最初以自來水作為冷卻水塔補充水，而由於補充水中鈣硬度高，
造成設備結垢問題嚴重，冷卻水塔青苔問題嚴重，造成熱交換不良。
故改以軟水作為冷卻水塔補充水，而由於未進行水質控制及未使用適 當的防垢及殺菌措施，仍發生設備結垢及冷卻水塔青苔的問題，影響 到空調設備之正常運轉。
表 3-1 自來水與軟水水質成份分析
取樣日期 98/05 98/05
來源水樣 自來水 軟水 備註
pH Value pH 值 8.2 7.8 因去離子結果，
pH 值微降 Conductivity in Micromhos 電導度 380 260 因去離子結果，
電導度值微降 M-Alkalinity ppm as CaCO3 M-鹼性度 110 80 鹼性度略降 Ca -Hardness ppm as CaCO3 鈣硬度 90 14 鈣硬度明顯降低 Silica ppm as SiO2 二氧化矽 16 15 變化不明顯
資料來源：長瑩科技股份有限公司提供
表 3-2 空調冷卻水系統的管理作法
問題 解決方案
補充水硬度高造成結垢問題嚴重 自來水 加軟化設備
青苔藻類生長嚴重 投加固態
氧化性殺菌劑
表 3-3 空調冷卻水系統(使用軟水)面臨的問題
3.2 冷卻水之處理方案評估冷卻水之處理方案評估冷卻水之處理方案評估冷卻水之處理方案評估 3.2.1 水垢的控制
冷卻水系統控制水垢問題，其解決方案如下：
1.補充水軟化
由於水垢的來源主要源於水中的鈣、鎂離子(硬度)，因此只要於去 除水中硬度，則碳酸鈣水垢就不會生成，進而可以維持良好的熱交換 效率。一般而言，去除水中硬度最常用的方即為離子交換樹脂法，利 用此法將補充水中的硬度去除形成軟水後投入冷卻水中以為補充逸 失的水份。
離子軟化時所採用的樹脂是鈉型陽離子交換樹脂，硬水通過樹脂 時，二價的陽離子 Ca2+與 Mg2+與 Na+交換，而後與樹脂結合。因此得 以去除水中的鈣、鎂離子，使水軟化。當樹脂中 Ca2+與 Mg2+逐漸飽合 而失去交換能力時，就需進行再生操作。再生時，以食鹽水通過樹脂，
利用食鹽水中的 Na+與 Ca2+與 Mg2+進行交換，讓 Na+重新與樹脂結 合，於是樹脂又可以產製軟水。再生後的 Ca2+與 Mg2+則隨再生廢水排 走。
以軟水作為冷卻水塔的補充水時，會增加用水成本。再者冷卻水 在水塔中循環時除了補充水中的微量硬度外，也會帶入空氣中的雜質 這些雜質會增加水中硬度，因此適度的水質控制仍是必需的。
2.控制 pH 值
從冷卻水動態平衡關係式中，可以看出當加酸進入冷卻水中時，可 以使得反應式向右邊進行，使得重碳酸鹽呈穩定的狀態。於是加酸仍 是水質控制者的選項之一。再者許多的防腐蝕劑、防垢劑在高的 pH 值下效率會降低，甚至失效，此時也需要利用加酸調節需要的 pH 值。
唯加酸時使用的酸劑，及量均需有良好的控制才能有效的達成需求的 目的，否則有些酸劑如鹽酸，會直接造成金屬會腐蝕。另外加酸不足 會效果不彰，加酸過多造成金屬腐蝕，實應小心。
Ca++ + 2HCO3- <==> Ca(HCO3)2 重碳酸鈣 H+ + CO2- -
<==> HCO3-
3.使用阻垢劑或阻垢設備
結垢就是微溶性的的碳酸鹽結晶沉澱的一種過程，從結晶生成的過 程來看，首先是生成晶核，形成少數的微晶粒，然後微晶粒在水中不 斷的互相碰撞，也和金屬產生碰撞。這樣的結果，不但提供晶體成長
的動能也提供成長的熱能，使晶體不斷的長大，於是形成在傳熱區覆 蓋的水垢。此時，如果能投加某些藥劑，破壞結晶對生長，就可達到 控制水垢形成的目的。
阻垢劑的發展(祈魯梁，2000)，在六七十年代以前最早是使用一些 天然高分子如丹寧、木質素、澱粉類等產品作為抑垢使用。後來磷酸 鹽類才被開發出來作為冷卻水抑垢劑，然而磷酸鹽類產品(無機)的缺 點是用量大、容易在水中分解以及環境污染等問題。隨著環保的發 展，有機磷酸鹽類發展成為緩蝕抑垢的主要配方，這時藥劑的發展呈 現越來越高的要求，鹼性配方、含鋅鹽配方、全有機配方等在在反應 出市場的需求趨勢。
七十年代中期逐漸出現了許多的聚合物作為緩蝕抑垢使用，聚合物 的發展改變了緩蝕抑垢劑的使用觀念。由於用於水處理的藥劑已發展 許多種類，功能也各有差異，然而市場上對抑垢作用的原理看法的多 元化以及不斷出現的新問題，於是經由各個單體予以合成，而後引入 不同功能的品項，以改善原始單一品項功能不足的部分，而形成聚合 物。
九十年代產品的發展除了在聚合物方面不斷的精進外，也引入了 更多綠色概念產品。如生物性的水處理劑、磁性裝置、電子除垢裝置 等都是新一代的科技環保產品。
表 3-4 阻垢劑種類評估比較
除。
(Eastman, 1997)
1、利用奈米顆粒投入
行。這種方法需有足夠的防蝕藥劑進行極點的保護，以免有漏網之 魚。
(2)陰極系防蝕劑
與陽極系防蝕劑的作用原理相近，只是本系列的防蝕劑採用在陰極 端腐蝕位置形成保護膜。這種方法相較於陽極系防蝕劑的不同點在 於藥劑的使用量可以較少。減少投藥量、成本與環境衝擊，是目前 大部分的冷卻水用化學藥劑的主流。
(3)混合系防蝕劑
混合系列的防蝕劑是綜合以上兩種藥劑的特點進行聚合而成的，因 為不同系列的藥劑間可以進行互補，用以強化防蝕效果，節省防蝕 藥劑的功能，這些藥劑多是專利型的防蝕藥劑。
(4)吸附式防蝕劑
此類型的防蝕劑是以極性分子膜的形式附著於金屬的表面，降低金 屬表面的電位差，用以防止金屬和水中離子之間產生足夠的電位 差，進而降低電位腐蝕困擾，同時由於分子膜的隔離，亦使得氧化 作用無法在金屬的表面進行，進而阻絕了一般腐蝕的困擾。一般而 言，有機化合物多以本類型的機制防制腐蝕的發生。
(5)其他
其他類型的防蝕機制包含有造膜、鈍化等，這些方法多為防腐蝕作 業的一環，非為單獨使用即可有效達成防腐蝕的目的，使用上亦需 專業的人員縝密的操作方可達成目的。
表 3-5 防腐蝕劑種類評估比較
3.防止陽光照射
藻類的生長和繁殖需要陽光，所以在容易茲生藻類的位置進行遮 陽的工作，可以減少許多殺菌劑的用量。
4.添加殺菌滅藻劑
控制冷卻水中藻菌的最直接有效的方法就是投加殺菌滅藻劑。殺 菌滅藻劑通常可分為氧化性及非氧化性兩類。
氧化性殺菌劑是具有強烈氧化性的殺菌劑，這些藥劑通常也是一種強 氧化劑，對水中生物殺滅作用強烈。這些藥劑以漂白水、氯錠、過氧化物 及溴化物為代表。它們的普遍特色是殺菌效果快又廣泛，費用較低微生物 也不易產生抗藥性等優點。然而藥效時間短，受 pH 影響大、分散滲透、剝 離效果差等是這型藥劑不足之處。另外部分產品易導致點蝕的問題，也是 使用上需謹慎的地方。
非氧化性殺菌劑不是以氧化作用殺滅微生物的，而是以其化學特性作 用於微生物，所以受水質影響較小。具有作用較持久、對沉積物滲透力強，
具剝離作用、受水中 pH 影響較小等特點。不過成本較高、並且容易產生抗 藥性等是其缺點。
表 3-6 殺菌滅藻劑之評估比較
3.3 本研究選用之方案本研究選用之方案本研究選用之方案本研究選用之方案
圖 3-1 生物水處理劑的作用原理
3.3.3 生物水處理劑處理之特性及優越性
1.產品之特點之一為補給水源之節省，因此產品非以化學藥劑之 方法處理水質，因此也就沒有酸鹼度及各種礦物質控制之強烈 水質要求。於枯水期間限水條件下極具效益。
2.可加寬冷卻水水質之適用控制範圍，操作管理簡便。
3.因其為非揮發性產品，保存及操作簡便，且不影響功效。
4.產品本身無毒性，分解後也不會產生傷害。它附著在處理系統的表 面，不僅具有快速的生物分解性，對於系統內、外的環境完全不會 造成任何影響。
5.為歐洲 EED、美國 EPA 認可河川、湖泊、海洋的環保排放的產品。
親水性 疏水分子
3.3.4 生物水處理劑與一般加藥比較 (表 3-7)
第四章 第四章 第四章
第四章 實證結實證結實證結實證結果及分析果及分析果及分析果及分析 4.1 實證結果實證結果實證結果實證結果
經過將近一年的實際投藥測試，其結果將依沈積物抑制效果、腐蝕
抑制效果及微生物抑制效果分別敘述。
4.1.1 沉積物抑制效果
經過一年的實驗測試，冰水機的趨近溫度維持良好的運轉狀況。
冰水機 R1 冰機自九十八年六月開始使用生物水處理劑起，至九十九 年五月止，趨近溫度維持在 1℉的範圍裡面變動，顯示冷凝器內部並無明顯 結垢產生。
R1冰機
0 1 2 3 4 5 6
六月 七月 八月 九月 十月 十一月 十二月 一月 二月 三月 四月 五月 40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
趨近溫度(華氏) 負載%
圖 4-1 R1 冰機負載及趨近溫度趨勢圖
冰水機 R2 冰機自九十八年六月開始使用生物水處理劑起，至九十八 年一月止，趨近溫度亦維持在 1℉的範圍裡面變動。然因這段期間趨近溫度 維持在平均 5~6℉的範圍內，略為的偏高，於是安排於九十九年二月進行冷 凝器清洗的工程，於是冷凝器趨近溫度有下降的狀況。並且自二月至五月 趨近溫度亦維持在很小範圍內變動，足以顯示冷凝器於加藥期間內，內部 並無明顯產生水垢沉積的問題。
R2冰機
1 2 3 4 5 6 7
六月 七月 八月 九月 十月 十一月 十二月 一月 二月 三月 四月 五月
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
趨近溫度(華氏) 負載%
圖 4-2 R2 冰機負載及趨近溫度趨勢圖
4.1.2 腐蝕抑制效果
最簡易的腐蝕狀況判定為測量冷卻水中的鐵離子濃度，依日本
最簡易的腐蝕狀況判定為測量冷卻水中的鐵離子濃度，依日本