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臭氧在冷却塔循环水水处理中的应用
臭氧在冷却塔循环水水处理中的应用

1.敞开式循环冷却水系统产生的问题  冷却水在循环系统中不断循环使用,由于水的蒸发以及外界灰尘大量进入水中,造成各种无机离子和有机物质的富集,从而为细菌及微生物的生长提供了丰富的养料,而循环冷却水的温度及湿度又特别适于细菌及微生物的生长,微生物的代谢产物会造成严重的沉积物的附着、设备腐蚀和菌藻微生物的大量滋生,以及由此形成的粘泥污垢堵塞管道等问题。同时会滋生军团菌等致命细菌,这些细菌会随空气四处飘散,对人的生命健康造成威胁。国外对空调循环水处理非常重视,特别是致命的军团菌问题及环保、节能等因素,而国内普遍不重视循环水的处理,认为可以使用价格低廉的氯制剂或毒性极大的有机杀生剂,对环保节能根本不予考虑。在实际使用中,由于细菌产生抗药性速度非常快,加之循环水呈碱性,氯制剂及有机杀生剂的作用很小,不能有效杀灭细菌及病毒,同时还会带来很大的毒性及腐蚀性,因而,欧美各发达国家均大力推广使用环保型强力杀菌剂臭氧。  2.臭氧处理冷却塔循环水原理  用臭氧处理循环冷却水在国外始于70年代末,当时,美国环保署发现使用氯消毒会产生多种致癌的氯化有机物,因而限制循环水使用氯消毒,这直接促进了臭氧在美国循环水处理中的的应用。臭氧作为水处理剂,具有操作简单,杀菌能力强,排污量少,既能节水节能,又不用调节水的pH值,不存在二次污染等优点,对循环水的缓蚀、阻垢、杀生等方面均有良好的效果。  (1)臭氧阻垢:循环冷却水系统中的水垢,是溶于水中的盐类物质由于不断蒸发浓缩而结晶析出形成水垢。一般认为,臭氧不具备分解水垢的能力,但DOE(美国能源部)和NASA(美国国家航空航天局)的研究表明,臭氧具有阻止水垢生成的能力,使用臭氧,水中的总溶解固体可达到1700mg/1,硬度可达到724mg/1(以CaCO3计)而不结垢,这是常用阻垢剂所不能比拟的。其原因可能是微量硝酸的生成及臭氧具有使碳酸盐向重碳酸盐方向移动的能力。  (2)臭氧杀生:臭氧是强的氧化型杀生剂,是公认的高效无污染杀生剂,在0.1ppm的浓度下,即可有效杀灭病毒及细菌,并能有效地控制循环水中微生物的生长,减轻生物污垢及其引起的垢下腐蚀。同
时,能氧化垢层基质中的有机物成分,使垢层失去粘结剂变松脱落,从而起到除垢的作用。  (3)臭氧防腐蚀:通常认为臭氧是一种强氧化剂,因而具有腐蚀性,但研究及应用表明,臭氧具有防腐蚀性,臭氧抑制腐蚀的机理与铬酸盐缓蚀剂的机理大致相似,主要原因是由于臭氧分解后产生的活泼的原子氧与亚铁离子反应后,在阳极表面上形成一层含γ-FE204的钝化膜,对金属具有良好的保护作用。NASA的研究表明,使用臭氧后,循环冷却系统中钢铁的腐蚀速度为标准要求的1/2~1/3。  3.臭氧处理冷却塔的优点  采用臭氧技术处理冷却塔循环水,具有如下优点(美国经验):  A.污水排放量减少50%以上;  B.不需要化学药剂,可完全满足环保要求;  C.臭氧是好的杀生剂,可以有效的杀灭细菌及病毒,包括军团菌,去除生物粘泥、藻类、霉菌等;  D.使用臭氧可降低腐蚀速率50%以上(包括钢铁和铜);  E.由于臭氧能有效杀灭生物质,因而可以减少甚至清除冷凝器及换热器上的污垢,则使用臭氧后,可节能16%,压缩机能力提高6%;  F.由于臭氧是现场制造,只使用电及空气可实现自动控制,不需要储存和投加药品,因而可节约操作及管理费用50%以上;  G.投资可在6~18个月内收回。  臭氧处理冷却塔循环水技术在国外得到了广泛的应用,我们在燕山石化影剧院空调循环水系统中使用了该技术,已成功运行了4年。  根据美国的调查,根据不同的操作水平,使用臭氧后,平均节能5%。如有3台650冷吨的空调机组,每台机组功耗约为650kw,按节电5%计算,每天节电780度,每月节电为23400度,节约药剂费用3000元以上,节约水费300元以上,每台机组每月至少节约运行成本2万元以上。  4.旁滤系统的应用  由于冷却塔循环冷却水实际上是在对大量的空气进行清洗,水的浊度很高,影响设备传热及水的利用效率,故国外要求在系统上增加一个旁滤罐以保证水质的清洁,而国内的设计院由于对影响机组效率的因素以及是否节水不关心,因而在设计上几乎无人采用旁滤罐,而实践证明这一措施非常有效,我们在燕山石化影剧院空调循环水系统中使用了旁滤罐,效果非常明显,水质清澈无垢。

 

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