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循环冷却水处理设计应重视节水环保

  
评论: 更新日期:2012年02月02日


硅酸。由于聚合物对硅酸有很好的络合作用,能有效清除硅酸,所以不定硅酸的指标。

游离氯。采用非磷聚合物不需要用杀菌灭藻剂(包括氯),故无须制定此指标。

石油类:<10 mg/l。聚合物能使水体中油类聚集,只要设计好集油池,油类会自动上浮与循环水分离。化肥厂合成系统均有不同程度漏油情况,做好集油池,不影响聚合物的使用效果。

监测、控制和化验。增加氯离子(CL–),减去钾离子、游离氯。

5、浓缩倍数 , 根据循环水中氯离子(以CLˉ计)的量而定。

浓缩倍数是循环冷却水处理上常用的术语。浓缩倍数受补充水质和循环冷却水质标准制约。由于我国大部分水处理采用的是磷系(含聚磷)配方。因而,浓缩倍数实际上成了循环水运行中一项重要的硬指标。由于有机磷药剂存在水解的问题,它与钙镁离子的络合状态随时存在于动态变化之中。循环水浓缩过程中,这种络合平衡指数不断被打破,水的PH值升高,碱度增加,就会出现有磷酸钙垢或含磷、锌污垢的问题。解决这一问题上的出路,就是要不断排放一部分循环水,并补充新鲜水和药剂。实现这一过程的关键措施就是控制水的浓缩倍数。

浓缩倍数事实上是控制了磷系药剂在循环水系统中的停留时间。但排放的一部分废水,也必然含有尚未失去功能的有效药剂。这些含磷废水不仅浪费大量的水资源,而且对环境有害,是水域富营养化,赤潮频发的重要因素。考虑到我国大部分采用的都是磷系水处理,所以,过去水处理规范没有规定排放水中的含磷限制指标。

浓缩倍数的概念是被磷系水处理技术借用的。目前采用磷系水处理,循环水浓缩倍数一般在3左右,那么这个3是怎么确定的呢?以前是测定水中的CL–,后来又提出测K+。即以补充水中CL–或K+含量浓缩数值不超过三倍,作为控制循环水运行标准。所以补充水和排放水就以这个指标为控制标准。

这种控制浓缩倍数的方法,虽然有效控制了磷系药剂在循环水中停留的时间,不会超过其水解失效的时间(一般不超过50小时),可解决磷酸钙垢和污垢问题,循环水不断“吐故纳新”,循环水中有机磷浓度保持在3-5ppm甚至更高,保持清澈透明,但其带来的环境污染和浪费水资源问题,一般工厂很少考虑。

浓缩倍数概念的不合理使用,导致了水资源的浪费,成本增加。例如电厂,就将循环冷却水排放水用于冲灰,看似综合利用,实为浪费,因为这种排水含有大量磷系药剂,价格昂贵。

磷系水处理的浓缩倍数使用不合理,还可以举例说明,假如某循环水补充水CL–含量为30mg/l,系统中有铜设备,水中CL–在300mg/l以下不会有腐蚀危险,则其循环水浓缩倍数应控制不超过300mg/l。照此计算,浓缩倍数则可达到近十倍。但磷系水处理的浓缩倍数以3倍为标准,控制循环水中的CL–或K+只要保持在90mg/l以下就合乎运行要求,实际上完全是为了控制药剂停留时间,防止有机磷水解。从节水和环保的角度来讲是不合理的,从控制技术上讲也是不科学的。

6、冷却水闭路循环尽量不排放。

环保节水型水处理药剂可在系统中较长时间停留,因而应设计足够的系统容水池,水池容量应大于设备和管道的总容水量: 集水池应设置一定容积的积存污物和淤泥之处,便于污物沉积,并设置便于清除淤泥的设施。集水池出口处和循环水泵吸水井应设计拦截杂物的拦物网。

节水环保型水处理技术,以LHE聚合物为例,该技术为碱性运行,是通过加药使水中所有结垢离子转化成带有同性电荷的非离子化微粒,这种微粒在一定流速水中互相排斥而随水流动,在换热面上难以形成有序排列的结晶硬垢,在集水池或中靠重力团聚作用而沉淀下来,水可以自净化重复使用。在补充水、浓缩倍数、水质浊度、污垢热阻、菌藻处理等方面与磷系配方存在明显差异。所以在设计时应充分考虑新技术的特点。

密闭式循环冷却水系统的管道底点处应设置一定容积的积污罐或,便于污物沉积和排出。管道高处应设排气阀。

在冶金、电力、内燃机、石油、化工等均有一些密闭系统循环冷却水,一般均要求补充软化水并加。但软化水带来的树脂含高浓度氯离子废水排放,这些水腐蚀性强,难以回收利用。不利于节约用水和保护环境。

在密闭系统中用自来水加LHE聚合物,设备不结垢,无需清洗,为节水环保提供了可借鉴经验。其经验的主要特点,是加大流速和流量,并设置相应的分离污垢的设备,及时将沉积物分离出循环冷却水系统。

7、菌藻微生物问题。

节水环保型水处理无需专门的菌藻处理,不加任何杀菌灭藻剂。但并不是说水系统中没有任何微生物。实际上是控制微生物的量不能危害循环冷却水的正常运行,为循环水补充水提供了更宽松的条件,尤其是为污水净化回用于循环水有重要意义。

污水净化回用于循环冷却水,是节约用水,保护环境,降低运行成本的重要途径。一般污水处理均有硬性指标,例如BOD、COD、酚类等,必须达到一定指标方可“达标排放”或回用。例如有专门的“中水标准”和“杂用水标准”。

在使用聚合物,例如使用LHE聚合物处理化肥厂造气冷却水时发现,闭路运行中,水中的BOD、COD、酚类、氰化物等,不影响运行,而且呈下降趋势。分析其降低的原因,一是药剂催化使其降解;二是在内与大量空气接触而氧化降解。三是填料上的水流,流速很低,有附着少量微生物的可能,这些微生物使水中的有害物质得到“生化处理”。如果加了杀菌剂,就难以有这些效果。但水系统中的其它部位水流速度大部分在1.5m/s以上,微生物很难附着,不影响换热。污水净化的标准,最重要是COD(化学需氧量)和BOD(生化需氧量)。为此,污水净化均设置有强大的曝气工序,耗费大量的动力来通入空气,强力氧化。如果把污水净化与循环冷却水相结合,则可一举两得,事半功倍。相当一部分污水,加普通的净水剂即可变得清澈,但其中的BOD、COD可能含量很高,如果用于循环冷却水,冷却塔本身有很好的氧化曝气功能。至于生成的泥垢,有合适的旁流沉降设施完全可以有效分离。

8、 清洗和预膜。

清洗和预膜是工业循环水系统开车时的惯例,通过清洗可以很快去处锈垢,通过预膜可以保护设备减轻腐蚀。但是,清洗和预膜带来的负面效应也是不容忽视的。

以一个中型化肥厂为例,清洗和预膜过程中要浪费1-2万吨水,所有清洗、预膜药剂均随着置换废水进入环境水域,这里边有大量酸类、磷酸盐和高浓度锌及其化合物等,均属污染环境的有毒害性和污染性物质。这一过程至少需要耗费10万元左右。

事实上,还存在大量的单台换热器多次清洗的现实,还有一些水温超标运行部位,一些冷却水流速低、管颈细、设计特殊的换热部位,经常要清洗。某化工集团的好几种换热器,几乎每月就需要清洗一次,为此,企业成立了专门的水处理清洗,一方面生产本企业需要的各类水处理剂,一方面清洗本企业那些换热不好的设备。

如果把水处理防止结垢称为“盾”,那么化学清洗可以称为“矛”。以己之“矛”,攻己之“盾”,这种奇怪的“自相矛盾”现象,就出现在许多企业。为什么不去分析造成结垢、形成粘泥影响换热的原因,并采用新技术去改变这种状况﹖主要还是缺乏节水环保意识。当然,其中还有其他因素,某企业领导说,如果不结垢不清洗,我那水处理清洗养的一帮人岂不下岗了﹖!

节水环保型循环冷却水系统,开车前一般不进行专门的清洗预膜处理。不太严重的垢物,由于药剂的作用,可在循环冷却水正常运行中逐渐自行疏松、碎裂、分散,随水流带到积水池而沉积出来。

采用新型水处理聚合物,由于循环系统不易结垢,在停车检修中,只需用水冲洗一下即可。据对连续运行多年以上的换热器观察,免于清洗使设备上形成的有机缓蚀保护膜不被破坏,设备完好如新,使用寿命大大延长,、节水、降低消耗、保护环境效益十分显著。

9、 旁流水处理

大气中的灰尘、粉尘等各种杂质,均会通过冷却塔进入循环水系统,与补充水中的钙镁离子不同,由空气中带来的杂质大多为不溶性,还混杂有有害气体。这部分杂质会使循环水浊度增大,消耗药剂。其中的菌类孢子会在水流缓慢的地方附着滋生、繁衍。旁流水处理可有效分离循环水中的杂质,使水质得以净化并减少排污量。一些没有足够积水池的循环水系统(例如有些中央空调系统),可增设旁流水处理。

在用化学药剂处理循环水过程中,磷系药剂与杂质和结垢物质络合,通过排污而不使它在水系统中积累。但节水和环保要求最大限度地削减排放量。这就要求必须将循环水的处理模式改变。采用旁流过滤,旁流沉清,清水复用是较好的方法。但磷系水处理很难做到这一点。因为磷的络合物不易沉淀。

节水环保水处理采用不同于磷系配方的方法,加入的药剂在与垢离子和杂质络合后,能在一定流速的水流中很好流动而不易粘附和沉积。在旁流系统中,能够通过过滤或沉淀使水得到净化而重复使用。可减少废水排放量70-90﹪。

10、补充水处理。

一般井水、自来水无需处理。当补充水是河水或其他水源时应设置净化、澄清工序。用铝盐净水时应控制铝离子的量。净化过的水尽量不用加氯处理。

11、锌盐。

锌是常用的缓蚀成分。在PH值大于8.3时会形成氢氧化锌沉淀,失去缓蚀效能并产生污垢。由于锌属重金属元素,含锌排放水污染环境已经成了公害问题。

非磷聚合物水处理是在金属表面形成高分子有机缓蚀膜,达到钝化金属、防止腐蚀的效果。因而无须加锌。

12、要高度重视水处理新技术的推广。

所有磷酸盐均存在对环境水域产生富营养化的弊端,任何杀菌灭藻剂均有一定毒害性。氯气使水体中产生危害人类的氯胺化合物,还有一定安全隐患。所以,循环水处理最好能避免使用有机磷、杀菌灭藻剂(包括氯气和氯类化合物)。

目前已开发并经实践证明可行的节水环保性水处理剂,均为高分子聚合物。例如LHE聚合物,其与水中结垢性离子络合的产物,是一种类似普通土壤的物质,没有毒害性。由于在较高PH值情况下运行,有抑制菌藻滋生的功能,因而不需要任何杀菌灭藻剂。

但是,要使循环水达到零排放,尚且存在一定的难度。举例来说,水在高倍浓缩后,含盐量增高,其中氯离子(以CL–计)对金属材质腐蚀性会增大。我国处理工业废水,即使是最先进的离子膜和电渗析技术,仍有含氯离子废水排放的问题,同样有CL–须减少去除的问题。水处理用软化水,树脂时排放的大量高浓度含氯离子废水(氯离子高达数千mg/l),为废水回用带来麻烦。

工业循环冷却水用量大,多,各个由于工况不同,对循环水处理的要求也不尽相同。但最根本的是解决结垢、腐蚀和废水污染问题。由于我国是缺水的国家,尤其是北方严重缺水,采用节水的水处理技术对企业、对社会、对国家都是有利的。

工业生产不仅要创造财富,也必须兼顾环境。某化工集团废水排放造成环境三亿元的损失,不能单单看成是经济损失,其他影响也是不可估量的。它反映了我国的水处理技术、水处理管理上存在的问题和缺陷。为什么同类企业,别人不污染,单独他污染。虽然处罚了污染企业,撤换了企业领导,但如果节水环保观念不改变,法规不过硬,对新技术仍置若罔闻或我行我素,视为儿戏,此类问题仍难免还会发生。

我国的水处理大多为磷系技术,水处理的教科书,法规等均是以此为主。从事设计、管理、操作的技术人员,学习掌握的水处理知识以磷系配方技术为多,对不同于此的新水处理技术,往往是不理解而持怀疑的态度。所以,必须建立鼓励机制和扩大交流,形成技术创新有理的局面,使更多的创新技术能有生存发展的良好空间条件。对有价值和经实践证明的节水环保新技术予以资助,扩大推广,将我国工业水处理和给水排水研究推向新阶段。
 

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