不同(tóng)於汙水處理以達標排放為主要目(mù)標,工業循環水處理*重要目標是控製(zhì)換熱麵上由於水分蒸發、風吹損失等情況使循環水不斷濃縮,其中所含(hán)的鹽類超標、陰陽離子增加、pH值明顯(xiǎn)變化,致使水質惡化(huà);加上冷卻塔上充足的日光照射是(shì)藻類生長的理想地(dì)方;管道內壁產生(shēng)大量結垢、腐蝕、微生物等,從而大幅降低傳(chuán)熱效(xiào)率,導致能耗升高。
根據循環水係統的(de)特點和工藝條件,選擇適合企業運行條件的水處理方案(àn);控製循環水指(zhǐ)標在一定範圍內(nèi)運行,既保證生產設備的長周期運行,又提高了(le)循(xún)環水(shuǐ)利用率;使工業生產(chǎn)有序進行。
循(xún)環水運行過(guò)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斷地蒸發,使水中含鹽濃度不斷增高,超過某些鹽類的溶解度而沉澱(diàn)。常見的(de)有碳(tàn)酸鈣、磷酸鈣、矽酸鎂(měi)等垢。水垢的(de)質地比(bǐ)較致密,大大的降低了傳熱(rè)效率,0.6毫米的垢厚就使傳熱係數降(jiàng)低了20%。
(2)汙垢:汙垢主(zhǔ)要由水中的有機物、微生物菌落和分泌物、泥沙、粉塵等構成,垢的質地鬆軟,不(bú)僅降低傳熱效率而且還引起(qǐ)垢下腐蝕,縮短設備使用壽命。
(3)腐蝕:循環水對換熱設備的腐蝕,主要是電化(huà)腐蝕,產生的原因有設備製造缺陷(xiàn)、水(shuǐ)中充足的(de)氧氣、水中腐蝕性離子(zǐ)(Cl-、Fe2+、Cu2+)以及微生物分泌的黏液所生成的汙垢等因素,腐蝕的後果十分嚴重,不加控(kòng)製極短的時間即使換熱器、輸水(shuǐ)管路設備報廢。
(4)微生物粘泥:因為循環水(shuǐ)中溶有充(chōng)足的氧氣、合適的溫度及富養條件,很適合微生物的生長繁殖,如不及時控製將迅速導致(zhì)水質惡化、發臭、變黑,冷卻塔大量黏垢沉積甚至(zhì)堵塞,冷卻散熱效果大幅下降(jiàng),設備腐蝕加劇。因此(cǐ)循環水處理必須(xū)控製(zhì)微生物的繁殖。
微生物危害:循環冷卻水中的微生物來自兩個(gè)方麵。一是冷卻塔在水的蒸發(fā)過程中需(xū)要引入大量的空氣,微生物也隨空(kōng)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物,這些(xiē)微生物也隨補充水進入冷卻水係統中。
藻類在日光的照射下,會與水中的二氧化碳、碳酸氫根等碳源起光合作(zuò)用,吸收碳素作營養(yǎng)而放(fàng)出氧,因(yīn)此,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(qù)極化作用,腐蝕過程因(yīn)此而加速。微生物在(zài)循環水係統中的大量繁(fán)殖(zhí),會使循環水顏色變(biàn)黑,發(fā)生惡臭,汙染環境。同時,會形(xíng)成大量黏泥使冷卻塔的冷(lěng)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(dī)和水頭(tóu)損失增加,沉積在金屬表麵的黏泥會引起嚴重(chóng)的垢下腐蝕,同時它還隔絕了(le)緩蝕阻垢劑對金屬的作用,使藥劑不能發揮應有的緩蝕阻垢(gòu)效能。微生物黏泥除(chú)了會加速垢下腐蝕外,有些細菌在代(dài)謝過程中,生物分泌物還會(huì)直接(jiē)對金屬構成腐蝕。所(suǒ)有這些問(wèn)題導致循環水係統不能長期安全運轉,影響生產(chǎn),造成嚴重的經(jīng)濟損(sǔn)失,因此,微生(shēng)物的危害與水垢(gòu)、腐蝕(shí)對冷卻(què)水(shuǐ)係統的危害是一樣的嚴重,甚至可以說,三者比較起來控製微生物的危害(hài)是*要的。
具體解決方案
1、水垢的控製方法
從冷卻水中去(qù)除成垢鈣離子,從水(shuǐ)中除去Ca2+,使水軟化,則碳酸鈣就無法結晶析出(chū),也就形(xíng)不成水垢,主要兩種方(fāng)法。
① 離子交換樹脂法
離子交換樹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(fǎ)軟(ruǎn)化補充水成(chéng)本較高。因此隻有補充水量小的循環冷卻水係統(tǒng)采用。
②石灰軟化法
補充水(shuǐ)未(wèi)進入循環冷卻水係統前,在預處理時就投(tóu)加適當的石灰,讓水中的碳酸(suān)氫鈣與石灰在澄清池中預先反應(yīng),生成(chéng)碳酸鈣沉澱析出,從(cóng)而除去水中的Ca2+。
2、汙垢的(de)控製方法
①降低補充水濁度
循環(huán)水係統(tǒng)的(de)補充水,其濁(zhuó)度愈低(dī),帶入係統中可形成汙垢的雜質就愈少。幹淨的(de)循環水不易形成汙垢,當補充水濁度低於5mg/L以下,如城鎮自來水、井水等,可以不作預處理直接進入係(xì)統。當補(bǔ)充(chōng)水濁度(dù)高時,必須進行預處理,使其濁度降低。
②投加分散劑
在進行阻垢、防(fáng)腐和殺生水質處理時,投加一定(dìng)量的分散劑,也是控(kòng)製(zhì)汙垢(gòu)的好方法(fǎ)。
分散劑將粘合在一起的泥團雜質等分散(sàn)成微粒使之懸浮於水中,隨著水流流動(dòng)而不沉積在傳熱表麵上,從而減少汙垢對傳熱的影響。
③做好(hǎo)旁濾處理
一般細菌形(xíng)成(chéng)的粘(zhān)泥以及被(bèi)殺死細菌屍體(tǐ)、剝(bāo)離(lí)下來(lái)的生物粘泥(ní)有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(shè)計要求旁濾量不低於循環(huán)量的5%。對(duì)於存在化學泄漏的(de)循環水係統一般旁漏量在(zài)7%以上為宜。並定時、定人反(fǎn)洗,及(jí)做好旁濾器維護工(gōng)作。
④保(bǎo)障(zhàng)循環水壓力及流速
在循環水設計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/秒,殼(ké)程大於0.3米/秒,熱負荷(hé)強度小(xiǎo)於5×104千卡/米(mǐ)2·小時。對於有氨(ān)、油、硫(liú)化(huà)物(wù),有機化(huà)學品泄漏的係統,水流速度應增加20%~50%。
3、金(jīn)屬腐蝕的控製方法
①添(tiān)加緩蝕(shí)劑
緩蝕劑是一(yī)種用於抑製金(jīn)屬腐蝕的(de)添(tiān)加劑,它用量少,不會改變腐蝕介質的性質(zhì),不需特殊投加設備,也(yě)不需(xū)對設備表麵進行處理。因此,使用(yòng)緩蝕劑是一種經濟效益較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,目前更趨(qū)向於使用(yòng)後麵幾種有機膦酸(suān)鹽和低磷緩蝕劑。
②提高(gāo)循環水的pH
提高循環水的pH值,使金屬表麵生成氧化(huà)性保護膜(mó)的傾向增大,易於鈍化,從(cóng)而有利於控製設(shè)備腐(fǔ)蝕。敞開式循環(huán)冷卻(què)水(shuǐ)係統通常冷卻塔(tǎ)內的曝氣提高(gāo)PH值,當水中和CO2和空氣中的CO2達(dá)到平衡時,水的pH為8.5左(zuǒ)右。目前(qián)常添加堿性冷卻水複合緩蝕劑,例如:聚磷酸鹽-鋅鹽-膦酸鹽-分(fèn)散劑、聚磷酸鹽-正磷(lín)酸鹽-膦酸鹽-三元共聚物、有機多元膦酸-聚合物分散劑-唑類(lèi)、多元醇磷酸酯-丙烯酸係聚合物、HEDP-PMA等。複合緩蝕(shí)劑可發揮出除垢和防腐的綜(zōng)合作用,這是緩蝕劑的發展(zhǎn)趨勢。
③選用耐蝕材(cái)料(liào)
選用聚丙烯設備或石墨改性聚丙烯(xī)設備。
④用(yòng)防腐塗料(liào)塗覆
通過(guò)防腐塗料的屏蔽、緩蝕、陰(yīn)極保護及pH緩衝作用(yòng)來保護設備不受腐蝕。
4、微生物的控製方法
①選用耐蝕材料
金屬材料耐微生物腐蝕的性能(néng)大致可以排列如下(xià):鈦(tài)>不(bú)鏽鋼>黃銅>純銅>硬鋁>碳(tàn)鋼
②控製(zhì)水(shuǐ)質
控製水質主要是控製冷卻水中氮含量、硫含(hán)量、pH值、懸浮物等微生物的養料。油類是(shì)微(wēi)生物的養料,應(yīng)盡可能防止它泄漏(lòu)入冷卻水係統。化工廠(chǎng)中進入冷卻水係統的(de)氨能引起硝化細菌的(de)繁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(shēng)塗料
采(cǎi)用防(fáng)腐塗料保護設(shè)備時,塗料中(zhōng)添加能(néng)抑製微(wēi)生物生長的殺(shā)生劑,如:偏硼酸鋇、氧化亞銅、氧化鋅、三丁基氧化錫等。將防腐塗料刷在設備(bèi)內壁上、可以控製藻類生長,且可以抑(yì)製異(yì)養菌的生長。
④陰極保護
冷卻水係統中存在硫酸(suān)鹽還原菌時,碳鋼的陰極保護電位一般為-0.95V(相(xiàng)對於Cu/CuSO4電極)。這一電位可使碳鋼處於熱力學的(de)穩定狀態,從而防止碳鋼被腐蝕。
⑤清洗
進行物理清洗或化學清洗可把微生物生(shēng)長所需的養料、基地、庇(bì)護所及生物本身(shēn)從冷卻水係統中的設備表麵上除(chú)去,並被排出。清洗對(duì)於一個被微生物嚴重汙染的冷卻水係統來說,是一種十分有效的措施。
⑥防止(zhǐ)陽光照射
藻類(lèi)生長和繁殖需要陽光(guāng),冷卻水係統應避免陽光照射。水池上麵應加(jiā)蓋(gài),冷卻塔的進風口可(kě)加裝百頁窗。
⑦旁流過濾
在循環冷卻水(shuǐ)係統中,設計安裝用砂(shā)子或無煙煤等為濾池過濾冷(lěng)卻(què)水是一種(zhǒng)控製微生物生長的有效措施。通過(guò)旁流過濾,可(kě)以在不影響冷卻水係統正(zhèng)常(cháng)運行的情況下除去水中大部分微生物。
⑧混凝沉(chén)澱(diàn)
在補充水的前處理或循環冷卻水的(de)旁流處理過程中,常使(shǐ)用鋁(lǚ)鹽、鐵鹽等混凝劑或高分 子絮凝劑(例如(rú)聚丙(bǐng)烯酰胺)。
這些藥劑能在絮凝沉澱過程中將水中的各種微生物隨生成的絮凝體一起沉澱下來,從而把它們除去。用這種方法(fǎ)除去的微生物(wù)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(diào)細菌的微生物。噬菌體與(yǔ)動物病毒、植物病毒不同,它們隻對細菌的細胞發生作用(yòng),故(gù)是一種很小的但非常有用的病毒。噬菌體靠寄生(shēng)在叫做“宿主”的細菌裏進行繁(fán)殖。繁殖的結果是將“宿主”吃掉,這個過程叫做溶菌作用。該法對於防止電站的海水冷卻水係統及造紙(zhǐ)廠的工業(yè)水係統中粘泥的形成,十分有(yǒu)效。
⑩添加殺生劑
控製冷卻水係統中微生(shēng)物生長*有效和(hé)*常用的方法之一是向冷卻水(shuǐ)係統(tǒng)中添加殺生劑。一個良好的微生物控(kòng)製方(fāng)案往往是將幾種方法(fǎ)聯合(hé)使用。例如,先將冷卻水(shuǐ)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)的方案要有(yǒu)效得多。
*後,根據企業循環水係統的(de)特點和工藝條件,結合當地的水(shuǐ)質特點,選擇適合企業運行條件的水處理方案,通過加藥等(děng)措施,控製循環水指標在一定範圍內運行,既保證生產設(shè)備的長周期運(yùn)行,又提高(gāo)了循環水利用率。循環水處理技術的利用,既能給企業帶(dài)來顯著的經濟效益,又能為社會帶來(lái)良好的社會效益。所以循環水處理技術應用是非常(cháng)有必要的。