工業(yè)循環(huán)冷卻水系統在運行過(guò)程中,由于水分蒸發(fā)、風(fēng)吹損失等情況使循環(huán)水不斷濃縮,其中所含的鹽類(lèi)超標,陰陽(yáng)離子增加、pH值明顯變化,致使水質(zhì)惡化,而循環(huán)水的溫度,pH值和營(yíng)養成分有利于微生物的繁殖,冷卻塔上充足的日光照射更是藻類(lèi)生長(cháng)的理想地方。而結垢控制及腐蝕控制、微生物的控制等等,必然的需要進(jìn)行循環(huán)水處理。
循環(huán)水運行過(guò)程中主要產(chǎn)生的問(wèn)題
(1)水垢:在循環(huán)冷卻水系統使用過(guò)程中,碳酸氫鹽的濃度隨蒸發(fā)濃縮而增加。當其濃度達到過(guò)飽和狀態(tài),或經(jīng)過(guò)傳熱表面水溫升高時(shí),會(huì )分解生成碳酸鹽沉積在傳熱表面,形成致密的微溶性鹽類(lèi)水垢,其導熱性能較差。因此,水垢附著(zhù)在傳熱表面,輕則降低換熱器傳熱效率,重則使換熱器堵塞,系統阻力增大,儀器負荷增大,水泵和冷卻塔效率下降,生產(chǎn)能耗增加,產(chǎn)量下降,加快局部腐蝕。
(2)污垢:污垢主要由水中的有機物、微生物菌落和分泌物、泥沙、粉塵等構成,垢的質(zhì)地松軟,不僅降低傳熱效率而且還引起垢下腐蝕,縮短設備使用壽命。
(3)腐蝕:循環(huán)冷卻水系統中,大量設備是金屬制造的,長(cháng)期使用循環(huán)冷卻水,會(huì )發(fā)生腐蝕穿孔。這是由多種因素造成的,主要有:冷卻水中溶解氧引起的電化學(xué)腐蝕;有害離子引起的腐蝕; 微生物引起的腐蝕等。設備管壁腐蝕穿孔,會(huì )形成滲漏或工藝介質(zhì)泄漏入冷卻水中,損失物料,污染水體; 或冷卻水滲入工藝介質(zhì)中,影響產(chǎn)品質(zhì)量,影響生產(chǎn)安全,直接造成經(jīng)濟損失。
(4)微生物粘泥:循環(huán)水中有充足的氧氣、合適的溫度及富養條件,很適合微生物的生長(cháng)繁殖,如不及時(shí)控制將迅速導致水質(zhì)惡化、發(fā)臭、變黑,冷卻塔大量黏垢沉積甚至堵塞,冷卻散熱效果大幅下降,設備腐蝕加劇。因此循環(huán)水處理必須控制微生物的繁殖。
微生物危害
(1)細菌
細菌是單細胞生物,每個(gè)細胞都是獨立個(gè)體,許多單細胞個(gè)體趨向于聚集成群體(菌落),其中每個(gè)細胞仍然獨立生活。主要包括產(chǎn)黏泥細菌、鐵沉積細菌、產(chǎn)硫化物細菌以及產(chǎn)酸細菌。
(2)真菌
真菌和細菌的不同之處在于真菌有細胞核,比細菌結構更為復雜,形態(tài)與細菌也有很大差異,有單細胞和多細胞兩種形式。真菌大量繁殖將發(fā)生黏泥危害,如地霉和水霉的菌落,很容易掛在任何粗糙面上,黏聚泥沙,影響輸水,降低傳熱效率,甚至引起管道堵塞。
(3)藻類(lèi)
藻類(lèi)是低等植物,它含有葉綠素并能進(jìn)行光合作用。冷卻水中的藻類(lèi)主要由藍藻、綠藻和硅藻組成。藻類(lèi)需要空氣、水、陽(yáng)光和營(yíng)養物來(lái)生長(cháng),尤以光的影響最為重要,藻類(lèi)只能在能照到陽(yáng)光或能反射到一些陽(yáng)光的地方,例如冷卻塔頂、水池和進(jìn)出水總管口等處。藻類(lèi)不斷繁殖又不斷脫落,脫落的藻類(lèi)又成為循環(huán)水系統中的懸浮固體和沉積物,堵塞管道,影響冷卻水的輸送并降低傳熱能力。藻類(lèi)死亡腐爛后水質(zhì)惡化,發(fā)生臭味,又為細菌等微生物提供養料。
濃縮倍數
循環(huán)水濃縮倍數是指循環(huán)水系統在運行過(guò)程中,由于水分蒸發(fā)、風(fēng)吹損失等情況使循環(huán)水不斷濃縮的倍率(以補充水作基準進(jìn)行比較),它是衡量水質(zhì)控制好壞的一個(gè)重要綜合指標。濃縮倍數低,耗水量、排污量均大且水處理藥劑的效能得不到充分發(fā)揮;濃縮倍數高可以減少水量,節約水處理費用;可是濃縮倍數過(guò)高,水的結垢傾向會(huì )增大,結垢控制及腐蝕控制的難度會(huì )增加,水處理藥劑會(huì )失效,不利于微生物的控制,故循環(huán)水的濃縮倍數要有一個(gè)合理的控制指標。
水垢的形成
在循環(huán)水系統中,水垢是由過(guò)飽和的水溶性組分形成的,水中溶解有各種鹽類(lèi),如碳酸氫鹽、碳酸鹽、氯化物、硅酸鹽等,其中以溶解的碳酸氫鹽如Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2 最不穩定,極容易分解生成碳酸鹽,因此,當冷卻水中溶解的碳酸氫鹽較多時(shí),水流通過(guò)換熱器表面,特別是溫度較高的表面,就會(huì )受熱分解;水中溶有磷酸鹽與鈣離子時(shí),也將產(chǎn)生磷酸鈣的沉淀;碳酸鈣和Ca3(PO4)2等均屬難溶解度與一般的鹽類(lèi)還不同,其溶解度不是隨溫度的升高而加大,而是隨著(zhù)溫度的升高而降低。因此,在換熱器傳熱表面上,這些難溶性鹽很容易達到過(guò)飽和狀態(tài)而水中結晶,尤其當水流速度小或傳熱面較粗糙時(shí),這些結晶沉淀物就會(huì )沉積在傳熱表面上,形成通常所稱(chēng)的水垢,由于這些水垢結晶致密,比較堅硬,又稱(chēng)之為硬垢,常見(jiàn)的水垢成分為:碳酸鈣,硫酸鈣,磷酸鈣,鎂鹽,硅酸鹽。
循環(huán)水處理技術(shù)
根據企業(yè)循環(huán)水系統的特點(diǎn)和工藝條件,結合當地的水質(zhì)特點(diǎn),選擇適合企業(yè)運行條件的水處理方案,通過(guò)加藥等措施,控制循環(huán)水指標在一定范圍內運行,既保證生產(chǎn)設備的長(cháng)周期運行,又提高了循環(huán)水利用率。循環(huán)水處理技術(shù)的利用,既能給企業(yè)帶來(lái)顯著(zhù)的經(jīng)濟效益,又能為社會(huì )帶來(lái)良好的社會(huì )效益。所以循環(huán)水處理技術(shù)應用是非常有必要的。