不同於汙水處理以達標排放為主要目標(biāo),工業循環水處理*重要目標是控製換熱麵(miàn)上由於水分蒸(zhēng)發、風吹損失等情況使循環水不斷(duàn)濃縮,其中所含的鹽類超標、陰陽離子增加、pH值明(míng)顯變化,致使水質惡化(huà);加上冷卻塔上(shàng)充足的日光照射(shè)是藻類生長的理想(xiǎng)地方;管道內壁產(chǎn)生大量結垢、腐蝕、微生物等,從而大幅降低傳熱效率,導致能(néng)耗升高。
根據(jù)循(xún)環水係統的特點和工藝條件,選擇適(shì)合企業(yè)運行條件的(de)水處(chù)理方案;控製循環水(shuǐ)指標(biāo)在一定範圍內運行,既保證生產(chǎn)設備的長周期運行,又(yòu)提高了循環水利用率;使工業生產有序(xù)進行。
循環水運行過程中主要(yào)產(chǎn)生的問題:
(1)水垢:由於循環水在冷卻過程中不斷地蒸發(fā),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(shuǐ)垢的質地比較致密,大(dà)大(dà)的降低(dī)了傳熱效率,0.6毫米的垢厚就使傳熱係數降低了20%。
(2)汙垢:汙垢主要由水中的有機物、微(wēi)生物菌落和分泌物、泥沙、粉塵(chén)等構成,垢的質地鬆軟,不僅(jǐn)降低傳熱(rè)效率(lǜ)而且還引起垢下腐蝕(shí),縮短設(shè)備(bèi)使用壽命。
(3)腐蝕:循環水對換熱設備的腐蝕,主要是電化腐蝕,產生的(de)原因有設(shè)備製造缺陷、水中充足的氧氣(qì)、水中腐蝕性(xìng)離(lí)子(zǐ)(Cl-、Fe2+、Cu2+)以及(jí)微生物分泌的(de)黏液所生成的汙(wū)垢等因素,腐蝕的後果十分嚴重,不加控製(zhì)極短的時間即使換熱器(qì)、輸水管路設備報(bào)廢。
(4)微(wēi)生(shēng)物粘泥:因為循環水中溶有充足的氧氣、合(hé)適的溫度(dù)及富養條件(jiàn),很適合微生物的生長繁殖,如不及時控製將迅速導致水質(zhì)惡(è)化、發臭、變黑,冷卻塔大量(liàng)黏垢(gòu)沉積甚至堵塞,冷卻散熱效果大幅下降,設備腐蝕加劇。因(yīn)此循環水處理(lǐ)必須控製微生(shēng)物的繁殖。
微生物危害:循環冷卻水中的微生物來自兩個方麵。一是冷卻塔在水的蒸發(fā)過程中需要引入(rù)大量的空氣,微生物(wù)也隨空氣帶入冷卻水中,二(èr)是冷卻水係統的補充水或多或少都會有微生(shēng)物,這些微生物也隨補充(chōng)水進入冷卻水係統中。
藻類在日光的照射下,會與水中的二(èr)氧化碳、碳(tàn)酸氫根等碳(tàn)源起光合作用(yòng),吸收(shōu)碳素作營養而放出氧,因此(cǐ),當藻類大量繁殖時,會(huì)增加水中溶解氧含量,有利於氧的去極化作用,腐蝕過程因此而加(jiā)速。微生物在循環水係統中的大量繁殖,會使循環水(shuǐ)顏色變黑,發生惡臭,汙染環境。同(tóng)時,會形(xíng)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(zài)換熱器內,使傳熱效率降低和水頭損失增加,沉積在金屬表(biǎo)麵的黏泥會引起嚴(yán)重的垢下腐蝕,同(tóng)時它還(hái)隔絕了(le)緩蝕阻垢劑對金屬的作(zuò)用(yòng),使藥劑不能發揮應有的緩蝕阻垢效能。微生物黏泥除了會加速垢下腐蝕外,有些(xiē)細菌(jun1)在代謝過程中,生物分泌物還(hái)會直接對(duì)金屬構成腐蝕。所有這些問題導致循環水係統不能長期安全運轉,影響(xiǎng)生(shēng)產,造成嚴重的經濟損(sǔn)失,因此,微生物的危害與水垢、腐蝕對冷卻水係統的危害是一樣的嚴重,甚至可以說(shuō),三者比較起來控製微(wēi)生物的危害是*要的。
具體解決方(fāng)案
1、水垢的控製(zhì)方法
從冷卻水中去除成垢鈣離(lí)子,從(cóng)水(shuǐ)中除去Ca2+,使水軟(ruǎn)化,則碳酸鈣就無法結晶(jīng)析出,也就形不成水垢,主要(yào)兩種方法。
① 離子交換樹脂法
離子交換樹脂法就是讓水通過離子交換樹脂,將Ca2+、Mg2+從水中置換出來並(bìng)結合在樹脂上。用離子交換法軟化補(bǔ)充水成本較高。因此隻有補充水量小的循環冷卻(què)水係(xì)統采用。
②石灰軟化法
補(bǔ)充水(shuǐ)未進入循環冷卻水(shuǐ)係統前,在預(yù)處理時就投加適當的石灰,讓水(shuǐ)中的碳酸氫鈣與石灰在澄清池中預先反應,生成碳酸鈣沉澱析出,從而除去水中的Ca2+。
2、汙(wū)垢的控製方法
①降低補(bǔ)充水濁度
循環水係統的補充水,其濁度愈低,帶入係統中可形成汙垢的雜質就愈少。幹淨的循環水不易(yì)形成汙垢,當(dāng)補充水濁度低於(yú)5mg/L以下,如城鎮自來水、井水等,可(kě)以不(bú)作預處理直接進入係統。當(dāng)補充水濁度高時,必須進行預處理,使其濁度降低。
②投加分散劑
在進(jìn)行阻垢、防腐和殺生水質處理時,投(tóu)加一定量的分散劑,也(yě)是控製汙垢的好方法。
分散(sàn)劑(jì)將粘合在一起的泥團雜(zá)質等分(fèn)散成(chéng)微粒使之懸浮於水中,隨著水流流動而(ér)不沉積在傳熱表麵上,從(cóng)而減少汙垢對(duì)傳熱(rè)的影響。
③做好旁濾(lǜ)處理
一般細菌形成的粘泥以及被殺死細(xì)菌屍體(tǐ)、剝離下來(lái)的(de)生物粘泥有(yǒu)70%以上是通過旁濾器排出循(xún)環水係統之外。一般大於1000t/h的循環水係統設計要(yào)求旁濾量不低於循環量的5%。對於存(cún)在化學泄漏的循環水係統一般旁漏量在7%以上為宜。並定時、定人反(fǎn)洗,及做好旁濾器維護工作。
④保障循環水壓力及流速
在循環水設計規範中(zhōng)要求循環水冷卻水側流速管程水流速大於 12 0.9米/秒,殼程大於0.3米/秒,熱負荷強度小於5×104千卡/米2·小時。對於有氨、油、硫化物,有(yǒu)機化學品泄漏的係統,水流速(sù)度應增加20%~50%。
3、金屬(shǔ)腐蝕的控製方法
①添加緩蝕劑
緩蝕劑是一種用於抑製金屬腐(fǔ)蝕的添加劑,它用(yòng)量少,不會(huì)改變腐蝕(shí)介質的性質,不需特殊投加設備,也不需對設備表麵進行處理。因此,使用緩蝕劑(jì)是一種經濟效益較(jiào)高且適應性較強的金屬防護措施。為了減輕環境富營養化的壓力,目(mù)前更趨向於使用後麵幾種有機(jī)膦酸(suān)鹽和低磷緩蝕劑。
②提高循環水(shuǐ)的pH
提(tí)高循環水的pH值,使(shǐ)金屬表(biǎo)麵生成氧化性保護膜的傾向增大,易於鈍化,從(cóng)而(ér)有利於控製設備腐蝕。敞(chǎng)開式循環冷卻水係統通常冷卻塔內的曝氣提高PH值(zhí),當水中和CO2和空氣中的CO2達到平衡時,水的pH為8.5左右。目前常添加堿性冷卻水複(fù)合緩蝕(shí)劑,例如:聚(jù)磷酸鹽-鋅鹽-膦酸鹽-分散劑、聚磷酸鹽-正磷酸鹽-膦酸鹽-三元共聚物、有機多元膦酸-聚(jù)合物分散劑-唑類、多元醇磷酸酯-丙烯酸係聚合(hé)物、HEDP-PMA等。複合緩蝕劑可發揮出除垢(gòu)和防腐的綜合作(zuò)用,這是緩蝕(shí)劑(jì)的(de)發展趨勢(shì)。
③選用耐蝕材料(liào)
選(xuǎn)用聚丙烯設備或石墨改性聚丙烯設備。
④用防腐塗料塗覆
通過(guò)防腐塗料的屏蔽、緩蝕、陰極保護及pH緩衝(chōng)作用來保護設備不受腐蝕。
4、微生物(wù)的控製方法
①選用耐蝕材料
金屬材料(liào)耐微生物腐蝕的性能大(dà)致可以排列如下(xià):鈦>不鏽鋼>黃銅>純銅(tóng)>硬(yìng)鋁>碳鋼
②控製水質
控製水質主要是控製(zhì)冷(lěng)卻水中氮含量(liàng)、硫含量、pH值、懸浮物等微(wēi)生物的養料。油類是微生物的養料,應盡可能防(fáng)止它泄漏入冷(lěng)卻(què)水係統。化工廠中進入(rù)冷卻水(shuǐ)係統的氨能引起硝化細菌的繁殖並降低氯的殺生能力(lì),應加(jiā)以(yǐ)控製(zhì),一般不應高於5ppm。
③采用殺生塗料
采用防腐(fǔ)塗料保護設備(bèi)時,塗(tú)料中添加能(néng)抑製微生物生長的(de)殺生劑,如:偏硼酸鋇、氧化亞銅、氧化鋅(xīn)、三丁基氧化(huà)錫等。將防腐塗料(liào)刷在設備內壁上、可以(yǐ)控製藻類生長,且可以抑製(zhì)異養菌的生長。
④陰極保護
冷卻水係統中存在硫酸鹽還原菌(jun1)時,碳鋼的陰極保護電(diàn)位一般為(wéi)-0.95V(相對於(yú)Cu/CuSO4電極)。這一電位可(kě)使碳鋼處於熱力學的穩定狀態,從(cóng)而防止(zhǐ)碳鋼被腐蝕。
⑤清洗
進行物理清(qīng)洗或化學清洗可把微生物生長(zhǎng)所需的養料、基(jī)地、庇護所及生物本身從冷(lěng)卻水係統中的(de)設備表麵上除(chú)去,並被排出。清洗對於一個被微生物嚴重汙染的冷卻水係(xì)統來說,是一種十分有效的措施。
⑥防止陽光照射
藻類生長和繁殖需要陽光,冷卻水係統(tǒng)應避免陽光照射。水池上麵應加蓋,冷卻塔的進風口可加裝百頁窗。
⑦旁(páng)流過濾
在循環冷卻水係統中,設計安裝(zhuāng)用砂子或無煙煤等為濾池過濾冷卻(què)水是一(yī)種控製微生物生長的(de)有效措施。通過旁流過濾(lǜ),可以在不影響冷卻水係統正常運行的情況下除去水中大(dà)部分微生(shēng)物。
⑧混凝(níng)沉澱
在補充水的前處理或循環冷卻水(shuǐ)的旁流處理(lǐ)過程中,常使用鋁鹽(yán)、鐵(tiě)鹽等混凝劑或(huò)高分 子絮凝劑(例如聚丙(bǐng)烯酰胺)。
這(zhè)些藥劑能在絮凝沉澱過程(chéng)中將水中的(de)各種微(wēi)生物隨生(shēng)成的絮凝體一起沉澱下(xià)來,從(cóng)而把它們除(chú)去。用這種方法除去的微生物可占水體中微生物的80%左右。
⑨噬菌體法
噬菌體是一種能夠吃掉細菌的微生物。噬菌體與動物病毒、植物病毒不同,它們隻對細菌(jun1)的細胞發生作用,故是一種很小的(de)但非常有用的病毒。噬菌體靠(kào)寄生在叫做“宿主”的細菌裏進行繁殖(zhí)。繁殖的結果是(shì)將“宿主”吃(chī)掉,這個過程叫做溶菌作用。該法對於防止電站(zhàn)的海水冷卻水係統及造紙廠的工業水係統中粘泥的形成,十分有效(xiào)。
⑩添(tiān)加殺生劑
控製冷卻水係統中微生物生長*有效(xiào)和*常用(yòng)的方法之一(yī)是向冷卻水係統中添加殺生劑。一(yī)個良好的(de)微生物控製方案往往是將幾種(zhǒng)方法(fǎ)聯合使用。例如,先將(jiāng)冷卻水係(xì)統(tǒng)進行剝離和清洗,再投加殺生劑的方案要比隻添加殺生劑的方案要有效得多。
*後,根據企業循環水係統的特點和工藝(yì)條件,結合當地的水質特(tè)點,選擇適合企業運行條件的水處理方(fāng)案,通過加藥(yào)等措施,控製循環水指標在一定範圍內運行,既保證生產(chǎn)設備的(de)長周期運行,又(yòu)提高了循環水利用率。循(xún)環水處理技(jì)術的利用,既能(néng)給企業帶來顯著的經濟效益,又(yòu)能為社會帶來良好的社會效益。所以循環水處理技(jì)術應用是非常有必要的。