不同於汙水處理以達標(biāo)排放(fàng)為主要目標,工業循環水處理(lǐ)*重要目標是(shì)控製換熱麵上由於水分蒸發、風(fēng)吹損失等情況使循環水(shuǐ)不斷濃縮,其中所含的鹽類超標、陰陽離子增加、pH值明顯變化,致使水質惡化;加上冷卻塔上充足的日光照射是藻類生(shēng)長的理想地方;管道內壁(bì)產生大量結垢、腐蝕(shí)、微(wēi)生物等(děng),從而大幅降(jiàng)低傳熱效率,導致(zhì)能耗升高。
根據循環水(shuǐ)係統(tǒng)的特點和工藝條件,選擇適合企業運行(háng)條(tiáo)件的水處理(lǐ)方案;控製循(xún)環水指標在一定範圍內(nèi)運行,既保(bǎo)證生產設備的長周期運(yùn)行(háng),又提高了循環水利用率;使工業(yè)生(shēng)產有序(xù)進(jìn)行。
循環水運行過程中主要產(chǎn)生的問題:
(1)水垢:由於循環水在冷卻過程中不(bú)斷(duàn)地蒸發,使水中含鹽濃度不斷增高,超過某些鹽類的溶解(jiě)度而沉澱。常見的有碳酸鈣、磷酸鈣、矽酸鎂等垢。水垢的質地比較致密(mì),大大的降低(dī)了傳熱效(xiào)率,0.6毫米的(de)垢厚就使傳熱係數降低了20%。
(2)汙(wū)垢:汙垢主要由水中的有(yǒu)機物(wù)、微生物菌落和分泌物、泥沙、粉塵等構成,垢的質地(dì)鬆軟(ruǎn),不僅降低傳(chuán)熱效(xiào)率而且還引起垢下腐(fǔ)蝕,縮短設備使用壽命。
(3)腐蝕:循環水(shuǐ)對換熱設備的腐(fǔ)蝕,主要是電化腐蝕,產生的原(yuán)因(yīn)有設備製造缺陷、水中充足(zú)的氧氣、水中腐(fǔ)蝕(shí)性離子(Cl-、Fe2+、Cu2+)以及微生物分泌的黏(nián)液所生(shēng)成(chéng)的汙垢等因(yīn)素,腐蝕的後果十分嚴重,不加控製極短的(de)時間即使換熱(rè)器、輸水管路設備報廢。
(4)微生物(wù)粘泥:因(yīn)為循環水中溶有充足的氧氣、合(hé)適的溫度及富養條件,很適合(hé)微生物的生長繁殖,如不及時控製將迅速導(dǎo)致水質惡化、發臭、變黑,冷卻塔大量(liàng)黏垢沉積甚至堵塞,冷卻散熱效果大幅下降,設備腐蝕加劇。因此循環水處理必須控製微生物的繁殖(zhí)。
微生物危害(hài):循環冷卻水中的微生物來自兩個方麵。一是(shì)冷卻塔在水的蒸發過程中(zhōng)需要引入(rù)大量的(de)空氣(qì),微生物也隨(suí)空氣帶入冷卻水中,二是冷卻水係統的補充(chōng)水或多或少都會有微生物,這些微生物也隨補充水進入冷卻水係統(tǒng)中。
藻類在(zài)日光的照(zhào)射下,會與水中的二氧化碳、碳酸氫根等(děng)碳源起光合作用,吸收碳素作營養而放出氧,因此(cǐ),當藻類(lèi)大量(liàng)繁殖時,會增加水中溶解(jiě)氧含量,有利於氧的去極化(huà)作用,腐蝕過程因此而加速。微生物在循環水係統中的大量繁殖,會使循(xún)環水顏色變黑,發生惡臭,汙染(rǎn)環境。同(tóng)時,會形成大量黏泥使冷卻塔的冷卻效率降低,木材變質腐爛。黏泥沉積在換熱器內,使傳熱效率降低和水頭損失(shī)增加,沉積在金屬表麵(miàn)的黏(nián)泥(ní)會引起嚴重的垢下腐蝕,同時它還隔絕了緩蝕阻垢劑對金屬(shǔ)的作用,使藥劑不能(néng)發揮應有的緩蝕阻垢(gòu)效能。微生物黏泥除了會加(jiā)速垢(gòu)下腐蝕外(wài),有些細菌在代謝過程中,生物分泌物還會直接對金(jīn)屬構成腐蝕。所有這些問題導致循環水係統不能(néng)長(zhǎng)期安全(quán)運轉,影響生產(chǎn),造成嚴(yán)重的經濟損失,因此,微生物的危害與水垢、腐蝕對冷(lěng)卻水係統的危害是一樣的(de)嚴重,甚至可以說,三者比較(jiào)起來控製微(wēi)生物的危害是*要的。
具體解決方案
1、水垢的(de)控製方法
從冷卻水中去除成垢鈣離子,從水中除去Ca2+,使水軟化,則碳酸鈣就無法結晶析出,也就形不(bú)成水垢,主要兩種方法。
① 離子交(jiāo)換樹脂法
離子交換樹(shù)脂法就是讓水通過離(lí)子交換樹脂,將Ca2+、Mg2+從水中置換出來並結合在樹脂上。用離子交換法軟化補充水成本(běn)較高。因此隻有補充(chōng)水量小的循環冷卻水係統(tǒng)采用。
②石灰軟(ruǎn)化法
補充水未進入循環冷卻水(shuǐ)係統前,在(zài)預處理時就投加適當的石灰(huī),讓水中的碳酸氫鈣與石灰在澄(chéng)清池中預先反應,生成碳酸鈣沉澱析出,從而除去水中的Ca2+。
2、汙垢的控製方法
①降低補充水濁度
循環水係統(tǒng)的補充水,其濁度愈低,帶入係統中可形成汙(wū)垢的雜質就愈少。幹(gàn)淨的循環水不易形成汙垢,當補充水(shuǐ)濁度低於(yú)5mg/L以下,如城(chéng)鎮自來(lái)水、井水等,可以不作預處理直接進入係統。當補充(chōng)水濁度高時,必須進行預處理,使其濁(zhuó)度降低(dī)。
②投加分散劑
在進行阻垢、防腐和殺生水質處理時,投加一定量(liàng)的分散劑,也(yě)是控製汙垢的好方法(fǎ)。
分散劑將粘合(hé)在一起的泥團雜質等分散成微粒使之懸浮於水中,隨著水流流(liú)動而不沉積在傳熱表麵上,從而減少汙(wū)垢對傳熱的影響。
③做好旁濾處(chù)理
一(yī)般細菌形成(chéng)的粘泥以及被殺死細菌(jun1)屍體、剝離下來的生物粘泥有70%以上是通過旁濾器排出循環水係統(tǒng)之外。一般大於1000t/h的循環水係統設計要求旁濾量不低(dī)於循環量(liàng)的5%。對(duì)於存在化學泄漏的循環水係統一般(bān)旁漏量在7%以上為宜。並定時、定人(rén)反洗,及做好(hǎo)旁濾器維護(hù)工作。
④保障循環水壓力及流(liú)速
在循環水(shuǐ)設計(jì)規範中要求循環水冷卻水側流速管程水流速大於 12 0.9米(mǐ)/秒,殼程大於0.3米/秒,熱負荷強度小(xiǎo)於5×104千卡/米2·小時。對於(yú)有氨、油、硫化物,有機化學品泄漏的係統,水流速(sù)度(dù)應增加20%~50%。
3、金屬(shǔ)腐(fǔ)蝕的控製方法
①添加緩蝕劑
緩蝕劑是一種用於抑製金屬腐蝕的添加劑,它用量少,不會改變(biàn)腐蝕介質的性質,不需特(tè)殊投加(jiā)設備(bèi),也(yě)不需(xū)對設備表麵進行處理。因此(cǐ),使用緩蝕劑是一種(zhǒng)經濟效益較(jiào)高且適應性較強的金屬防(fáng)護措施。為了減輕環境富營養化的壓力(lì),目前更(gèng)趨向於使用後麵幾種有機膦酸鹽和低磷緩蝕劑。
②提高循環水的pH
提高循環水的pH值,使金屬表麵(miàn)生成氧化性保護膜的傾向增大,易於鈍化,從而有利於控(kòng)製設備腐蝕。敞開式循環冷卻水係統通常冷卻塔內(nèi)的曝氣提高PH值,當(dāng)水中和(hé)CO2和空氣中的CO2達到平衡(héng)時,水的pH為8.5左右。目前常添加堿性(xìng)冷卻水複合緩蝕劑,例如:聚磷酸鹽-鋅(xīn)鹽-膦酸鹽-分散劑、聚磷酸鹽-正磷酸鹽(yán)-膦酸鹽-三元共聚物、有機多元(yuán)膦酸-聚合(hé)物分散劑-唑類、多元醇磷酸酯-丙烯酸係聚合物、HEDP-PMA等。複合緩蝕劑(jì)可發揮(huī)出除垢和防腐的(de)綜合作用,這是緩蝕劑的發(fā)展趨勢。
③選用耐蝕材料(liào)
選用聚丙烯設備或石墨改性聚丙烯設備。
④用防腐塗料(liào)塗覆
通過防腐塗料的屏(píng)蔽、緩(huǎn)蝕、陰極保護及pH緩衝(chōng)作(zuò)用(yòng)來保護設備不受腐蝕。
4、微生(shēng)物的控製方法
①選用耐蝕材(cái)料
金屬材料耐微生(shēng)物腐蝕的(de)性能大致可(kě)以排列如下:鈦>不(bú)鏽鋼>黃銅>純銅>硬鋁>碳鋼
②控(kòng)製水質
控製水質主要是控製冷卻水中氮含量、硫含量、pH值、懸浮物等微生物的養料。油類是微生物的養料(liào),應盡可能防止它泄漏入冷(lěng)卻水係統。化工廠(chǎng)中進入冷卻水係統的氨能引起硝化細菌的繁(fán)殖並降低氯的殺生能力,應加以控製,一般不應高於5ppm。
③采用殺生塗料
采用防腐塗料保護設備時,塗料(liào)中添加能抑製微生物生長的殺生劑,如:偏硼(péng)酸鋇、氧化亞銅、氧化鋅、三丁基氧化錫等。將防腐塗料刷在設備內壁上、可以控製藻類生長,且可(kě)以抑製異(yì)養菌的生長。
④陰極保護
冷卻水係統中存在硫酸鹽還原菌時,碳鋼的陰極保護電(diàn)位一般為-0.95V(相對於Cu/CuSO4電極(jí))。這(zhè)一電位可使(shǐ)碳鋼處於熱力學的穩(wěn)定狀態(tài),從而防止碳鋼被腐蝕。
⑤清洗
進行物理(lǐ)清(qīng)洗或化學清洗可把微生物生長所需的養料、基地、庇護所及生物本身從冷卻水係統中(zhōng)的設備(bèi)表麵上除去,並被排出。清洗對於一(yī)個被微生物嚴重汙染的冷卻水係統來說,是一種十分有效(xiào)的措施。
⑥防止陽(yáng)光照(zhào)射(shè)
藻類生(shēng)長和繁殖需要陽光,冷卻水係統應避免(miǎn)陽光照射。水池上麵應加蓋,冷(lěng)卻(què)塔的進風口可(kě)加(jiā)裝百頁窗。
⑦旁流過濾(lǜ)
在循環冷卻水係統中,設計安裝(zhuāng)用砂子或無(wú)煙煤(méi)等為濾池過濾冷卻水是一種控製微生物生長的有效措施。通過旁流過濾,可以(yǐ)在不(bú)影響冷卻水(shuǐ)係統(tǒng)正常運行的情況(kuàng)下除去水中(zhōng)大部分微生物。
⑧混凝沉澱
在補充水的前處理或循環(huán)冷卻水的旁流處理過程中(zhōng),常使用鋁鹽、鐵鹽等混凝劑或高分 子絮凝劑(例如聚丙烯酰胺)。
這些藥劑(jì)能在(zài)絮凝沉澱過程中將水中的各種微生(shēng)物隨生成的絮凝體(tǐ)一起(qǐ)沉澱下(xià)來,從而把(bǎ)它們除去。用這種方法除去的微(wēi)生物可(kě)占水體中微生物(wù)的80%左右。
⑨噬菌體法
噬菌體是一種能夠吃掉細菌的微生物。噬(shì)菌體與動物病(bìng)毒、植(zhí)物病毒不同,它們隻對細菌的細胞發生作用(yòng),故是一種很小的但非常有用的病毒。噬菌體靠寄生在叫做“宿主(zhǔ)”的細菌(jun1)裏進行繁殖。繁殖的結果是將“宿主”吃掉,這個過程叫做溶菌作用(yòng)。該法對於防止電(diàn)站的海水冷卻水係統及造紙廠的工業水(shuǐ)係(xì)統中(zhōng)粘泥的形成,十分有效。
⑩添加(jiā)殺生劑
控製冷卻水係統中(zhōng)微生物生長*有(yǒu)效和*常用的方法之一是(shì)向冷卻(què)水(shuǐ)係(xì)統中添加殺生劑。一個(gè)良好的微(wēi)生物控製方案往往是(shì)將幾種方法聯合使用。例如,先(xiān)將冷卻水係統進行剝離和清洗,再投加殺生劑的方案要比隻添加殺生劑(jì)的(de)方案(àn)要有效得多。
*後,根據企業循環水(shuǐ)係統的特點和工藝條(tiáo)件,結合當地(dì)的水質特點,選擇適合企業運(yùn)行條件的水處理方案,通過加藥等措施,控製循環水(shuǐ)指標在一定範圍內運(yùn)行,既保證生產設備的(de)長周期運行(háng),又提高了循環水(shuǐ)利用率。循環水處理技術(shù)的利用,既能給企業帶(dài)來顯著的經濟效益,又能(néng)為社會帶來良好的社會效益(yì)。所以循環水(shuǐ)處理(lǐ)技術應用(yòng)是非常有必要的。