处理厂进行协调，要求其出水达标；由药剂厂家做动态试验，进一步提高药剂性能，并提高循环水浓缩倍数；更改实验室有机磷、正磷等检测方法，消除其它杂质干扰，提高测定准确度；加强对循环水阻垢剂加药泵的维护，发现故障及时修复。
经过以上改进措施后，阻垢剂加药量有所
降低。
在补充水的费用上，如果不计算排污费用，使用中水费用最低；使用地下水费用最高；使用混合水，不同比例下费用不同。但是风险与费用之间是一个矛盾，在循环水处理中，安全性和经济性是捆绑在一起的，在保障安全的基础上，努力提高经济效益是我们始终追求的目标。经过测算和综合评价之后，以使用中水与地下水比例为6：1的方案为处理效果和费用的最佳方案。
以中水作为补充水后，节约了大量的新鲜水，全厂年使用中水约540万吨，对于缓解城市供水紧张和提高水的重复利用率具有巨大的社会效益。
从费用节约而言，使用城市中水综合处理费用比使用新鲜水节约275万元，为企业节约了运行
成本。
5 今后的计划
中水回用作为循环冷却水可以节约大量的新鲜水，但同时也会带来很多的运行问题，我厂应积极与污水处理厂联系，促进其提高处理水平，保障出水水质合格；当中水水质恶化时及时启动应急方案，降低水质恶化造成的影响；根据中水水质的变化，及时设计针对性的方案，进一步提高管理水平、增加培训以及与服务供应商的交流；在有条件下的情况下增加厂区内部预处理装置，降低中水中部分危害性指标。
6 结语
我公司在中水水质不稳定、水质超标的情况下对循环水水质进行了有效的控制，通过系统检查验证了处理措施的有效性，换热设备无腐蚀、结垢和微生物沉积的发生，保障了设备的安全运行。但由于中水水质恶劣，运行风险还是会长期存在，我们要把循环水处理作为重点工作，长抓不懈。
参考文献
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关键词：海河流域；陆面过程；地下水开采；水循环；模拟研究
中图分类号：P641 文献标志码：A 文章编号：1672-1683（2016）04-0054-06
Abstract：By improving the hydrological parameterization schemes of the land surface model （CLM3.5） using the Distributed Time Variant Gain Model（DTVGM） which was developed independently，embedding a module which reflects the impact of groundwater exploitation on water cycle process，considering domestic water，industrial water and ecological water，a large-scale land water cycle model was developed which could describe the nature and human process of a basin.The Haihe River Basin where groundwater is extracted seriously was chosen as the study area，using high spatial and temporal resolution meteorological element data sets of China established by the Institute of Tibetan Plateau as atmospheric forcing drivers，this paper conducted simulation test for the water cycle process in 1980-2010 in the Haihe River Basin， and analyzed the impacts of groundwater exploitation activities on the water cycle process.The results showed that：groundwater exploitation caused the decrease in runoff and soil moisture in the overall basin；the evapotranspiration in the overall basin increased， and the spatial variation of water cycle elements was large.
Key words：the Haihe River Basin；land surface processes；groundwater exploitation；water cycle；simulation
近年来，人类对水资源的开发利用日趋广泛，极大地扰乱了自然水循环过程。尤其在地表水资源量无法满足用水需求或地表水污染严重的地区，持续开采地下水不但会造成地面沉降、湿地减少、海水入侵以及地下水污染，而且会导致陆地水资源的枯竭[1-2]，同时由于更多的水分被抽取至地表，引起局地土壤湿度和地面温度的变化，进而影响水循环过程[3-7]。因此，考虑地下水开采活动对流域水循环影响研究是十分必要的。
已有很多学者就地下水开采活动对水循环的影响进行了研究探索：束龙仓和Xunhong Chen以内布拉斯加州普拉特河谷为例，采用Visual MODFLOW研究了地下水开采对河流流量衰减的影响，认为地下水位高出河水位的值越大，抽水对河流基流量减少的影响越明显，对河流渗漏增加的影响微弱[8]；贾仰文等综合考虑水文气象、地下水开采、南水北调等因素的影响，建立了海河流域二元水循环模型，得出不同规划水平年水资源管理推荐方案[9-10]；王中根等针对海河流域的地下水超采问题，利用较为成熟的流域地表水模型SWAT与地下水模型MODFLOW构建了海河流域地表水与地下水耦合模型，用于评估地下水开采对流域水资源的影响[11]。这些模型主要基于水量平衡，侧重于对降雨径流和水分收支的模拟与计算，缺乏对能量平衡的考虑，无法表达陆气界面的水气能量交换过程[12]。虽然水文模型研究在耦合社会经济水循环、嵌入人类活动模块方面有了一定进展，但是为了适应全球气候变化研究，水文模型还需要从大尺度和高精度模拟方向进行新的突破[13]。陆面过程模式作为水文模型和气候模型联系的桥梁，可以作为大尺度水文模型发展的基础。耦合陆面过程模式和水文模型可以保留水文模型的水量平衡模拟方法，尤其是产汇流过程等，而能量平衡、植被作用等采用陆面模式参数化方案进行描述，以此改善陆面模式对水文过程描述的不足，提高模式模拟预报的精度。
由于受到地下水农业灌溉、河道取用水等高强度人为活动的影响，海河流域地表产汇流非线性特征明显，水文过程模拟的不确定性较大。夏军等[14]结合水文非线性系统方法与分布式流域水文模拟技术自主研发了一种分布式时变增益水文模型（DTVGM），其特点在于能模拟人类活动影响下的降雨、径流等水文变量之间非线性关系[15]，对下垫面实时反应能力较强，尤其在海河、黑河、黄河等半干旱-半湿润流域的模拟效果较好，且计算消耗小[16]。因此，本研究利用DTVGM的产流机制改进CLM3.5的产流过程，同时嵌入地下水开采对流域水循环影响的模块，并考虑经济社会用水，构建能够描述流域自然-人文过程的大尺度陆地水循环模型（CLM-DTVGM），然后以中国科学院青藏高原研究所基于Princeton 再分析数据建立的一套中国区域高时空分辨率地面气象要素数据集作为大气强迫驱动，设置两种模式（无人类活动影响S1和仅考虑开采地下水S2），对海河流域过去30年的地表径流、蒸散发和土壤湿度进行模拟，分析地下水开采活动对海河流域水循环过程的影响。
1 研究区和数据介绍
1.1 研究区
海河流域（图1）位于东经112°-120°，北纬35°-43°之间，总面积约31.8万km2。按照流域西北高，东南低的地势，大致可分高原、山地和平原三种地貌类型。流域西部和北部的高原及山地占流域总面积的60%，流域东部和南部以农田为主，也是主要的人口居住地，占流域总面积的40%。海河流域多年平均降水量为539 mm，自20世纪50年代以来，降水总体上呈现逐步减少的趋势。流域年平均气温为10.8 ℃，年内变化较为平缓。海河流域作为严重的资源性缺水地区，水资源供需矛盾十分突出，用不足全国1.3%的水资源量，承担着全国11%的耕地面积和10%人口用水任务 [17]。由于流域内地表水资源非常匮乏，主要通过开采地下水进行灌溉，区内已形成大范围常年性浅层地下水位降落漏斗，地下水超采是地下水位下降的主导原因[18]。近50年来，海河流域累计超采地下水高达1 900 亿m3，目前地下水年开采量约占流域总供水量的2/3[19]。大范围超采活动已使海河流域地下水处于不可持续状态，严重威胁该地区的可持续发展。
1.2 数据介绍
已有的可用于陆面过程模式输入的再分析数据产品，在中国区域上往往存在着系统偏差，如以Princeton 数据。因此，本研究采用中国科学院青藏高原研究所开发的中国区域的长时间序列、高时空分辨率的陆面模式驱动数据，简称ITPCAS数据集。该套数据以国际上现有的Princeton 再分析资料、GEWEX-SRB 辐射资料以及TRMM 降水资料为基础，利用中国气象局常规气象观测数据进行校正以消除系统偏差，并通过空间降尺度的方式，得到最高时间分辨率为3 h、最高水平空间分辨率为0.1°的再分析数据（包含近地面气温、近地面气压、近地面空气比湿、近地面全风速、地面向下短波辐射、地面向下长波辐射、地面降水率）[20]，可以满足国内陆面过程研究的需要。
经济社会数据为2000年的数据。其中人口、GDP、农田面积数据是基于国家统计局城市社会经济调查总队编纂出版的《中国城市统计年鉴2000》，并由中国科学院资源环境科学数据中心（/english/default.asp）处理为分辨率1 km×1 km的栅格数据。这组数据在本研究中被处理为0.25°×0.25°的分辨率，以适应陆面模式的要求。
工业、生活和农业的单位用水数据来自《中国水资源公报2000》（表1），并且在流域内保持固定不变。
2 研究方法
2.1 模型介绍
CLM3.5模式是NCAR的新一代陆面过程模式，是在CLM3.0的基础上对陆面参数和水文过程加以改进，引进并完善了径流、地下水、碳循环和冻土过程，其具体物理过程在文献中有较为详尽的描述[21-22]。CLM3.5原有的地表产流采用TOPMODEL模型中的SIMTOP参数化方案，即根据蓄满产流和超渗产流的机制来计算，其中关键参数是计算单元的饱和因子，其依赖表层土壤的不透水面积，计算较为复杂。
本研究采用DTVGM模型的时变增益因子来改进CLM3.5中的产流模型，即考虑降雨径流的非线性关系，以及产流过程中土壤湿度不同引起的产流量变化，通过时变增益因子简化了水文循环系统的输入输出之间复杂的非线性关系，达到与一般Volterra泛函级数相同的模拟效果。
在对CLM3.5产流模块改进的基础上，构建人类活动影响概化模型（图2），并成功嵌入CLM-DTVGM中。为了满足每个时间步长内的总需水量Dt，人类需要从附近的河流和含水层汲取水源，从河流中和含水层汲取的水量分别记为Qs和Qg，而开采的水资源量主要用于人类生活Dd、工业生产Di和农业灌溉Da三个方面。其中，生活和工业用水主要消耗于蒸发，而剩余的水量作为废水（Dg）返回河道；农业灌溉用水则作为有效降水降落到土壤表面，并继续参加随后的产流等计算过程。
在图2中的水资源开采部分，从河流汲取的地表水供水量Qs在CLM3.5中主要从每个格点的总径流（地表径流与地下径流之和）中扣除；而从含水层中汲取的地下水供水量Qg是在计算陆地水储量时扣除，因此有：
在图2中的水资源利用部分，工业和生活产生的废水量Dg视为α（Di+Dd），且被直接从模式格点柱内移除，不再参与格点柱内的计算（α为工业和生活用水中返回河道的废水比例），而模式中的蒸发量相应地增加（1-α）×（Di+Dd），到达地表的有效降水量也因灌溉而增加Da。
基于这种人类活动影响概化模型，模拟设置了两种情景：无人类活动影响（S1）、考虑开采地下水（S2）。通过比较两种情景的模拟结果，可以探讨人类对水资源开采利用对水循环过程产生的影响。本次模拟的区域范围设为112°-120°E，35°-43°N，时间范围是1980年-2010年，输入数据空间分辨率为0.1°×0.1°，输出数据的空间分辨率为0.5°×0.5°。其中，需水量采用2000年统计值（表1）。
2.2 参数率定与模型验证
DTVGM 模型的参数见表2，在进行数值模拟前需根据实测流量资料进行参数率定。本文采用海河流域滦县和观台水文站的实测流量资料率定上述参数。图3为滦县站（1997年-2006）和观台站（1997年-2006）实测及模拟年径流过程，可以看出实测和模拟年径流过程总体上一致，率定的参数能够有效地模拟研究区域的径流过程。
3 结果分析
3.1 两种情景下海河流域年平均径流深时空变化
基于S1和S2两种情景模式，由CLM-DTVGM对海河流域1980年-2010年径流进行模拟，得到地下水开采活动影响下的海河流域多年平均径流深空间分布变化情况）如图4、图5）。两种情景下海河流域多年平均径流深整体分布趋势大致相同：从西北至东南逐渐增大，其中平原区和入海口处径流较大，山区径流较小；S2比S1情景下径流深有所减少，尤其是在东部平原区变化较为明显，这与东部平原区地下水开采较为严重有关。
3.2 两种情景下海河流域年平均蒸散发时空特征
基于S1和S2两种情景模式，由CLM-DTVGM对海河流域1980年-2010年蒸散发进行模拟，得到多年平均蒸散发空间分布情况（图6、图7）可以看出从西北到东南，两种情景下海河流域多年平均蒸散发逐渐增大，这与海河流域降雨的空间分布呈现出较好的一致性。考虑地下水开采活动后，局部地区尤其在平原区的取用水高值区和入海口地区，蒸发变异更明显。
3.3 两种情景下海河流域土壤湿度时空特征
S1和S2两种情景下，海河流域1980年―2010年多年平均土壤湿度（地表以下3.43 m）空间分布模拟结果如图8、图9所示，可以看出两种情景下多年平均土壤湿度空间特征基本一致，其中山区偏低，东北、西部及西南较高，总体表现为东北、西南高于中部地区，这主要受气温和降水空间分布的影响。考虑地下水开采活动后，研究区局部的土壤湿度有较为明显的变化，整个流域呈降低现象，在平原取用水高值区降低程度较为明显。
4 结论和讨论
本研究采用构建的CLM-DTVGM和中国科学院青藏高原所气候驱动数据集，选用无人类活动影响和考虑开采地下水两种情景，对过去30年海河流域地表径流、蒸散发和土壤湿度变化进行模拟分析，得到如下结论：地下水开采导致海河流域地表径流整体上呈减少趋势，但在不同空间分布上影响程度不同，其中东部平原区地表径流减少较为明显；地下水开采导致流域蒸散发整体上呈增加趋势，但平原区的取用水高值区和入海口地区蒸散发呈减少趋势；地下水开采导致海河流域土湿整体上呈下降趋势，考虑地下水开采活动后，研究区局部的土壤湿度有较为明显的变化，其中在研究区东北部和西部山区土壤湿度有一定增加，平原取用水高值区土壤湿度降低。
Zou等[23]用采用CLM3.5陆面参数化方案的区域气候模式RegCM4对海河流域1970年-2000年的陆面过程进行了模拟，得到的多年平均地表径流约为48.8 mm。本研究不考虑人类活动过程的情景下模拟的多年平均地表径流约为35 mm，略小于Zou等模拟结果。不过，本研究模拟时期为1980年-2010年，属于气候变暖和人类活动加剧时期，海河流域地表径流已经呈现了减少的趋势[24]，所以本文模拟结果也相对合理的。Zou等模拟的多年平均蒸散发为534.7 mm，本研究不考虑人类活动过程的情景下模拟的多年平均蒸散发为440 mm，蒸散发模拟偏小可能与近年来海河流域地表径流减少有关，与径流的模拟结果保持一致，并且2006年研究资料显示海河流域多年平均蒸散发为425.4 mm[25]，进一步验证了模拟结果的可靠性。
实际上，海河流域地表径流、蒸散发和土湿变化的原因很复杂，包括降雨量减少，气温增加等气候变化以及水资源过度开发利用等，在今后的研究中还应设置不同的模拟情景，分析其他要素对水循环过程的影响。
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寻水的鱼范文4
【关键词】情感教育 初中物理 心理品质 青春期
初中生正处于青春发育期，这一时期的学生受生理发育成熟，而心理品质相对幼稚的影响，对教师多了几份怀疑甚至对立。物理学科属于自然科学，其方法论和思维训练的功能，对学生心理品质的培养也有重要作用。因此，在物理教学过程中，提高学生的心理素质，预防学生心理问题，把心理健康教育理念渗透到课堂教学之中，才能更好地帮助学生化解学习上心理困扰，调节和优化他们的学习心理状态，从而促使他们有效地投入到学习活动之中。
一、因“科”制宜：在知识形成过程中渗透心理教育
1.用物理实验来培养学生的学习兴趣。兴趣是学习的大门。物理学本身是生动的、有趣的，它来源于实践。比如我在教学“大气压”这块内容时，用小试管放入装满水的大试管中，然后我问：如果我拿着大试管将这个装置整个儿倒立，你猜会有什么结果？学生纷纷说：那小试管肯定会掉下来并摔破。可是实验结果与学生猜想的不同，学生产生了强烈的求知欲，他们开始带着疑问听课，效果十分明显。
2.借物理学史训练学生良好的心理品质。人类历史发展的过程，是在人类社会与自然界作斗争的过程中积极经验与习得良好心理品质的。一部物理学史就是科学巨人披荆斩棘探求真理的过程，其中的人文精神与心理教育意义不言而喻，但时下的初中物理课堂对物理学史内容介绍内容很少，很多教师也不够重视。笔者将科技发明对人类社会发展的贡献，用生动事例展示给学生，并通过科学家的生平、各物理学派间的学术争鸣以及人类尚未解开的物理研究课题来激发学生的学习动机与探究兴趣，培养良好的意志品质与情感体验。比如学习电力这块内容时，我就引入了对爱迪生的介绍，指出了爱迪生只读过三个月书，却热爱科学，曾经因为在火车上做实验而被人打聋了耳朵，但他依然对科学实验痴心不已。很多学生听了，觉得自己很惭愧：有的觉得自己读书到初三了，因为一次考试的失利就对物理学科失去了信心实在不应该；有的学生则从中体悟到科学实验是充满挑战与神奇的学习过程，增强了对学习的兴趣；更多的学生则觉得那时的社会对科学青年的迫害是十分严重的，更加强了对和平社会的信任与认真学习的向往。
二、因“生”制宜，在教学开展过程中渗透心理教育
1.育人个性化，不搞形式主义。培养学生的上进心、自信心、百折不挠的心理品质是学习成功的基础。通过教师的因材施教，可以让每个学生都得到最大的提高。
有的学生知识掌握不好，但是动手能力很强，我就将演示实验的机会让给他，给他一份成功的惊喜。有的学生每方面都薄弱，我就多做他们思想工作，拿老师自己在初中时成绩也不好，但就是不服输来暗示学生。每次考试后，我都会找考试不理想的同学谈心，讲有关名人受挫时的做法，为他们加油。我学会了“哄”学生，如一个差生做错了很多题，但我就统计他做对了多少道题。换个角度，转移他的注意力，改变他的消极状态，使他扬起上进的风帆。有的学生成绩虽好，但是不够虚心，我则告诉他们人外有人、山外有山，不能固步自封、夜郎自大。有的学生成绩好，探究性强，我就将一些竞赛书借给他们，让他们的潜力得以最大程度的发挥。个性化的思想工作，使得学生的良好学习个性得以形成。
2.课堂情感化，不搞无病。列宁曾说：“有人的情感，就从来没有，也不可能有人对真理的追求”。因此，教师要重视情感投资，设身处地与学生心理换位，释学生所疑，解学生所难。但是我们有的老师只会高调育人而不注意自己的情感资源的调动，通过教条主义来使学生信服，其结果只会让学生反感。教师应热心帮助每一位学生，缩短师生间的距离，除学生对教师的紧张意识，通过“亲其师”来实现“信其道”。同时，我在课堂节奏安排上也努力做到张驰结合，形式多样，保证学生学习气氛的活跃与思维状态的高效，以有效控制学生对学习物理与达成课时目标的压力与消极心理。
三、因“课”制宜，培养学生的团队合作精神
物理学是一门以实验为基础的学科，在教学中利用实验提出问题、分析问题、解决问题，不仅能增强观察和分析能力，而且在其中还能培养学生良好的人际交往能力与良好的心理素质。但是不同的内容培养学生的合作精神的可能性是不一样的。对于一些探究性比较强的内容，比如电力中左手定律与右手定律这块内容，可以让他们通过实验与课本阅读，加强互相切磋来学习，这中间的合作精神培养就比较有利。对于有些知识性比较强，而实践与合作因素相对不强的内容，则不必强求合作讨论，否则就会东施效颦，给人“两张皮”的感觉。
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[关键词]循环冷却水；处理；控制；节约
中图分类号：TQ085.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）30-0125-02
1 引言
化工、电力等行业涉及的水换热装置种类多，数量大，为了有效节约水资源，普遍采用循环水作为热交换介质。在工业循环水系统的设计过程中，贯彻节能措施，开展节能设计，降低循环水系统的电耗、水耗，将有利于控制整个系统的能耗，对于节能减排具有积极的意义，但是对于成型已经使用的的循环水系统，节能改造限制较多。在循环水的使用过程中，往往发生系统腐蚀、结垢情况，此外由于长期循环使用，如控制不当，生物粘泥衍生、菌藻类滋生过多，还易造成换热器堵塞，恶化水质，长期运行下，缩短设备使用寿命，影响正常生产。为减少此类危害，使系统安全可靠地运行，国内外采取投加缓蚀阻垢剂及杀菌处理方式，防止运行中出现的系统腐蚀、结垢情况。本文根据某循环冷却水系统的现有工况，探讨在不改变工艺运行的情况下，应采取的管理态度及探索合理的运行控制方式，以及出现特殊情况时的应对措施。
2 参照系统概况
循环水系统为敞开式，设计循环水量20000m3/h。循环水设计给水压力≥0.4MPa、温度32℃，回水压力≥0.2MPa、温度42℃。
循环水处理工艺操作控制，根据循环水水质标准、补充水水质指标、浓缩倍数、热交换设备对污垢热阻值和腐蚀率的要求，保证水质符合要求，满足生产用水需要，同时还要考虑到保护环境、节约用水用电、效益最大化。
2.1 循环水系统装置关系
循环冷却水系统划分为1个主流程和旁路水处理系统、加药系统、杀菌处理、监测换热系统共4个相关系统，4个相关系统即为循环冷却水处理内容。参见图1。
2.2 循环水系统主流程
原水由原水或煤矸水给水管道进入吸水池，通过循环水泵加压后进入循环冷却给水管道，供应工艺装置区冷却用水。循环冷却回水通过循环水回水管道大部分上冷却塔均匀分布于填料层，在填料中自上而下经过空气冷却降温约10℃后汇集塔底集水池，另一路经旁滤器处理后回流到吸水池，再经循环水泵送往用户，如此不断循环。
由于循环水系统本身的排污、蒸发、风吹、渗漏损失，由原水或煤矸水进行补充。保证吸水池液位正常。
为了保证冷却水水质稳定，减轻循环水系统热交换设备的结垢与腐蚀，循环水系统设置了投加缓蚀阻垢剂装置，向循环水中连续投加缓蚀阻垢剂。为了防止循环水系统菌藻类的滋生，对循环水每天投加氧化性杀菌剂，定期投加非氧化性杀菌剂，两者交替使用。
为减少水资源的浪费，系统采用循环水排污作为二次水再利用，循环水排水经过二次水过滤器处理后进入二次水池，由二次水加压泵送往其它用户。
3 节能减排控制
3.1 浓缩倍数控制
浓缩倍数是循环冷却水的含盐浓度与补充水的含盐浓度之比值，是衡量水质好坏的一项重要指标。敞开式循环冷却水系统在运行过程中有蒸发、风吹、渗漏、排污四种水量损失，这四种水量损失的总和由原水补给。系统运行平衡时，补充水带入系统的盐量等于损失水量带出系统的盐量，蒸发损失并不带走盐量，即：
为了控制结垢，应使循环冷却水的碳酸盐硬度小于极限碳酸盐硬度。当补充水的含盐浓度不变，如果不加限制地降低浓缩倍数即通过增加排污水量和补充水量的方式降低循环冷却水的含盐浓度，虽然可以有效地控制结垢，但水处理药剂的效能得不到充分发挥，同时增加了原水消耗及排污量，相当于多项消耗费用同时支出，是极不经济和合理的运行方式。
浓缩倍数过高，水的结垢倾向会增大，结垢控制及腐蚀控制的难度会增加，水处理药剂在水中存留时间长会失效，不利于微生物的控制，故循环水的浓缩倍数要有一个合理的控制指标。
以循环冷却水量10000m3/h、水温差10℃为基准，在浓缩倍数为1.5～10.0的范围，分别计算系统的排污水量、补充水量，详见表1。
浓缩倍数在1.5～3.0的范围，排污水量、补充水量的减少趋势明显，而在3.0～10.0的范围则不明显。可见，适当提高浓缩倍数，可以降低排污水量、补充水量。但是，如果过高地提高浓缩倍数（≥4），不仅节水效果有限，而且使循环冷却水的硬度、碱度、氯离子（Cl-）的浓度过高，水的结垢倾向大大增加，腐蚀性大为增强，极大地提高了水质稳定处理的难度，阻垢缓蚀剂的投加量亦很大。综合考虑，浓缩倍数最合理取值在3.0左右。依据补水水质情况，选用90%以上浓度的工业硫酸作为降低浓缩倍数提高时，降低其碱度的操作方式。
这需要平时及时掌握浓缩倍数，不断调整补充水量，控制好硫酸的投加。由于旁滤器为重力无阀过滤器，可自动反洗，所以无需对循环水系统经常进行强制排污，如果工艺控制得当，可极大节约多方面消耗费用。
3.2 旁路水处理系统
循环冷却水在循环过程中，由于受到污染（如空气带入的灰尘、粉尘等悬浮固体物，换热设备的渗漏而带入的污染物如油及其它杂质）使水质不断恶化，另外，由于水质的浓缩而引起某一项或几项成份超出允许值。对循环回水分流出的旁路水进行相应处理，可以维持水质指标在允许范围之内。旁路水处理还可以适当降低对补充水水质的要求，减少排污和补充水量，从而保护环境、节约用水。旁流水处理的目的是保持循环冷却水水质，使系统在满足浓缩倍数的条件下有效、经济地运行。
本系统对于旁路水处理是利用16个重力无阀过滤器，除去水中悬浮物及个别杂质。
该过滤器在运行中虽然具有操作简单，自动反洗的优点，但运行几年后，如不经常维护，不定期强制反洗，粘泥与滤料日积月累互相包裹，当发现设备自动反洗频次增加或反洗后不能停止的状况时，再进行强制反洗已于事无补了，这时应安排检修设备，清洗滤料才能解决问题，不紧影响到循环水系统的水质，也增加了检修费用和不必要的排污损失。对此应确定强制反洗的频次，在原始开车时就应累计运行经验，并适时调整强制反洗的周期，同时及时处理设备设施暴露出的问题，保证设备设施运行良好。
3.3 加药系统
为了控制循环冷却水流经的管道、换热设备的结垢、腐蚀，应对循环冷却水投加阻垢缓蚀剂。
为了保证循环水系统控制指标值稳定，系统采用计量泵连续投加的方式，只需调整计量泵冲程控制加药量，药剂加入到集水池底。
系统运行过程中的风吹损失、排污损失均会带走部分药剂，而进入系统的补充水不含药剂。因此，应不断向循环冷却水中投加药剂，使药剂浓度相对恒定。由于阻垢缓蚀剂黏度大，需要对其用水稀释，浓度过大，极易造成水质指标上下浮动大，浓度过小，紧急情况下不能满足水质指标控制要求。总之，水质指标不管发生什么形式的变化，药剂的消耗量都会增加，维持指标稳定，不仅要保证水量平衡，还要保证药剂投加量稳定。在长期的运行中，总结出的药剂浓度稀释比，不能随意更改，以免造成工艺控制指标不稳，不仅增加了人员操作频次，增加药剂消耗量，还会影响到生产系统换热设备安全稳定运行。这需要我们的操作人员做到精心操作，关注水质控制指标的变化情况，适当调整，力使各方面工作协调平衡。
为阻挡大体积的杂质吸入循环水泵，影响循环水泵的安全运行，堵塞换热设备，集水池与吸水池之间设立了隔网，当杂物多到一定程度阻挡水流，集水池的水将不能顺利流入吸水池，一方面使格网两面水位落差大，给人以吸水池液位低，需增加补水量的假象，另一方面，当落差达到极限时，水将由吸水池溢流口流出，加入集水池的药剂还未进入吸水池进行循环就已从溢流口排出。所以应定时观测隔栅两面水位落差，及时清理第一道隔网，减少药剂浪费和原水消耗。
同时还应观察格网上杂质的成分，追踪杂质的来源。如果都是藻类成片脱落造成，就应当适当增加杀菌剂投加量，抑制藻类滋生带来类似问题。其次是周围环境的影响，保持环境清洁，以免大风将质量轻的物品吹到水池内。因为人为因素和设计问题造成的，如周围种植阔叶型树木，大风将树叶吹落到水池内造成格网和换热设备堵塞，应及时将树木更替为针叶型数目，例如松树，不仅美化环境，还不会对循环水系统造成影响。填料破碎成片脱落造成格网堵塞，应及时检查冷却塔填料损失情况，进行修补，保证冷却塔换热效率。
3.4 杀菌处理
控制敞开式循环冷却水系统的菌藻繁殖，是循环冷却水处理的重要内容。藻类通常在冷却塔和冷却塔集水池受阳光照射的地方大量繁殖，并附着于塔体和池壁上，干扰空气和水的流动，降低冷却效率。脱落的藻类进入管道而沉积，附着在热交换设备器壁上形成污垢，降低传热效率，增加水头损失。同时，藻类是细菌的食物，促使细菌繁殖，加剧腐蚀过程，危害很大。
用三氯异氰尿酸杀菌，能够与较多阻垢、缓蚀剂配合使用，彼此干扰少，杀菌效果好，一般采用直接投加至冷却塔集水池与吸水池之间水流速较快的过水廊道。
三氯异氰尿酸呈白色块剂，在水中逐渐溶解，将有效氯释放至水中，为连续杀菌方式，余氯量最佳控制值为0.2～1.0mg/L。余氯量小于0.2mg/L，投加量增加，操作管理困难，而且降低了杀灭菌藻的效果，这时应充分考虑两方面因素，药剂投加量少，或是由于水中还原性物质干扰，应改变使用非氧化性杀菌剂进行灭藻处理。余氯量大于0.5mg/L，虽然增加了耗氯量，却并没有明显提高杀灭菌藻的效果，而且会加剧金属点腐蚀。
所以依据质量分析的余氯值，调整三氯异氰尿酸的投加量或改变投加药剂的种类。杀菌效果的好坏直接关系到循环水在系统中的停留时间和使用效率。
3.5 系统监测
为了及时了解循环冷却水处理的水质状况和效果，设置水质监测项目，详见表2。
水质指标分析值可以间接反应已出现工艺问题或设备问题，通过它为我们指导操作，如工艺上调整供水平衡、药剂投加量平衡等，确定设备上需要检修的内容，使各指标值趋于一种平稳的状态，保证水质稳定。
为了解循环冷却水对换热设备的不良影响，检验循环冷却水处理效果，设置具有模拟功能的监测换热设备，可以在热流密度、壁温、材质、流速、流态、水温等方面进行与实际换热设备极为接近或相同的模拟。
由于循环冷却水的水质直接影响换热设备的换热效率、换热设备和管道的腐蚀，也影响系统的维修周期、能耗等诸多方面，因此，监测换热设备具有特别重要的意义。它可以直观地反映水质的实际状况，可以对循环冷却水系统的管理做到有据可查，可以迅速发现系统的异常，为及时处理赢得时间。
所以，应定期分析监测换热设备内放置的碳钢、不锈钢、铜材质挂片和换热管的腐蚀速率，观测结垢情况，准确把握循环冷却水系统的腐蚀、结垢趋势。
4 结论
综上所述，循环水的运行要达到高效运行，关键在于找出工艺运行的最佳方案，依靠人员认真务实、精心操作的工作态度，严格控制水质指标，不但能够节省水、药剂、设备检修等方面的资金费用，同时也能够节省人力，一定程度上降低了人员操作频繁而造成的事故风险率。
参考文献
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寻水的鱼范文6
关键词：循环水处理 工业 化学离子
【Abstract】 The cooling system is one of the main application system of industrial cooling system， the main function is carried out on the water cycle， achieve the purpose of saving the water resource effectively， however， industrial water contains many substances， including by suspended matter and sediment， soluble， unsolvable， chemical ion， etc.， of which there are a lot of uncertainty， thus effectively the case for processing， is related to the content of the key research in the field.The article analyze the current status of industrial circulating water in the treatment， to improve the concentration ratio to reduce corrosion， reduce hydrating and position， for the purpose of the way of effective processing mechanism and treatment.
在工业生产过程中，冷热的温度交换是其中十分重要的一道工作程序，在这一环节当中，要考虑到其中含有的物理性能和化学性能。在该项工作程序当中，对生产中使用到的设备以及产品进行及时有效的冷却是十分重要的工作环节，它对设备生产过程中的工作效率有着直接性的影响，工业循环水是主要的冷却方式，因此，工业循环水需要具有一定的工作要求，为了更好的满足工业生产中对工业循环水的要求，对循环水进行有效的处理就是该阶段工作内容的重点。
一、当前工业循环水的处理现状
1.国内外处理现状
早在上个世纪的初期，采用循环水进行冷却的方式已经在国外出现，然而由于诸多条件的限制，采用的处理方式也存在诸多问题，而我国于上世纪的末期才将该项技术引入中国，到目前为止，该项技术已经得到了飞速的发展，近些年，全球对工业循环水的处理整体有效概率提高了5%左右，使用的相关处理剂也增长不少，甚至诸多处理剂已经变成规模化以及国际化的产品，而我国对处理剂的进出口量也在不断的增加。
2.主要处理方式
当前对工业循环水进行处理的主要方式可以分为两种，一种是物理方式处理，另一种是化学方式处理。物理处理方式主要是通过对其中应用到的材料进行有效的分析，并且通过对温度、压强、能量等进行改变，从而提高材料的抗结垢、抗腐蚀能力；化学处理方式主要是通过对化学药物的使用，对工业循环水中存在的诸多不稳定性物质进行直接处理，从而达到阻垢、缓蚀的作用，同时有效的减少正常工作中的补水量和排水量[1]。
二、处理机理与方式
1.工业循环水的处理机理
由于工业循环水中存在诸多不同的不稳定物质，这些物质的性质不同，因此对循环水会造成不同程度的多方面影响，对其开展有效的处理工作，才可以保证工业生产中的正常工作效率以及工作质量，一般情况下，对工业循环水进行处理时，主要针对两个方面：阻垢和缓蚀。
1.1阻垢
水中存在诸多具有微溶性的盐类物质，这些物质在加热之后会不断沉积，最终形成的物质为水垢，水垢是工业循环水中最为常见的一种物质，经常会导致出现严重的结垢情况，因此，有效的阻垢是主要的处理工作之一。对其进行处理的过程中，主要采用的方式为添加阻垢剂，在循环水中添加一定量的阻垢剂，可以有效的维持循环水中的致垢离子浓度，产生水垢就会遭受到抑制作用，提高了浓缩倍数，从而降低循环水系统的补水量和排污量。在水垢当中有大量的结晶，这些结晶中包含有大量的碳酸钙，碳酸钙所结成的结晶十分坚硬，并且致密，对其进行溶解的过程中，需要选择可加大其中钙盐溶解度的试剂，进一步抑制水垢的结成。
1.2缓蚀
缓蚀与阻垢的机理相同，所采用的缓蚀试剂需要具有经济实用以及环保的作用，在缓蚀处理方面，主要采用的缓蚀试剂为有机化学试剂，例如：铬酸缓蚀剂、钥酸盐缓蚀剂、锌盐缓蚀剂、磷酸盐缓蚀剂、聚磷酸盐缓蚀剂等，这些试剂能够在金属表面形成基础性的保护膜，减少具有腐蚀性的物质对金属进行腐蚀，然而这些试剂的价格都较高，需要的成本较高，锌盐缓蚀剂的成本价格较低，却具有毒性，因此，该方面试剂还有待进一步研究[2]。
2.工业循环水的处理方式
有效的物理处理方式和化学处理方式是工业循环水的主要处理方式，两种不同的处理方式都有自身特有的优势和劣势。
2.1物理方式
膜处理法：该种方式主要是通过对特殊性薄膜进行充分的利用，对循环水中指定的成分进行有效的选择性透过，在这种处理方法中还包含了另外两种处理方法，分别为纳滤处理法和反渗透处理法。纳滤处理法是目前发展最迅速的一种处理方式，该项技术的渗透作用更大，选择和过滤的处理技术与处理工艺也更先进；反渗透处理法就是给工业循环水进行一定程度的施压，使得循环水在压力作用之下进入到水的分离阶段，通过对其进行分离来达到最终处理目的，这种方式还可以对循环水起到净化的作用。除此之外，还有对阴极的有效保护，一般采用的方式都是直流电，在直流电的作用下，让离子将其中的介质聚集到金属的四周，并对金属进行有效的保护，金属会在负电荷的作用下进行正负离子的移位，从而起到保护的作用，这种方式大大降低使用学药剂可能出现的问题。
2.2化学方式
化学试剂中主要采用的一种试剂是杀生剂，该试剂主要的作用就是对循环水当中存在的诸多不同种类的微生物进行有效的处理，一般可以采用氧化以及非氧化的方式起到杀菌作用，氧化方式采用的试剂一般有次氯酸盐、氯、臭氧等，其中的氯由于杀菌能力强、使用形式方便以及价格低的特点，一般是工业循环水处理的首选的化学处理方式，O3则是有无污染的优点。而非氧化方式主要就是通过改变液体中的酸碱度来达到最终目的。除此之外，还有的方式就是复合形式处理剂，这种处理试剂将充分发挥出循环水中的缓蚀和阻垢作用，从而整体提高处理时的效果，不仅可以减少微生物的腐蚀和粘连情况，还可以提高循环水当中的锌成分稳定性[3]。
三、结束语
目前，随着我国科学技术的飞速发展，我国的工业循环水处理技术也得到了有效的提升，诸多相关方面的研究中都先后提出不同的有效处理方式，从而提高自身所具有的优势，从根本上提升循环水的重复利用概率，这样不仅可以提高相关方面的工作效率，同时还可以为相关企业节约成本资金。
参考文献
[1] 陈亚鹏，韩，秦晓丹，张惠源，王丽君，张玮.高纯二氧化氯工业循环水处理系统的应用[J]. 工业水处理. 2010，（11）；123-124.