不同於汙水處(chù)理以達標排放為主要目標,工業循環水處理*重要(yào)目標是控製換熱麵上(shàng)由於水分蒸發、風吹(chuī)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(zēng)加、pH值明顯變化,致(zhì)使水質惡化;加上冷(lěng)卻塔上充足的日光照射是藻類生長的理想地方;管道內壁產生大量結垢(gòu)、腐(fǔ)蝕、微生物等,從而大幅降低傳熱效(xiào)率(lǜ),導致能耗升高。
根(gēn)據循環水係統的特點(diǎn)和工(gōng)藝條件,選擇適合(hé)企業運行條(tiáo)件的水處理方案;控製循(xún)環水指標在(zài)一定範圍內運行,既(jì)保(bǎo)證生產設備的長周期運行,又提(tí)高了循環水利(lì)用(yòng)率;使工業生(shēng)產有序進行。
循環水運行過程中主要產生(shēng)的問(wèn)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(bú)斷(duàn)增高,超(chāo)過某些鹽類的溶(róng)解度而沉澱(diàn)。常見的有碳酸鈣、磷酸鈣(gài)、矽酸鎂等垢(gòu)。水垢的質地比較致密,大大的降低(dī)了傳熱效率,0.6毫米的垢厚就使傳(chuán)熱係數降低了(le)20%。
(2)汙垢:汙垢主要由(yóu)水中的有機物、微生(shēng)物菌落和分泌物、泥沙(shā)、粉塵(chén)等(děng)構(gòu)成,垢的質地鬆軟,不僅降(jiàng)低傳(chuán)熱效率而(ér)且還引起垢下腐蝕(shí),縮短設備使用壽(shòu)命。
(3)腐蝕:循環水對換熱設備的腐蝕,主要是電化腐蝕,產生的原因有設(shè)備製造缺陷、水中(zhōng)充足的氧(yǎng)氣、水中腐蝕性離子(Cl-、Fe2+、Cu2+)以及(jí)微生物分泌(mì)的黏液所生成的汙垢等因素,腐蝕的後果(guǒ)十(shí)分嚴重,不(bú)加控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:因為循環水中溶(róng)有充足(zú)的(de)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(jiāng)迅速導(dǎo)致水質惡化(huà)、發臭、變黑,冷卻塔(tǎ)大量黏垢(gòu)沉積(jī)甚至堵塞,冷卻(què)散熱效果大幅下降,設(shè)備腐(fǔ)蝕加(jiā)劇(jù)。因此循環水處理必須控製微生物的繁殖。
微生物危害(hài):循(xún)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過程中需要引入大量的空氣,微生(shēng)物也隨空氣帶入冷卻水中,二是(shì)冷卻水係統的補充(chōng)水或多或(huò)少都會有微生物,這些(xiē)微生物也隨補充水進(jìn)入(rù)冷卻水係統中。
藻類在(zài)日光的照射下,會與水中的二(èr)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,當藻類大量繁殖(zhí)時,會增加水中溶解氧(yǎng)含量,有利於氧的去(qù)極化作用,腐蝕過程(chéng)因(yīn)此(cǐ)而加速。微生物在循環水係統中的大量繁(fán)殖,會使循環水顏色變黑,發生惡臭,汙染環境。同時,會(huì)形(xíng)成大量黏泥使冷卻塔的冷卻效率降低,木材變質腐爛。黏泥沉積在換熱器內(nèi),使傳熱效率降低和水頭損失增加,沉積在金屬表麵的黏泥會引起嚴重的垢下(xià)腐蝕,同時它還隔絕了緩蝕阻垢劑對金屬的作用,使藥劑不(bú)能(néng)發揮應有的(de)緩蝕阻垢效能。微生物黏(nián)泥除了會(huì)加速垢下腐(fǔ)蝕外,有些細(xì)菌在代謝過程中(zhōng),生物分泌(mì)物還會直接對金屬構成腐蝕。所有這些問題導致循環(huán)水係統(tǒng)不能長期安全運轉,影(yǐng)響生產,造成嚴重的經濟損失,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,三者比較起來控製微生物的(de)危害是*要的。
具體解決方案
1、水垢的控製(zhì)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(zé)碳酸鈣就(jiù)無法結晶析(xī)出,也就(jiù)形不成水垢,主要兩種方法。
① 離子交換樹(shù)脂(zhī)法
離子交換樹脂法就(jiù)是讓(ràng)水通過離(lí)子交換樹脂(zhī),將Ca2+、Mg2+從水(shuǐ)中置換出來並結合在樹脂上。用(yòng)離子交換法軟化補充水成本較(jiào)高。因此隻有補充水(shuǐ)量小的循環冷卻水係統采用。
②石灰軟化(huà)法
補充水未進入循環冷卻水係(xì)統前,在預處理時就(jiù)投加適當的石灰,讓水中的碳酸(suān)氫鈣與石灰在澄清(qīng)池中預先反應(yīng),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(huán)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。幹淨的循環水不易形成汙垢(gòu),當(dāng)補充水濁(zhuó)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(jìn)入係統。當補充(chōng)水濁度高時,必須(xū)進行(háng)預處理,使其濁(zhuó)度降低。
②投加分散劑
在進行阻垢、防腐和(hé)殺生水(shuǐ)質處理時,投加一定量的分散劑,也是控製汙垢的好方法。
分散劑將粘合在一起的泥團雜質等分散成微粒使之懸浮於(yú)水中,隨著水流流動而不沉積在傳熱(rè)表麵上,從(cóng)而減(jiǎn)少汙垢對傳熱的影響(xiǎng)。
③做好旁濾處理
一般細菌形成的粘泥以及被(bèi)殺(shā)死細菌屍體、剝離下來(lái)的生(shēng)物粘泥有70%以上是通過旁濾(lǜ)器排出循環水係統之(zhī)外。一般(bān)大於1000t/h的(de)循環水係統設計要求旁濾量不低於循環(huán)量的5%。對於存在化學泄漏的循環(huán)水係統一般旁漏量在7%以上為宜(yí)。並定時、定人反洗,及做好旁濾器維護工作(zuò)。
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(què)水側流(liú)速管程水流速大於(yú) 12 0.9米/秒,殼程大於0.3米/秒(miǎo),熱負荷強度小於(yú)5×104千卡/米2·小(xiǎo)時(shí)。對於(yú)有氨、油、硫化物,有機(jī)化學品泄漏的係統,水流速度應增加20%~50%。
3、金(jīn)屬腐蝕的控製方法
①添加緩蝕劑
緩蝕劑是一種用於抑製金屬腐蝕的添加(jiā)劑(jì),它用量少,不會改變腐(fǔ)蝕介質的性質,不需特殊投加設備,也不需對設備表麵進行處理。因此,使用緩蝕劑是一種經濟效益較高且適應性較強的金屬防(fáng)護措施。為了減輕環境富營養(yǎng)化的壓力,目前更趨向於使用後麵幾種(zhǒng)有機膦酸(suān)鹽(yán)和(hé)低磷緩蝕劑。
②提高循環水的pH
提(tí)高循環水的pH值,使金屬表麵生(shēng)成氧化性保護膜的傾向增大,易於鈍化,從而(ér)有利於控製設備腐蝕。敞開(kāi)式循環冷卻(què)水係統通(tōng)常冷卻塔內(nèi)的曝氣提高PH值,當水中和CO2和空氣中的CO2達到平衡時,水(shuǐ)的pH為8.5左右。目(mù)前(qián)常添加堿性冷(lěng)卻水(shuǐ)複合緩蝕劑,例如:聚(jù)磷酸鹽-鋅鹽-膦酸(suān)鹽-分散劑、聚磷(lín)酸鹽-正磷酸(suān)鹽-膦酸鹽-三元共聚物、有機多元膦酸-聚合(hé)物分散劑-唑類、多元醇磷酸酯-丙烯酸係(xì)聚合物、HEDP-PMA等。複合緩蝕劑可發揮出除(chú)垢和防腐(fǔ)的綜合作用,這是緩蝕劑的發展趨勢。
③選用耐蝕材料(liào)
選用聚丙烯設備或石墨改性聚丙烯設(shè)備。
④用防(fáng)腐塗料(liào)塗(tú)覆
通(tōng)過防腐塗料的(de)屏蔽、緩(huǎn)蝕、陰極(jí)保護及pH緩衝(chōng)作用來保護(hù)設(shè)備不受腐蝕。
4、微生物的控製方法
①選用(yòng)耐蝕材(cái)料
金屬材料耐微生物(wù)腐蝕的性(xìng)能(néng)大致可以排列如下:鈦>不(bú)鏽(xiù)鋼>黃銅>純銅>硬鋁>碳(tàn)鋼
②控製水質
控(kòng)製水質主要(yào)是控製冷卻水中(zhōng)氮含量、硫含量、pH值、懸浮物等微生物的養料。油類是微生(shēng)物的養料,應盡可能防止它泄漏入冷卻水係統。化工廠中(zhōng)進入冷卻(què)水係(xì)統的氨能引起(qǐ)硝化細菌的繁殖並降低氯的殺(shā)生能力,應加以控製,一般不應高於5ppm。
③采用殺生塗(tú)料
采用防腐塗料保護設備時,塗料中添加能抑製微生物生長的殺生劑,如:偏硼酸鋇、氧化亞銅、氧化鋅、三丁基氧化(huà)錫等。將防腐塗料刷在設備(bèi)內壁上、可以控製藻類生長,且可以抑製異養菌的生長。
④陰極保護
冷卻水係統中存在硫酸鹽還原菌時,碳鋼的陰極保護電位一般為-0.95V(相對於Cu/CuSO4電極)。這一電位可使碳鋼處於熱力學的穩定狀(zhuàng)態,從而防止碳(tàn)鋼被(bèi)腐蝕。
⑤清洗
進行物理清洗或化學清洗可(kě)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(tǒng)中的(de)設備表麵上除去,並被排出。清(qīng)洗對於一個被微生物嚴重汙染的冷卻水係統來說,是一種十分(fèn)有效的措施。
⑥防止陽(yáng)光照射
藻(zǎo)類生長和繁殖需要陽光,冷卻水係統應(yīng)避免陽光照(zhào)射。水池上麵應加蓋,冷卻(què)塔的進風口可加裝百頁窗。
⑦旁流過濾
在循環冷卻水係統中,設計安裝用砂子(zǐ)或無煙煤等(děng)為濾池(chí)過濾(lǜ)冷卻水是一種(zhǒng)控製微(wēi)生物生長的有效措施。通過(guò)旁流過濾,可以在(zài)不影(yǐng)響冷卻水係統正常運行的(de)情況下除去水(shuǐ)中大部分微生物。
⑧混凝沉澱
在補充水的前處理或(huò)循環冷卻水的旁(páng)流處理過程中,常使用鋁鹽、鐵鹽等混凝劑或高分 子絮凝劑(例如聚(jù)丙烯酰胺)。
這些藥劑能在絮凝沉澱過程中將(jiāng)水中的各(gè)種微生物隨生成的絮凝體一起沉澱下來,從而把它們除(chú)去。用這(zhè)種方法除去的微生物可占水體中微生物(wù)的80%左右。
⑨噬菌體法
噬菌體是一種能(néng)夠吃掉(diào)細菌(jun1)的微生物。噬菌(jun1)體與動物病毒、植物病毒不同(tóng),它們隻對細菌的細胞發生作用,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”的細菌裏進行繁殖。繁殖的結果(guǒ)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(hǎi)水冷卻水係統及造紙廠的工業(yè)水係統中粘泥的(de)形成,十分(fèn)有效。
⑩添加殺生劑
控製冷卻水係統(tǒng)中微生物生長*有效和*常用的方法之(zhī)一是向冷卻水係統中添加殺生劑。一個良(liáng)好的微生物控製(zhì)方(fāng)案往往是將幾種方法聯合(hé)使用。例如,先將冷卻水係統進行(háng)剝(bāo)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條件,結合當地(dì)的水質特點,選擇適合企(qǐ)業運行條件的水處理方(fāng)案,通(tōng)過加(jiā)藥等(děng)措施,控製(zhì)循環水指(zhǐ)標在一定範圍內運行,既保證(zhèng)生產設(shè)備的長周期運行,又提高了循環(huán)水利用率。循環水處理(lǐ)技術的利用,既能給企業帶來顯著的經濟效益,又能為社會帶來良好的社會效益。所以循環水(shuǐ)處理技(jì)術應用是非常(cháng)有必要(yào)的。